【正文】 開關量輸出閥和溫度液位檢測傳感器，這些執(zhí)行機構和傳感變送器大都采用 Modbus 通信協(xié)議。 在目前的工業(yè)控制領域 ,Modbus 通信協(xié)議作為一種開放高效的通信協(xié)議為眾多現場智能測量檢測設備廣泛應用 ,因此 ,如何將這些 Modbus通信接口的智能設備簡單有效地接入 PLC已經成為各大 PLC 廠家必須考慮的 問題。要使 PLC與之通信必須要涉及到異構網絡方面的知識。在這里我們采用 CP341串行通信 模塊 ，它是西門子 S7300/400專門用于進行點對點串行通信的模塊。西門子公司的 S7300系列中型 PLC以其卓越的性價比在工控領域被廣泛應用 ,其提供的 CP341 通信處理模塊具備 1個 RS422/ 485 接口 ,可實現與各種串口設備之間的智能通信。 廢潤滑油處理國內外相關大規(guī)模的處理技術已很成熟，但是由于潤滑油的回收較為分散，回收范圍較小只局限與某一座城市周邊。因此對于小批量低成本的處理系統(tǒng)應當是未來的主流。本系統(tǒng)結構 原理簡單，運行成本低可以適應較為分散的潤滑油回收處理非常適合目前國內潤滑油使用情況的現狀。 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 8 2 廢潤滑油再生工藝 2． 1 廢潤滑油處理 工 藝原理 工藝介紹及工藝流程圖 廢潤滑油處理工藝如圖 所示 回收來的廢潤滑油中的雜質首先經由前置過濾器濾除金屬顆粒、灰塵等大顆粒雜質 (粒徑為 0． 2 mm 以上的雜質 )，再進入真空分離器中進行霧狀閃蒸脫水和破乳化作用，除去水分和氣體，再在精濾器中除去粒徑為 0． 05 1TLrn 以上的雜質，最后由 油泵將再生油打出送入儲油罐等待進行減壓蒸餾。 廢礦物潤滑油進入集油箱初步去除大雜質后，進入儲油罐初步分離水份，水分定期排入污水處理系統(tǒng)。然后泵入蒸餾釜加入相轉移催化劑進行減壓蒸餾。在減壓蒸餾的過程中，根據廢礦物潤滑油中油料的不同餾程溫度區(qū)分出基礎潤滑油圖 21 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 9 和燃料油，然后進入精制罐并加入脫色吸附劑去除雜質，的到成品油存入油管。下圖 為工藝結構圖，從圖中可以看到該廢油再生系統(tǒng)主要有五大部分組成：分別是預處理廢油儲罐，換熱器，鍋爐，分餾塔和成品油儲存系統(tǒng)組成。換熱器對待處理的廢潤滑油進行預熱同時對分餾出的油進行冷 卻。鍋爐利用天然氣對廢 潤滑油進行加熱使其達到所需的汽化溫度。分餾塔則最終分離提純不同組份并由導油管送至儲罐。儲存罐作為暫存容器使生產得以連續(xù)進行并最終通過出油閥送至油罐。 本工藝的產品回收率在 80％以上，產成品中基礎潤滑油占 65％，輕質燃料油約占 10％，重質燃料油約占 10％。在工藝流程中采用先進的減壓蒸餾 +相轉移催化劑的方式使蒸餾后中間產品的品質得到極大提高，精制成本大大降低但是本方法對廢潤滑油的處理只適用于小批量間歇式生產。對于廢潤滑油量大，需要連續(xù)處時并不適用。對于連續(xù)大批量的生產，蒸餾工序可 采用管式爐加熱、減壓閃蒸或減壓分子蒸餾，后期精制可采用溶劑精制或加氫精制等方法。 由于廢礦物潤滑油的產生具有分布廣泛的特性，且回收方式是有償收購，這使得處理企業(yè)具有收集半徑有限 (100 km 左右 )、處理規(guī)模小、技術落后、環(huán)境污染嚴重的特點。大多數廢礦物潤滑油處理方式采用的是“常壓蒸餾 +酸堿中和法”即硫酸白土法進行處理。該方法主要存在的問題是對環(huán)境二次污染嚴重，處圖 22 廢潤滑油再生處理系統(tǒng)結構圖 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 10 理工藝落后，并且獲得產品單一 (非標柴油或稱為寬餾份柴油 )，回收率低，此法屬于國家明令禁止的落后方法。為此，我們根據國內產生的廢礦物潤滑油的特性，參考 國內外各種廢礦物潤滑油綜合利用工藝，并結合成熟的工藝設備，研制開發(fā)了“減壓化學蒸餾一化學反應吸附精制法”對廢礦物潤滑油進行成分分離，從而可獲得輕質燃料油、基礎油和重質燃料油，達到綜合利用廢礦物潤滑油目的。本方法已建成中試廠，進行了工業(yè)化生產。 該工藝中采用的精餾塔分餾的過程是一個傳質過程，在石油化工裝置中廣為采用，是該生產過程中的重要環(huán)節(jié)，它與吸收和萃取有類似的作用，多用于產品或半成品的分離，其目的是把混合組份分離開來，使之達到規(guī)定的純度。對于精餾塔的合理控制是產品質量保證的前提。