6ES7253-1AA22-0XA0现货供应

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莱钢12000m3／h空分装置全套引进德国林德公司的技术设备，采用空气低温精馏法生产高纯度的氧气、氮气和氩气。其简要生产工艺过程如下：原料空气经压缩、预冷，并在分子筛站除去水分和CO2，进入冷箱后分成两股，一股经主换热器逆流冷却进入高压塔，另一股经膨胀降温进入低压塔。空气经高压塔、低压塔两级精馏，在低压塔顶部分离氮、液氮，在其底部分离出液氧。在低压塔中部抽出富氩的氩馏分(约含90％O2、10％Ar和0.05％N2)，送往初级粗氩塔中除去氧分，从初级粗氩塔顶部引态氩(纯度约99.8％)送到次级粗氩塔底部，进一步除去氧分。*后，含氧量小于0.0001％的氩送往纯氩塔除去氮和碳氢化合物，生产出纯氩。

1　控制系统结构
该空分装置采用了加拿大Elsag公司的INFI-90控制系统，其中INFI-90DCS作为过程控制系统，完成数据采集、回路调节及逻辑顺序控制；DECAlpha200计算机用于自动变负荷控制(ALC)。为了保证大型设备安全、可靠地运行，在现场选用了5台PLC，分别完成空压机、氮压机、氧压机和两台膨胀透平机的局部控制。主控室中配有1台工程师工作站、1台操作员监控站、1台自动变负荷过程站和3台打印机，用于生产过程监控，软件组态及图形、报警打印。控制系统网络结构如图1所示。
该系统配置的*大特点是具有冗余功能，包括：
1)INFI-NET环的双环热态冗余。
2)两块网络接口模件硬线配置成互为冗余，保证上环网的数据不中断。
3)4个多功能处理器分别用硬线配置成两对互为冗余模块，保证系统程序执行不中断。
4)工程师工作站与操作员监控站通过以太网配置成冗余，共享两台打印机。

2　控制功能
2.1DCS过程控制
ElsagDCS主要完成产品加工区、存储区的数据采集和回路控制。控制回路主要有空压机吸入空气的流量控制；空冷塔、水冷塔的液位控制；两分子筛的运行步骤及切换控制；冷箱内各精馏塔及管道内的压力、流量、温度控制；存储罐内的液位及压力控制等等。
为使整个生产过程运行稳定，各回路间都设有级联控制。该空分装置主要是制取氧气，氧气流量调节回路如图2所示。
由于氧气流量调节会影响到氩馏分、氧气压力、氧气温度的变化，联锁停车信号会使回路处于安全设定值状态，因此设计过程中需考虑到这些因素的存在，使之处于级联状态，保证了氧气流量的安全调节。
PID回路调节是由PID功能块和控制站功能块组成，它有3种工作方式。(1)手动方式操作员在监控画面上直接修改阀门开度的输出值，达到手动控制现场设备的目的。(2)自动方式操作员通过监控画面修改控制站功能块的设定值1，由PID回路根据此设定值与测量值的偏差自动调节阀门的开度。(3)级联方式与自动方式基本相同，但控制站功能块的设定值2是由内部程序修改，在监控画面上不能修改此设定值。
2.2ALC
ALC是指通过DECAlpha200计算机中已组态好的实时数据库(DHI)与DCS系统进行通信，以控制现场25个主要控制回路，改变空分装置的运行负荷，即改变空气的吸入量和能耗，并自动地按照一定算法改变后续工序的相应重要生产参数，实现氧气产量随需求量的变化而变化的自动调节，调节范围为设计产量的70％～100％。这样就可降低生产成本，提高经济效益。
2.2.1ALC系统主要功能
(1)操作员接口
用于气氧产品目标产量的设定和自动变负荷全过程的监视。为保证生产安全，该气氧产品目标产量设定点有上、下限值。
(2)计算块和设定点斜坡函数
用于ALC所控制的25个控制回路的各个目标设定点及其他重要工艺参数的计算。
(3)数据传送
用于DEC Alpha200计算机计算出的各控制回路设定点的值到相应控制回路的动态传送，其数据每5s刷新一次。ALC系统启动前，受ALC控制的所有控制回路必须设定在适当的操作状态(即自动／串级)。一旦出现错误的信号，ALC便自动停止数据的传送，保持当前状态，同时发出声、光报警信号。
(4)历史趋势图显示
用于显示自动变负荷控制过程中主要控制回路的参数曲线，以便于操作人员监视生产状况。
(5)安全运行
自动变负荷可以随时启动或停止，当25个控制回路中有1个出现错误时，变负荷将自动停止，各回路保持在当前状态。
2.2.2控制原理
对于每个控制回路来说，不同的氧产量值，对应着不同*佳设定值。在ALC系统内部设置了一套自己的专家控制系统，它是由上千组不同氧产量值对应不同控制回路的*佳经验设定值组成。每次变负荷之前，系统根据当前各控制回路的工艺值、当前氧产量值、输入的氧产量变量值、设计氧产量的*大*小值，计算出各控制回路的*终目标设定值和当前状态(OK或ERRO)；并且在从当前氧产量向目标氧产量的变化过程中，按照每次改变量不能超过上次氧产量值的5％的原则，每5s改变一次氧产量值，即每5s计算并发送一次各控制回路的设定值，并计算出完成本次变负荷所需要的时间，再由氧产量和完成变负荷的时间构成一个一次函数，这就是斜坡方程。该斜坡方程控制曲线如图3所示。ALC系统每次运行都是按照这一计算好的斜坡方程轨迹运行，直到运行时间结束。ALC系统控制运行流程图如图4所示。
2.3PLC局部控制
PLC局部控制由4台SIEMENS S5-115U 945和1台三菱MELSEC A1S PLC组成，用来完成主厂房内空压机等大型主体设备的启动、停止、运行的逻辑控制，回路控制及运行状态监视。

