【正文】 3]。根據(jù)麥草漿黑液燃燒特性，讓堿回收爐燃燒產(chǎn)生的堿灰直接進(jìn)入綠液溶解槽。在硫酸鹽法木漿堿回收工藝流程中，堿灰溶解槽中的堿灰液被送入芒硝黑液混合器，然后送入燃燒爐。在堿回收爐中，黑液經(jīng)霧化、干燥后進(jìn)行燃燒。而后圓盤蒸發(fā)器中的黑液自然溢流出來，進(jìn)入入爐黑液槽，入爐黑液泵再將濃黑液泵往黑液加熱器。蒸發(fā)工段送來的濃黑液首先送往濃黑液槽，再經(jīng)黑液泵進(jìn)入圓盤蒸發(fā)器。經(jīng)過一二次風(fēng)風(fēng)管門調(diào)節(jié)，一二次風(fēng)的按照一定的比例分配后，分別從不同高度鼓入堿回收爐。 燃燒工段的工藝流程 燃燒工段工藝流程主要工藝流程如圖31所示[3]。例如在造紙堿回收蒸發(fā)和燃燒工段中，負(fù)責(zé)監(jiān)控蒸發(fā)工段的主機(jī)需要調(diào)用燃燒工段的數(shù)據(jù)，這時(shí)如果采用在燃燒工段增加一個(gè)變送器的方法，那么相應(yīng)地就必須在蒸發(fā)工段的控制站中增加AI模塊，這樣大大增加了成本。同時(shí)，采用基于WinCC的上位機(jī)對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和即時(shí)控制。國內(nèi)外實(shí)踐證明，黑液治理最佳技術(shù)是堿回收，它是削減堿法蒸煮黑液最經(jīng)濟(jì)、最有效的途徑[3]。3 燃燒工段的工藝流程我國堿法化學(xué)漿產(chǎn)量約占全國化學(xué)漿總產(chǎn)量的90%，而堿法制漿產(chǎn)生黑液的污染負(fù)荷大，約占制漿造紙生產(chǎn)產(chǎn)生廢水總污染負(fù)荷的90% 左右。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PORFIBUSDP還提供智能化現(xiàn)場設(shè)備所需的非周期性通信，以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報(bào)警處理。一般情況下，DP構(gòu)成主站系統(tǒng)，主站周期地讀取并周期的向外發(fā)送輸出信息。 PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)PROFIBUSDP總線是現(xiàn)場總線的一種，它一般用于現(xiàn)場層的高速傳送。每個(gè)MPI分支網(wǎng)有一個(gè)分支網(wǎng)絡(luò)號，以區(qū)別不同的MPI分支網(wǎng)，分支網(wǎng)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，這里稱為MPI地址，節(jié)點(diǎn)MPI地址號不能大于給出的最高M(jìn)PI地址，這樣才能使每個(gè)節(jié)點(diǎn)正常通信。 MPI網(wǎng) MPI用于連接多個(gè)不同的CPU或設(shè)備。管理級主要是指工廠管理信息系統(tǒng)（MIS 系統(tǒng)），作為DCS 更高層次的應(yīng)用，目前國內(nèi)應(yīng)用這一系統(tǒng)的行業(yè)較少[2]。過程級主要由過程控制站、I/O 單元和現(xiàn)場儀表組成，是系統(tǒng)控制功能的主要實(shí)施部分。DCS 是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物。在這一時(shí)期中集散系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)是：采用開放式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，符合國際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO開放系統(tǒng)互聯(lián)的參考模型，開發(fā)了中、小規(guī)模的集散系統(tǒng)；采用32位微處理器和捉摸式屏幕等便于操作和指導(dǎo)，完全實(shí)現(xiàn)CRT化操作，采用實(shí)時(shí)多用戶多任務(wù)的操作系統(tǒng)。這一時(shí)期典型的產(chǎn)品有HONEYWEL的TDC3000，BAILEY的NETWORK90，西屋公司的WDPF，ABB公司的MASTER。