基于PCS7的溶剂回收控制系统

摘 要 相对于传统的粘胶纤维，新型溶剂法纤维具有杜绝源头污染和符合环保及可再生要求的优势，它是通过将天然纤维素原料（浆粕）直接溶解在N-甲基吗啉-N- 氧化物（简称NMMO）和水的混合溶剂中，进行干湿法纺丝制得的。其中，以溶剂回收环节最为关键。本文详细介绍了以PCS7为基础的NMMO混合溶剂回收控制系统在工业上的应用。

关键词 PCS7；溶剂回收；NMMO

中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）11-0000-00

1 工艺概况

NMMO工艺是一种不经化学反应而生产纤维素纤维的新工艺，它利用NMMO中的叔胺氧化物对纤维素的溶解特性，将纤维素浆粕溶解，得到粘度适宜的纺丝液，然后经干喷湿纺得到纤维素纤维，经过凝固浴洗除纤维素中的溶剂，同时凝固液、清洗液中的NMMO通过氧化法纯化回收凝固浴液，使用氧化剂H2O2氧化凝固浴中由NMMO分解来的产N-甲基吗啉，并把其氧化为NMMO，同时使溶液纯化脱色。NMMO溶剂在生产中约有99.5%可回收再循环使用。

2 溶剂回收控制系统的设计

整个新型溶剂法纤维生产系统实现了工艺过程分散控制、集中管理。完成各被控测点和设备运行状态的实时数据采集、预处理、报警、存储、优化、控制等功能。溶剂回收控制系统是整个新型溶剂法系统的重要组成部分。基于pcs7的溶剂回收控制系统实现生产过程中的全自动化，解决作为溶剂的NMMO的回收问题。

工艺流程如下：

本套工艺流程将回收分为纯化和蒸发提纯两部分，其中的设计难点在于，纯化过程中，温度对氧化反应的快慢和反应程度影响很大，所以对于温度的要求很严格；H2O2的残余量会影响NMMO的稳定性，如果H2O2的残余量过多，会导致降解，并且H2O2的加入量对反应进行的快慢和反应程度也有较大影响，所以，对于H2O2的加入量的控制也及其严格。为了使回收率有效提高，本套系统中还在蒸发提纯过程，设计了回流部分。

编程软件采用PCS7系统软件，该软件集成了STEP7与WinCC的所有功能，用STEP7编制程序后在WinCC中可以直接找到参数标记，方便了读取CPU的数据；系统通过WinCC的信息处理，以图文并茂的人机界面形式，显示系统对各个工艺设备的控制过程，显示各个工艺设备的运行状态和各种生产、工艺信息，以及人为参与控制、调整有关生产和工艺参数的操作内容。可以说西门子WinCC的操作员站（Operator Station，OS）是PCS7系统通用的监控单元。它具有多种界面语言、结构清晰、符合人机工程学要求等特点。

在本项目中，硬件采用西门子400CPU。因现场仪表较分散，故采用PROFIBUS DP总线对流量、液位、压力等进行通讯，节约了大量电缆。PROFIBUS提供三种通信协议类型：DP、FMS和PA。其中DP是一种经过优化的高速通信连接，专为自动控制系统和分散I/O设备之间的通信设计，用于分布式控制系统的高速数据传输。软件上，采用西门子的PCS7 V6.0版，上位机操作设有两台工控机，工程师站与操作员站分开，并且工程师站设有密码保护。PCS7拥有针对任何型号设备的灵活性，和使用TCP/IP通讯的特点，组网和编程非常方便。

统计各点数后，为本套系统选定模块类型如表1所示。

表1 使用模块类型

3 系统信息处理

人机交互界面能方便工作人员和工作系统之间的交互和信息反馈，即输入参数之后能观察和监视系统运行的状态。就PCS7系统而言，是基于西门子WinCC HMI系统的数据库，它包含了两个方面的内容：组态数据库和运行实时信息数据库。组态环境可以由工作人员控制并生成各种画面，便于视屏监控。实时运行部分根据组态环境的控制策略，采集数据、控制输出，显示正常和非常态情况。实时监控界面图2所示。

操作员可对整套回收控制系统的各项仪表数据进行实时的在线监视，并且可以通过参数设定报警值，当实时参数出现异常时，相应的监测点可通过颜色的变化提醒操作员注意，也可配合设备进行声音报警。

4 结论

随着产业工业的不断发展，传统的DCS系统已经不能满足当前过程控制系统的设计要求和标准，在这种形势下，西门子PCS7系统作为一个全集成、结构完整、功能完善且面向整个生产过程的过程控制系统，它的开放性为编程人员带来了方便，提高了经济效益的同时也对系统稳定起到了不可或缺的作用。本套系统运行近一年，实践证明该系统稳定可靠，运行良好，提高了工艺自动化控制的程度。

参考文献

[1]岳文涛，等.氧化法纯化回收Lyocell纤维纺丝溶剂NMMO的研究[J].

[2]罗艳梅.西门子PCS7控制系统在乙烯工程中的应用[J].中国仪器仪表，2012.