3　通信方式
3.1DCS系统通信方式
该集散控制系统采用了INFI-NET环、控制总线(Controlway)和输入／输出扩展总线3层通信结构。
(1)INFI-NET环是一个无主站、封闭环路、缓冲器插入型的环行通信网络，由一对冗余的同轴电缆和相应的通信端子单元构成，*多支持250个节点，通信速率为10Mb/s。
(2)控制总线是一个1Mb/s的串行通信链，*多支持32个多功能处理器，允许过程数据、文件数据和计算机数据的交换，也能处理组态下装和参数整定，并可通过网络处理模件从INFI-NET环接收或发送例外报告。
(3)输入／输出扩展总线处理数字量I／O模件和模拟量I／O模件与多功能处理器之间的数据通信。它是一个高速并行通信通道，其总线宽为8个数据位，传输速率为0.5Mb/s。
3.2ALC系统与DCS间的通信
ALC系统通过计算机的网络接口模块与INFI-NET环相连，它与DCS间的通信要经过DCS驱动器，将数据转换成两个系统都能接受的协议形式

一、传输时间激光距离传感器的发展

    激光在检测领域中的应用十分广泛，技术含量十分丰富，对社会生产和生活的影响也十分明显。激光测距是激光*早的应用之一。这是由于激光具有方向性强、亮度高、单色性好等许多优点。1965年前苏联利用激光测地球和月球之间距离（380´103km）误差只有250m。1969年美国人登月后置反射镜于月面，也用激光测量地月之距，误差只有15cm。

    利用激光传输时间来测量距离的基本原理是通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离。传输时间激光测距虽然原理简单、结构简单，但以前主要用于军事和科学研究方面，在工业自动化方面却很少见。由于激光测距传感器售价太高，一般在几千美元，高昂的价格一直是阻碍其广泛应用的主要原因。然而*近，激光测距传感器由于技术上取得了重大进展，使其价格已降到几百美元，从而使它今后有可能成为许多长距离检测场合*经济有效的检测手段。

    造成这样大幅度降价的主要原因是*近两种消费产品的急剧增长。

    其一是蜂窝电话。蜂；移动通信自70年代出现以来，发展异常迅速，用户几乎年年翻番，尤其是近年来发展更为惊人。蜂窝电话的发展促使电信工业提供出性能极佳的低噪声放大器。这种放大器的核心部件就是传输时间计时器。