第二階段：19801985年。采用了先進(jìn)的冗余通訊技術(shù)，用同軸電纜作傳輸介質(zhì)，將過程控制單元的信息送到操作站和上位計(jì)算機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)了分散控制和集中管理。在這個(gè)階段采用微處理器為基礎(chǔ)的過程控制單元（Process Control Unit），實(shí)現(xiàn)了分散控制，有各種控制功能要求的算法，通過組態(tài)（Configuration）獨(dú)立完成回路控制，具有自診斷功能；在信號處理時(shí)，采用抗干擾措施，它成功使分散控制系統(tǒng)在控制過程中確立了地位。通訊系統(tǒng)常采用總線型、環(huán)形等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不同的裝置有不同的要求。（3）通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)是過程控制站與操作站之間完成數(shù)據(jù)之間的傳遞和交換的橋梁。（2）操作站操作站是操作人員與集散控制系統(tǒng)的界面，操作人員通過操作站了解生產(chǎn)過程的運(yùn)行狀況，并通過他發(fā)出操作指令。（1）過程控制站過程控制站是集散控制系統(tǒng)與生產(chǎn)過程之間的截面，生產(chǎn)過程的各種過程變量和狀態(tài)信息通過過程控制站轉(zhuǎn)化為操作監(jiān)視的數(shù)據(jù)，而操作的各種信息也通過過程控制站送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。1975 年Honeywell 公司推出了第一套DCS控制系統(tǒng)，首先被應(yīng)用于石油化工行業(yè)[2]。采用分布式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，目的是為了減少風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)可靠性。它是根據(jù)分布設(shè)計(jì)的基本思想，實(shí)現(xiàn)功能上分離，位置上分散，達(dá)到以分散控制為主，集中管理為輔。堿回收生產(chǎn)過程大致包括黑液的提取，黑液的蒸發(fā)，黑液的燃燒，綠液的苛化及石灰的回收五個(gè)工段。隨著造紙工業(yè)的不斷發(fā)展，廢水污染日益加劇。因此，在麥草漿黑液的堿回收工程中，燃燒工段是最重要的環(huán)節(jié)之一。然而對麥草漿的黑液來說，燃燒絕非易事。黑液是由堿法制漿蒸煮得到的廢液，其成分主要根據(jù)所采用的植物原料及制漿蒸煮條件不同而有所不同。III堿回收燃燒工段DCS控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘 要 IABSTRACT II1 緒 論 12 DCS系統(tǒng)的簡介 2 DCS的組成 2 DCS系統(tǒng)的發(fā)展過程 2 MPI網(wǎng) 3 PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò) 43 燃燒工段的工藝流程 5 燃燒工段的工藝流程 5 燃燒工段工藝流程 5 現(xiàn)代堿回收爐控制系統(tǒng)的目標(biāo) 6 燃燒工段設(shè)備介紹 6 堿回收爐 6 靜電除塵器 7 圓盤蒸發(fā)器 7 引風(fēng)機(jī) 7 一、二、三次風(fēng)的作用 7 本設(shè)計(jì)采用的方案 84 PLC硬件設(shè)計(jì) 9 可編程控制器PLC 9 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu) 9 可編程控制器的工作原理 10 可編程序控制器的特點(diǎn) 10 硬件設(shè)計(jì) 11 PLC模塊的安裝 11 CPU模塊 11 SM321數(shù)字量輸入模塊 13 SM322數(shù)字量輸出模塊 13 SM331模擬量輸入模塊 13 SM332模擬量輸出模塊 14 電源模塊 14 傳感器 15 PID算法 155 WinCC組態(tài)部分 17 西門子WinCC簡介 17 WinCC的主要功能 17 WinCC選件 18 