CN206877130U - 焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的是为了解决现有技术中焦化煤气脱硫再生一体塔自动控制系统存在的问题，提供了一种焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统，属于工业脱硫设备的自动控制系统领域。该系统包括现场数字量信号采集组件，现场模拟量信号采集组件，数字量信号检测组件，模拟量信号检测组件，PLC，数字量输出信号放大组件，模拟量输出信号放大组件，现场数字量输出信号控制组件，现场模拟量输出信号控制组件。本系统控制使脱硫再生一体塔工作平稳，控制精度高，降低了设备故障率，提高了脱硫生产效率和工作效率，其使用寿命及可靠性获得了大大提高，并且自动化程度高、结构相对简单，适用于各种焦化煤气脱硫生产过程中使用。

Description

焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统

技术领域

本实用新型属于工业脱硫设备的自动控制系统领域，具体涉及一种焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统。

背景技术

焦化煤气的传统脱硫工艺，虽然可以减轻环境污染，但也存在以下几点不足之处：一是结构复杂，整个脱硫系统大型设备数量多，如脱硫塔、再生塔、反应槽等，占地面积大，管道设置面广距离远，增加了设备投资成本；二是工艺复杂，再生塔采用的是压缩空气对脱硫富液进行氧化再生的工艺，这样必须建立高压空气站，同样增加了设备投资成本；三是由于设备体积大、型号种类多、管道安装距离长，使得脱硫运行过程中的各种损耗都增大，如热量损失、催化剂损耗等，势必造成脱硫效率下降、脱硫效果不彻底，增加了生产运行成本、降低了能效。另外，当前焦化煤气中所使用原料煤的煤质具有高含硫的趋势，必然导致焦化煤气中的含硫量增加，因此焦化煤气脱硫过程中迫切需要采用高效的焦化煤气脱硫再生一体塔设备，但目前在用设备的自动控制系统存在设计结构不合理、驱动控制精度不高、系统故障率高等缺点，严重影响了焦化煤气脱硫再生一体塔的脱硫效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中焦化煤气脱硫再生一体塔自动控制系统存在的问题，提供了一种焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统。

一种焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统，包括现场数字量信号采集组件，现场模拟量信号采集组件，数字量信号检测组件，模拟量信号检测组件，设有数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块和模拟量输出模块的PLC，数字量输出信号放大组件，模拟量输出信号放大组件，现场数字量输出信号控制组件，现场模拟量输出信号控制组件；

所述现场数字量信号采集组件与数字量信号检测组件连接，数字量信号检测组件与PLC的数字量输入模块连接，PLC的数字量输出模块与数字量输出信号放大组件连接，数字量输出信号放大组件与现场数字量输出信号控制组件连接；

所述现场模拟量信号采集组件与模拟量信号检测组件连接，模拟量信号检测组件与PLC的模拟量输入模块连接，PLC的模拟量输出模块与模拟量输出信号放大组件连接，模拟量输出信号放大组件与现场模拟量输出信号控制组件连接；

进一步的，所述自动控制系统还包括上位工控机和用于连接上位工控机与所述PLC的工业以太网；

进一步的，所述上位工控机还分别与上级网络、显示器、打印机、后备电源相连接；

进一步的，所述PLC还与操作台、触摸式显示屏相连接；

进一步的，所述现场数字量信号采集组件为辅助开关与焦化煤气脱硫再生一体塔电控柜连接，用于采集电控柜的开关量数据；

进一步的，所述现场模拟量信号采集组件包括采集电控柜电量信号的电量变送器、采集焦化煤气脱硫再生一体塔脱硫现场测量信号的压力传感器、温度传感器、振动传感器、料位传感器、压差传感器；

进一步的，所述数字量输出信号放大组件包括变频器和继电器，所述现场数字量输出信号控制组件包括控制电机和软启动器，所述的变频器和继电器通过调控控制电机进而控制再生一体塔电循环泵开度和阀门开关，所述的继电器还通过控制软启动器进而控制电控柜的开关；

进一步的，所述模拟量输出信号放大组件为比例放大器，所述现场模拟量输出信号控制组件为限位开关，所述比例放大器通过控制限位开关进而控制焦化煤气脱硫再生一体塔阀门的开度。

本实用新型与现有技术相比，其优势在于：

本实用新型的自动控制系统采用“上位工控机+工业以太网+下位PLC”的整体架构形式，以上位工控机作为上位机，采用PLC作为下位机，以电控柜作为信号采集和控制输出装置；在现场控制层，脱硫现场的温度、压力、压力差、料位、振动等测量信号通过传感器进入PLC；中间控制层由PLC完成基本的逻辑控制功能和模拟量采集处理；管理监控层由上位工控机通过工业以太网络与下位PLC通讯来获取脱硫生产过程的数据，显示工艺流程画面、实时数据、历史曲线、报警数据等，完成数据处理的任务，生成各种报表，同时通过上级网络实现远程监控，使其在脱硫过程中，工作平稳，控制精度高，降低了设备故障率，提高了脱硫生产效率和工作效率，其使用寿命及可靠性获得了大大提高，并具有自动化程度高、结构相对简单，适用于各种焦化煤气脱硫生产过程中使用。