    其二是DVD播放机。DVD播放机的发展推动了可见光二极管激光器的发展。这种二极管激光器发出的激光具有更好的聚焦特性，能实现超高密度数字存储。与仅仅几年前为CD机研制的红外激光二极管相比，其聚焦特性要好许多倍。

    正是这些新器件的出现再加上表面安装电路板技术和清洁廉价的电源等，才使传输时间激光距离传感器的发展跃上新台阶。

    实际上，所有工业用户都在寻找一种能在较远距离实现精密距离检测的传感器。因为许多情况下近距离安装传感器会受物理位置及生产环境的限制，如今的传输时间激光测距传感器将为这类场合的工程师排忧解难。

    二、工作原理

    传输时间激光传感器工作时，先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。传输时间激光传感器必须极其精确地测定传输时间，因为光速太快。

    例如，光速约为3´108m/s，要想使分辨率达到1mm，则传输时间测距传感器的电子电路必须能分辨出以下极短的时间：

    0.001m¸(3´108m/s)=3ps

    要分辨出3ps的时间，这是对电子技术提出的过高要求，实现起来造价太高。但是如今廉价的传输时间激光传感器巧妙地避开了这一障碍，利用一种简单的统计学原理，即平均法则实现了1mm的分辨率，并且能保响应速度。

    三、解决其它技术无法解决的问题

    传输时间激光距离传感器可用于其它技术无法应用的场合。例如，当目标很近时，计算来自目标反射光的普通光电传感器也能完成大量的精密位置检测任务。但是，当目标距离较远内或目标颜色变化时，普通光电传感器就难以应付了。

    虽然先进的背景噪声抑制传感器和三角测量传感器在目标颜色变化的情况下能较好地工作，但是，在目标角度不固定或目标太亮时，其性能的可预测性变差。此外，三角测量传感器一般量程只限于0.5m以内。

    超声波传感器虽然也经常用于检测距离较远的物体，而且由于它不是光学装置，所以不受颜色变化的影响。但是，超声波传感器是依据声速测量距离的，因此存在一些固有的缺点，不能用于以下场合。

    ①待测目标与传感器的换能器不相垂直的场合。因为超声波检测的目标必须处于与传感器垂直方位偏角不大于10°角以内。
    ②需要光束直径很小的场合。因为一般超声波束在离开传感器2m远时直径为0.76cm。
    ③需要可见光斑进行位置校准的场合。
    ④多风的场合。
    ⑤真空场合。
    ⑥温度梯度较大的场合。因为这种情况下会造成声速的变化。
    ⑦需要快速响应的场合。

    而激光距离传感器能解决上述所有场合的检测。

    四、在自动化领域的广泛用途

    如今，自动检测和控制的方法中，除了超声波传感器和普通光电传感器外，又增加了一个能解决长距离测量和检验的新方法—传输时间激光距离传感器。它为各种不同场合提供了应用的灵活性，这些场合可包括如下：

    ①设备。
    ②测量料包的料位。
    ③测量传送带上的物体距离和物体高度。
    ④测量原木直径。
    ⑤保护高架起重机免于碰撞。
    ⑥无误差检查场合。

    五、几个应用实例

    1、测量传送带上箱子的宽度

    使用两个发散型传输时间激光传感器，在传送带的两侧面对面安装。因为尺寸变化的箱子落到传送带上的位置是不固定的，这样，每个传感器都测量出自己与箱子的距离，设一个距离为L1，另一个为L2。此信息送给PLC，PLC将两个传感器间总的距离减去L1和L2，从而可计算出箱子的宽度W。

    2、保护液压成型冲模

    机械手把一根预成型的管材放进液压成型机的下部冲模中，操作者必须保证每次放的位置准确。在上部冲模落下之前，一个发散型传感器测量出距离管子临界段的距离，这样可保证冲模闭合前处于正确位置。

    3、二轴起重机定位

    用两个反射型传感器面对反射器安装，反射器安装在桥式起重机的两个移动单元上。一个单元前后运动，另一个左右运动。当起重机驱动板架辊时，两个传感器监测各自到反射器的距离，通过PLC能连续跟踪起重机的精确位置。

    有了这种新式廉价传输时间激光测距传感器，反射性或多颜色的目标长距离位置检测即使在检测角度变化的情况下也没问题了