WinCC組態(tài) 19 創(chuàng)建新項(xiàng)目 19 添加驅(qū)動(dòng)程序與組態(tài)變量 20 創(chuàng)建變量 22 畫面的創(chuàng)建 24 創(chuàng)建動(dòng)態(tài) 26 組態(tài)報(bào)警 31 模擬量報(bào)警 31 離散報(bào)警 33 報(bào)警畫面 34 數(shù)據(jù)歸檔和存盤 35 變量的歸檔 35 創(chuàng)建記錄顯示 36 流量累計(jì)程序的設(shè)計(jì) 36 用戶登陸程序的設(shè)計(jì) 37 用戶登錄權(quán)限的設(shè)定 38 設(shè)置安全保護(hù)管理 38 設(shè)定組態(tài)設(shè)定服務(wù)器的屬性 38 創(chuàng)建熱鍵調(diào)用登錄和退出對話框 38 過程通訊原理 40 過程通訊術(shù)語 40 WinCC通訊原理 40 通訊協(xié)議的組態(tài) 407 總 結(jié) 42致 謝 43參考文獻(xiàn) 4455堿回收燃燒工段DCS控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 緒 論造紙工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。近年來，隨著國家對環(huán)境保護(hù)的日益重視，解決造紙廠的廢水排污問題已成為首要課題，特別是對于以麥草為原料的眾多造紙廠來說，麥草漿黑液的處理問題尤為突出。對黑液采取回收的方法國內(nèi)也做過許多嘗試，但經(jīng)過考核比較發(fā)現(xiàn)用燃燒法處理黑液回收堿是目前黑液治污中最為成熟和有效的技術(shù)。首先是因?yàn)閴A回收的投資成本較大，使用設(shè)備復(fù)雜，而且麥草漿黑液的燃燒工藝和設(shè)備也仍處在整理與完善中；其次是因?yàn)辂湶轁{黑液屬于一種劣質(zhì)燃料，由于其含灰、含硅量大，燃燒值低，粘度大，濃度低，對燃燒的許多工藝條件要求都很高，因而使黑液燃燒變得比較困難，極易造成因燃燒不穩(wěn)定而甩不掉油槍，使堿回收成本大大增加的局面。DCS系統(tǒng)在造紙行業(yè)的廣泛使用，使得造紙的自動(dòng)化程度越來越高。因此，制漿黑液的堿回收工藝對工廠起著尤為重要的作用，它是變廢為寶、化害為利、效益顯著的綜合利用工程，是造紙廠治理水污染的首要措施[1]。2 DCS系統(tǒng)的簡介多級計(jì)算機(jī)分布控制系統(tǒng)又稱為集散控制系統(tǒng)（DCS，distributed control system）是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。 DCS的組成 集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）是基于“4C” 技術(shù)（Computer Control Communication CRT）在20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)的新型工業(yè)控制系統(tǒng)。它將整個(gè)控制系統(tǒng)按照區(qū)域、功能和回路作適當(dāng)分解，再通過總線或通訊網(wǎng)絡(luò)將它們連接為有機(jī)整體。自1975年以來，DCS控制系統(tǒng)的硬件和軟件功能不斷完善和強(qiáng)化，已經(jīng)經(jīng)歷了三代，但從基本結(jié)構(gòu)來看特性相同，可分解為三大基本部分。在過程控制裝置內(nèi)，進(jìn)行模擬量與數(shù)字量的相互轉(zhuǎn)換，完成各種控制算法的運(yùn)算，以及對輸入和輸出量的數(shù)據(jù)處理等運(yùn)算。生產(chǎn)過程的各種參數(shù)在操作站上顯示，以便于操作人員監(jiān)視和操作。有些集散控制系統(tǒng)在過程控制站內(nèi)又增加了現(xiàn)場裝置級的控制裝置和現(xiàn)場總線的通訊系統(tǒng)，有些集散控制系統(tǒng)則在操作站內(nèi)增加了綜合管理級的控制裝置和相應(yīng)的通訊系統(tǒng)。 DCS系統(tǒng)的發(fā)展過程DCS系統(tǒng)大體可分為三個(gè)發(fā)展階段：第一階段：19751980年。還采用CRT屏幕顯示器的操作站與過程控制單元的分離。