主要原理是利用原料廢油中各 組分沸點不同，通過加熱至一定溫度蒸餾后分離出燃燒性能較差的重質組分，然后由管式進入再通過催化劑的作用使之達到除膠，改良物化性能的目的而成為能被充分燃燒的合格潤滑油。 操作過程 潤滑 油再生一般要經過如下 幾 個 預處理 步驟 方能再進行分餾操作。 （ 1） 除水：將廢機油收集到集油池除水后，置于煉油鍋內，升溫到 70～ 80℃后停止加熱，讓其靜置 24 小時左右，將表面的明水排盡，然后緩慢升溫到 120℃（當油溫接近 100℃ 時，要慢慢加熱，防止油沸騰溢出），使水分蒸發(fā)掉，約經兩小時，油不翻動，油面冒出黑色油氣即可。 （ 2） 酸洗：待油冷 卻至常溫，在攪拌下緩慢地加入硫酸（濃度為 92～ 98％左右），酸用量一般為油量的 5～ 7％（系根據機油臟污程度而定）。加完酸后，繼續(xù)攪拌半小時，然后靜置 12 小時左右，將酸渣排盡。 （ 3） 活性白土吸附：將油升溫到 120～ 140℃ ，在恒溫和攪拌下加入活性白土（其用量約為油量的 3． 5％），加完活性白土后，繼續(xù)攪拌半小時，在 110～ 120℃下恒溫靜置一夜，第二天趁熱過濾。 （ 4） 過濾：可采用濾油機過濾，過濾后即得合格油。如無濾油機，采用布袋吊濾法也可。以上即為提純機油的一般操作過程，但應根據實際情況而定。如含雜質水很少 ，則第一步可省掉；如經過酸堿處理后，油的顏色己正常，則就不必用活性白土脫色吸附。 在經過以上步驟的處理之后原料就可以進行分餾處理了。 廢潤滑油再生處理的組態(tài)圖見附錄 1 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 11 系統(tǒng)各部分結構及工藝動作要求 （ 1） 廢潤滑油儲罐 圖 23 預處理廢潤滑油儲罐 經過濾去除水分后的廢潤滑油通過管道泵入該儲罐作為后續(xù)分餾提純的原料，由工藝要求該部分負責為換熱器提供壓力一定的廢潤滑油。采用單閉環(huán)調節(jié)，壓力傳感器和流量傳感器采集到的信號由 PLC 處理后輸出給電磁閥來控制流量。 （ 2） 換熱器 圖 24 熱交換器結構原理圖 圖 熱交換器結構圖 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 12 換熱器（英語翻譯： heat exchanger），是將熱流體的部分 熱量傳遞 給冷流體的設備，又稱 熱交換器 。換熱器是化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)部門的通用設備，在生產中占有重要地位。在化工生產中換熱器可作為 加熱器、冷凝器 等，應用更加廣泛。 該系統(tǒng)的作用是將換待處理的廢潤滑油進行預熱同時對分餾出的油進行冷卻。 （ 3）鍋爐系統(tǒng) 鍋爐是一種利用燃料燃燒后釋放的熱能或工業(yè)生產中的余熱傳遞給容器內的 需要加熱的物料 ，使 之 達到所需要的溫度 。在本系統(tǒng)中潤滑油在預熱后經由鍋爐 加熱被從 100 度 左右加熱到 420 度左右然后送入分餾塔。鍋爐由天然氣提供能源，吸式離心泵通過空氣濾清器吸入空氣在爐膛內與天然氣混合并被點燃來加熱廢潤滑油。由于鍋爐的特殊性因此在設計使用中要特別注意其安全性的考慮。 燃氣鍋爐采用的是可燃氣體，沒有任何的污染排放。并且安裝有智能壓力控制，不需要擔心爆炸或者 二氧化碳 中毒等危險。因為是使用高新技術，所以制造出來的燃氣鍋爐占地面積小，操作簡單不需要專人進行操作，按下按鈕就全部自動運行。 圖 25 鍋爐系統(tǒng)結構圖 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 13 (4)分餾塔 作為該工藝的核心結構 —— 分餾塔，其是利用分餾的原理即 針對混合物中各成分的不同沸 點進行冷卻分離成相對純凈的單一物質過程。過程中沒有新物質生成，只是將原來的物質分離，屬于 物理 變化。分餾實際上是多次 蒸餾 ，它更適合于分離提純沸點相差不大的液體有機混合物。如煤焦油的分餾； 石油 的分餾。當物質的沸點十分接近時 ,約相差 20 度 ,則無法使用簡單蒸餾法 ,可改用分餾法。分餾柱的小柱可提供一個大表面積予蒸氣凝結?；旌衔锵仍谧畹头悬c下蒸餾 ,直到蒸氣溫度上升前將蒸餾液作為一種成分加以收集。蒸氣溫度的上升表示混合物中的次一個較高沸點成分開始蒸餾。然后將這一組分開收集起來。 分餾是分離提純液體有機混合物的沸點相差較小 的組分的一種重要方法。石油就是用分餾來分離的。 （ 圖 成品油儲存系統(tǒng) 圖 26 分餾塔結構原理圖 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 14 （ 5）成品油儲存系統(tǒng) 儲存罐作為暫存容器使生產得以連續(xù)進行并最終通過出油閥送至油罐車。連接到儲罐上的管道主要有進油管，出油管，真空管，壓縮空氣管道和常壓管。每種油品有兩個儲罐一個備用，交替儲存分餾出的餾分。在油罐出油閥口安裝有流量計用以統(tǒng)計產量，罐體底部裝有靜壓式傳感器。 每種餾分的油品有兩個儲罐，分別為一號儲罐和二號儲罐，兩罐交替工作保證生產的連 續(xù)性。每個罐體內都有壓力傳感器和液位傳感器，當其中的一個高液位傳感器被觸發(fā)將使控制器產生控制信號使相應的閥門動作來排除油料同時啟動另一個備用罐開始儲油。出油口出裝有流量計，用來統(tǒng)計產量。每個罐分別有五個閥：進油閥、出油閥、常壓閥、真空閥、壓縮空氣閥。其中壓縮空氣閥主要用于罐體排油時利用壓縮空氣使油料快速排出；真空閥用于完成排油后將罐體抽真空，以備后續(xù)油料注入。 圖 27 成品油儲存系統(tǒng)結構圖 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 15 （ 1）檢測變送器的選擇 該系統(tǒng)中需要采集的信號有換熱器入口壓力及流速信號，鍋爐出口溫度， 分餾塔對應餾分導出管道口的溫度，真空管道壓力信號以及每個儲罐的壓力信號格液位信號。 鍋爐出口溫度及分餾塔內部溫度不會超過五百攝氏度所以采用半導體熱敏電阻溫度計即可，可選用鉑電阻，由于其體積小熱慣性小，適用于快速測溫。為了提高檢測精度應用三線制接法，并配用溫度變送其。 流量的檢測由于是油性物質導電性弱可選用差壓式流量計測量流量。采用靜壓式流量計測量管道壓力。 （ 2）執(zhí)行器（調節(jié)閥）的選擇 該 系統(tǒng)屬于過程控制系統(tǒng)，其中要用到大量的閥門和泵。根據工藝要求及安全考慮選用電動調節(jié)閥，因為電動信號便于遠傳，并且 便于與控制器配合使用，圖 28 儲油罐就構圖 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 16 但在該系統(tǒng)中要做好接地等防靜電火花措施。 （ 3）控制器選擇 該系統(tǒng)存在大量的開關量輸出及模擬量信號采集，選用 PLC 尤其是模塊式的西門子 S7300PLC 較為理想。通過遠程 I/O 可以采集距離較遠的現場信號并控制遠距離的執(zhí)行器。 （ 4）控制方案的選用 在該系統(tǒng)中要控制的鍋爐及分流塔 ，換熱器都是大純滯后的系統(tǒng)，采用單閉環(huán)很難精確的控制。針對這一特點對鍋爐系統(tǒng)采用前饋加反饋控制方式，對廢潤滑油經鍋爐加熱后的溫度影響最大的擾動時換熱器管道內的流量。 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 17 3 系統(tǒng)程序設計及組態(tài)監(jiān)控畫面創(chuàng)建 西門子 S7300PLC 簡介 可編程序控制器 (PLC)結構及原理 圖 31 PLC 結構圖 圖 32 PLC 的掃描過程圖 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 18 PLC 作為當今主流的工業(yè)控制設備，是 專用于工業(yè)控制的計算機 。它的一般內部結構及運行方式如圖 3 3 33 所示。它集三電（電控，電儀，電傳 ） 于一體，性價比高已成為自動化系統(tǒng)的核心設備，使其用量高居首位。 通用性強，使用方便功能強，適應面廣、可靠性高，抗干擾能力強 控制程序可變具有很好的柔性 編程方法簡單，容易掌握 PLC 控制系統(tǒng)的設計、安裝、調試和維 修工作少 .極為方便?？刂瞥绦蜃兓奖?.具有很好的柔性。體積小、重量輕、功耗低 、 其可靠的工作性能，對環(huán)境的較強適應性是控制設備的首選。在本系統(tǒng)中選擇西門子公司的 S7300 型PLC，作為一款中低檔 PLC其模塊式的結構使使用變 得 非常靈活。 西門子 S7300 PLC S7300 在 S7 系列 PLC 中的定位 ，該型 PLC 在 S7 系列中屬于 中等和低端性能范圍針對中小型自控應用。 S7300 是全集成自動化領域中最有活力的控制系統(tǒng)，生產制造領域最佳的自動化平臺。 SIMATIC S7300 自動化平臺 亮點 [5]： (1).亮點 – 靈活多樣的應用 ： 集成 HMI、故障安全、戶外型產品 適用于苛刻的環(huán)境條件。 (2).亮點 – 工程設