附图说明

图1是本实用新型的系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统，如图1所示，包括现场数字量信号采集组件，现场模拟量信号采集组件，数字量信号检测组件，模拟量信号检测组件，设有数字量输入模块(DI模块)8、模拟量输入模块(AI模块)9、数字量输出模块(DO模块)6和模拟量输出模块(AO模块)7的PLC5，数字量输出信号放大组件，模拟量输出信号放大组件，现场数字量输出信号控制组件，现场模拟量输出信号控制组件，分别与上级网络1、显示器2、打印机3、后备电源32相连接的上位工控机4和用于连接上位工控机4与所述PLC5的工业以太网，所述PLC5还与操作台30、触摸式显示屏31相连接；

现场数字量信号采集组件为与电控柜27连接的辅助开关18，现场模拟量信号采集组件为与电控柜连接的电量变送器19、位于一体塔脱硫单元28和一体塔再生单元29内的压力传感器20、温度传感器21、振动传感器22、料位传感器23、压差传感器24，数字量信号检测组件为开关量检测13，模拟量信号检测组件为模拟量检测14，数字量输出信号放大组件为变频器10和继电器11，模拟量输出信号放大组件为比例放大器12，现场数字量输出信号控制组件为与循环泵25和阀门26连接的控制电机15以及与电控柜27连接的软启动器17，现场模拟量输出信号控制组件为与循环泵25连接的限位开关16。

本实用新型的整体架构采用“上位工控机+工业以太网+下位PLC”的整体架构形式，以上位工控机4作为上位机，采用西门子S7-300系列的(CPU315-2DP)PLC5作为下位机，以电控柜27作为信号采集和控制输出装置；在现场控制层，脱硫现场的温度、压力、压力差、料位、振动等测量信号通过压力传感器20、温度传感器21、振动传感器22、料位传感器23、压差传感器24进入PLC5；中间控制层由PLC5完成基本的逻辑控制功能和模拟量采集处理；管理监控层由上位工控机4通过工业以太网络与下位PLC5通讯来获取脱硫生产过程的数据，显示工艺流程画面、实时数据、历史曲线、报警数据等，完成数据处理的任务，生成各种报表，同时通过上级网络1实现远程监控。

上位工控机4采用一台工业控制计算机作为上位机分别与上级网络1、显示器2、打印机3、PLC5、后备电源32相连接，与作为下位机的PLC5通过以太网线实时通讯，向PLC5发出控制信号并监控PLC5执行等。

PLC5由一台西门子S7-300系列的PLC(CPU315-2DP)为主、包括DO模块6、AO模块7、DI模块8、AI模块9组成模块式PLC作为整个控制系统的下位机，分别与上位工控机4、变频器10、继电器11、比例放大器12、开关量检测13、模拟量检测14、操作台30、触摸式显示屏31相连接，用来执行分布式控制和操作任务。

操作台30由各种开关按钮组成，配以控制按钮来适应多变的过程控制，实现整个控制系统的主令控制、信号指示；触摸式显示屏31屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可代替机械式的控制按钮面板，触摸屏与PLC之间通过RS232通信电缆进行连接。

变频器10通过改变控制电机15工作电源频率方式来控制所述控制电机15控制的电力设备，分别与PLC5的DO模块6、控制电机15相连接，控制电机15分别与变频器10、循环泵25相连接。

继电器11是当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，分别与PLC5的DO模块6、控制电机15、软启动器17相连接，控制电机15分别与变频器10、阀门26相连接，软启动器17分别与继电器11、电控柜27相连接。

比例放大器12通过输入控制电流信号的变化被I/P转换器按比例转换为控制信号，作为控制限位开关16的给定值，来调整阀门26的阀芯的开度或阀杆的行程，分别与PLC5的AO模块7、限位开关16相连接，限位开关16分别与比例放大器12、阀门26相连接。

开关量检测13作为PLC5的数字量输入，其作用是把现场各种辅助开关18的信号送入PLC5内部，然后转变成PLC5内部处理的标准信号，分别与PLC5的DI模块8、辅助开关18相连接，辅助开关18分别与开关量检测13、电控柜27相连接。