這一時(shí)期典型的產(chǎn)品有HONEYWEL公司的TDC2000，F(xiàn)OXBORO 公司的SPECTROM；西門子公司的TELEPERM；肯特公司的P4000。主要的技術(shù)重點(diǎn)表現(xiàn)為：產(chǎn)品的換代周期愈來愈短，在過程控制單元增加了批量控制功能和順序控制功能，在操作站及過程控制單元采用16位的微處理器，使系統(tǒng)性能增強(qiáng)，工廠級數(shù)據(jù)向過程級分散，高分辨率的CRT，更強(qiáng)的圖畫顯示，報(bào)表生成和管理能力；強(qiáng)化系統(tǒng)功能，通過軟件和組織規(guī)模不同的系統(tǒng)；在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展的情況下，強(qiáng)化了系統(tǒng)信息的管理，加強(qiáng)了通信系統(tǒng)。第三階段：1985年以后。DCS系統(tǒng)向大型化的CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing System）和小型及微型化發(fā)展。從結(jié)構(gòu)上劃分，DCS 包括過程級、操作級和管理級。操作級包括：操作員站和工程師站，完成系統(tǒng)的操作和組態(tài)。DCS 的關(guān)鍵技術(shù)在于網(wǎng)絡(luò)，從上到下是樹狀拓?fù)浜筒⑿羞B續(xù)的鏈路結(jié)構(gòu)，中間站聯(lián)接計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場儀器儀表和控制裝置。MPI符合RS485標(biāo)準(zhǔn)，具有多點(diǎn)通信的性質(zhì)，接入到MPI網(wǎng)的設(shè)備稱為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，不分段的MPI網(wǎng)（無RS485中繼器的MPI網(wǎng)）可以最多有32個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，僅用MPI接口構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，稱為MPI分支網(wǎng)（簡稱MPI網(wǎng)），兩個(gè)或多個(gè)MPI分支網(wǎng)，用網(wǎng)間連接器或路由器連接起來，就能構(gòu)成較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)更大范圍的設(shè)備互連，MPI分支網(wǎng)能夠連接不同區(qū)段的中繼器。 用PC可以分配需要的MPI地址，修改最高M(jìn)PI地址，分配MPI地址要遵守這樣的規(guī)定：一個(gè)分支網(wǎng)絡(luò)中，各節(jié)點(diǎn)要設(shè)置相同的分支網(wǎng)絡(luò)號；在一個(gè)分支網(wǎng)絡(luò)中MPI地址不能重復(fù)，并且不超過設(shè)定的最大MPI地址；同一分支網(wǎng)中，所有的節(jié)點(diǎn)都應(yīng)設(shè)置相同最高M(jìn)PI地址；為提高M(jìn)PI網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通信速度，最高M(jìn)PI地址應(yīng)該當(dāng)較小，如果機(jī)架上安裝有功能模塊和通信模塊，它們的地址由CPU的MPI地址順序加1構(gòu)成。在這一級，中央處理器（PLC）通過高速串行線同分散的現(xiàn)場設(shè)備（I/O單元、驅(qū)動(dòng)器等）進(jìn)行通訊?？偩€循環(huán)時(shí)間必須比主站（PLC）循環(huán)時(shí)間短。目前，PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)通過多年的實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了不同設(shè)備的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，使得設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用等方面都獲得方便和好處，因而成為更大范圍上的協(xié)議歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170，這就說明了它的成熟性和規(guī)范能力。由此可見，制漿造紙工業(yè)水污染的防治，首先必須解決對制漿黑液的源頭治理。造紙企業(yè)通常采用分布式控制系統(tǒng)即采用西門子CPU412DP為核心的DCS控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場信息的采集和控制。但有時(shí)各工段間需要相互調(diào)用數(shù)據(jù)，這就牽涉到網(wǎng)絡(luò)通訊問題。如果利用西門子S7300系列的CPU模塊內(nèi)置的MPI接口，把多個(gè)工段的控制站組成一個(gè)MPI 網(wǎng)絡(luò)，那么就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)工段之間數(shù)的傳送。一二次風(fēng)機(jī)將空氣鼓入，一二次風(fēng)經(jīng)空氣加熱器加熱，使風(fēng)溫提高到150℃左右，一、二次風(fēng)再經(jīng)堿回收噴射爐的尾部的板式空氣加熱器再使進(jìn)堿回收爐的一、二次風(fēng)風(fēng)溫達(dá)到280℃左右，以此提高了爐瞠的干燥區(qū)、燃燒區(qū)的環(huán)境溫度和熔融區(qū)溫度。三次風(fēng)機(jī)將三次風(fēng)送往空加器后送入堿回收爐[3]。在這里，黑液與堿回收爐出來的煙氣相接觸，使黑液再次濃縮，且可以吸收煙氣的堿灰，減少了堿飛失，提高了堿回收率。經(jīng)黑液加熱器的加熱后，經(jīng)黑液噴槍高壓噴入高溫狀態(tài)下的堿回收爐。部分燃燒后的黑液落到堿回收爐的墊層上，在墊層上，黑液中的無機(jī)物不斷熔融，部分有機(jī)物熱裂解成氣體從墊層排出，部分有機(jī)物炭化為元素碳，供燃燒和還原硫酸鈉之用，芒硝還原成硫化鈉，部分有機(jī)物熱裂解能更完全燃燒，含硅量高的熔融物能順利流出。麥草制漿則多采用燒堿法，若黑液堿回收沿用上述這樣的流程，會(huì)形成大量堿灰液在燃燒爐、堿灰溶解槽及黑液中間槽內(nèi)循環(huán)、沉淀，造成能源損耗，影響工藝流程的暢通。靜電除塵器排出的堿灰進(jìn)入堿灰溶解槽形成堿灰液，然后泵入綠液溶解槽。圖31 燃燒工段工藝流程 現(xiàn)代堿回收爐控制系統(tǒng)的目標(biāo)a）用少量的過?？諝馐购谝褐械挠袡C(jī)物完全燃燒，這是最關(guān)鍵的。c）燃燒速度應(yīng)保持穩(wěn)定，堿爐操作要求送入爐內(nèi)的熱量穩(wěn)定。e）粒度適中的、活性的、多孔性的黑灰墊層也很關(guān)鍵。g）提高堿回收爐的生產(chǎn)能力嚴(yán)格控制SO2排放。 堿回收爐堿回收爐與一般工業(yè)蒸汽鍋爐有所不同。堿爐不僅處在高溫、高壓的條件下，而且還處于強(qiáng)堿及高灰塵的堿性介質(zhì)中，堿性黑液及高溫熔融物對鍋爐有強(qiáng)烈的腐蝕作用。本設(shè)計(jì)采用全水冷壁噴射爐（也稱作方形噴射爐），它是漿廠黑液堿回收的重要設(shè)備。其燃燒室為黑液固形物燃燒和進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的場所，作用是干燥、燃燒、還原和熔融，由爐底及四面水冷壁組成的密封方形空室。由上下汽包、水冷屏管束、省煤器、以及爐墻、構(gòu)架、管件等組成。缺點(diǎn)是構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)高，投資大，修理更換爐管不方便，適用于大型紙廠的堿回收使用[3]。在負(fù)極周圍形成“電暈”產(chǎn)生帶電離子，灰塵顆粒被帶電離子充電后，向正極運(yùn)行而吸附在接地的正極板上，再通過震打、落下而收集起來。 圓盤蒸發(fā)器從堿爐尾部出來的煙氣進(jìn)人圓盤蒸發(fā)器，黑液與煙氣直接接觸蒸發(fā)，濃度由 43％濃縮至45％～48％。由于麥草漿黑液具有較高的粘度，圓盤蒸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，動(dòng)力消耗低，可以單獨(dú)使用，也可以與靜電除塵器串聯(lián)使用，特別是對最初含塵量高的煙氣，與靜電除塵器串聯(lián)使用時(shí)，