模拟量检测14作为PLC5的数字量输入，其作用是把现场各种电量变送器19、压力传感器20、温度传感器21、振动传感器22、料位传感器23、压差传感器24的信号送入PLC5内部，然后转变成PLC5内部处理的标准信号，分别与PLC5的AI模块9、电量变送器19、压力传感器20、温度传感器21、振动传感器22、料位传感器23、压差传感器24相连接，电量变送器19分别与模拟量检测14、电控柜27相连接，压力传感器20、温度传感器21、振动传感器22、料位传感器23、压差传感器24分别与模拟量检测14、一体塔脱硫单元28和一体塔再生单元29相连接。

输出信号为0-5V直流电压的电量变送器19采集系统电流、功率等电量信号，输出信号为4-20mA直流电流或0-5V直流电压的压力传感器20采集系统压力电量信号、压差传感器24采集系统压力差电量信号、振动传感器22测量电机轴承在径向和轴向的振动、料位传感器23采集系统物料位置电量信号，采用PT100铂热电阻温度传感器21测量系统各点温度。

本实用新型的控制原理是：现场信号的检测采集是通过各类的辅助开关18、电量变送器19、压力传感器20、温度传感器21、振动传感器22、料位传感器23、压差传感器24实现，电控柜27、辅助开关18作为开关量检测13的信号采集实现开关量信号采集后、通过DI模块8输入到PLC5中，电量变送器19采集电控柜27输出的电流、功率等电量信号，压力传感器20、温度传感器21、振动传感器22、料位传感器23、压差传感器24分别采集一体塔脱硫单元28和一体塔再生单元29的压力、温度、振动、料位、压差等电量信号作为模拟量检测14的信号采集实现模拟量信号采集后、通过AI模块9输入到PLC5中，经过逻辑运算和控制算法的计算，然后输出所需的控制信号。PLC5的输出通过DO模块6输出的控制信号，一是通过变频器10来控制系统中控制电机15调整输出电源的电压和频率，控制循环泵25的脱硫液的流量，还有控制循环冷却水的流量以便达到控制一体塔脱硫单元28的温度；二是通过继电器11来控制系统中控制电机15调整输出电源的电压和频率，控制阀门26中的减压阀以及电磁阀的开关电磁铁的通断电，从而实现对脱硫液的方向控制，还有控制集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的软启动器17；PLC5的输出通过AO模块7输出的控制信号通过比例放大器12，用于控制系统中阀门26中比例阀阀芯的开度，实现对脱硫液的压力和流量控制，从而进一步实现对焦化煤气脱硫再生一体塔的脱硫再生工艺要求控制。

Claims (8)

1.一种焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统，其特征在于，包括现场数字量信号采集组件，现场模拟量信号采集组件，数字量信号检测组件，模拟量信号检测组件，设有数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块和模拟量输出模块的PLC，数字量输出信号放大组件，模拟量输出信号放大组件，现场数字量输出信号控制组件，现场模拟量输出信号控制组件；

所述现场数字量信号采集组件与数字量信号检测组件连接，数字量信号检测组件与PLC的数字量输入模块连接，PLC的数字量输出模块与数字量输出信号放大组件连接，数字量输出信号放大组件与现场数字量输出信号控制组件连接；

所述现场模拟量信号采集组件与模拟量信号检测组件连接，模拟量信号检测组件与PLC的模拟量输入模块连接，PLC的模拟量输出模块与模拟量输出信号放大组件连接，模拟量输出信号放大组件与现场模拟量输出信号控制组件连接。

2.根据权利要求1所述的一种焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统，其特征在于，所述自动控制系统还包括上位工控机和用于连接上位工控机与所述PLC的工业以太网。

3.根据权利要求2所述的一种焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统，其特征在于，所述上位工控机还分别与上级网络、显示器、打印机、后备电源相连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统，其特征在于，所述PLC还与操作台、触摸式显示屏相连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统，其特征在于，所述现场数字量信号采集组件为辅助开关，与焦化煤气脱硫再生一体塔的电控柜连接，用于采集电控柜的开关量数据。

6.根据权利要求1或2所述的一种焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统，其特征在于，所述现场模拟量信号采集组件包括采集焦化煤气脱硫再生一体塔的电控柜电量信号的电量变送器、采集焦化煤气脱硫再生一体塔脱硫现场测量信号的压力传感器、温度传感器、振动传感器、料位传感器、压差传感器。

7.根据权利要求1或2所述的一种焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统，其特征在于，所述数字量输出信号放大组件包括变频器和继电器，所述现场数字量输出信号控制组件包括控制电机和软启动器，所述的变频器和继电器通过调控控制电机进而控制再生一体塔循环泵开度和阀门开关，所述的继电器还通过控制软启动器进而控制再生一体塔电控柜的开关。

8.根据权利要求1或2所述的一种焦化煤气脱硫再生一体塔的自动控制系统，其特征在于，所述模拟量输出信号放大组件为比例放大器，所述现场模拟量输出信号控制组件为限位开关，所述比例放大器通过控制限位开关进而控制再生一体塔的阀门开度。