基于台达PLC的甲苯回收系统设计

摘 要： 为回收和循环利用在工业生产中排放的甲苯废气，设计一套基于PLC的甲苯回收系统。该系统利用活性炭纤维吸附甲苯，再利用水蒸气进行脱附回收，有效的解决甲苯废气污染和甲苯原料浪费的问题，具备良好的环境效益和显著的经济效益。

关键词： PLC；甲苯；吸附；脱附

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0220064－02

0 引言

甲苯大量用作溶剂，是有机化工的重要原料，甲苯及其衍生物在染织业、胶带业、橡胶业、皮革业等工业中广泛应用，由于甲苯具有很强的挥发性，在生产中往往会容易挥发而产生甲苯蒸汽，如果处理不当，该气体将人体和环境产生危害，并且具有燃爆危险。在处理有机废气的方法中，通常可采用吸附法进行有机溶剂的吸附和回收[1]，其中固定床吸附法应用非常广泛[2]，本文采用此方法，设计了一套基于台达PLC和人机界面支持的甲苯回收系统，能够有效的回收甲苯，既解决了废气排放问题，又做的了原料的回收利用。

1 甲苯回收工艺流程简介

活性炭广泛的应用于气体的净化、吸附等领域，而活性炭纤维吸附有机废气是当今世界上最为先进的技术之一。根据活性炭纤维吸附脱附理论[3]，有机溶剂回收过程当中，低温高压有利于吸附过程，高温低压有利于脱附过程。

在工业生产中排放的甲苯废气排入进气管道，经过除尘和冷却，通入吸附槽由活性炭纤维进行吸附，当活性炭纤维吸附饱和后，再进入脱附过程，脱附时将过高温水蒸汽通入吸附槽中，活性炭纤维进行再生后将可以进行下一次吸附，脱附产生的甲苯和水混合物经过冷凝器后进入分离槽，由于甲苯和水不相溶且甲苯的密度小于水的密度，甲苯在上层经过分离后回收至甲苯储罐[4]。

2 系统硬件设计

系统硬件的组成主要有两部分：现场执行部分和PLC控制部分。现场执行设备包括4个活性炭吸附槽、初级过滤和降温机组、引风机、甲苯进气管道、电磁先导阀控制柜、冷却水塔及管道、水蒸汽管道、甲苯分离槽及储罐、排放烟囱、传感器和操作控制柜。PLC控制部分硬件由台达DVP48EH00R PLC、台达DOP-AE10THTD触摸屏、台达VFD750F43A变频器、宇光AI708ELV24智能仪表、继电器、断路器、电磁先导阀、气动阀、气动泵以及各类传感器组成。通过操纵控制柜面板上的按钮和触摸屏，可完成对整个生产过程的手动、自动操作。

PLC是整个甲苯回收系统的控制中枢，在生产过程中不断采集现场数据，同时发出各种控制信号和报警信号。PLC控制系统配置图如图1所示。

3 系统软件设计

3.1 PLC程序设计

WPLSoft是台达PLC的编程软件，它支持梯形图、指令表、SFC等语言程序设计，可进行程序的线上更改、监控及调试等功能[5]。通过使用WPLSoft 2.08编写梯形图程序，编译完毕通过专用通信电缆下载到PLC中。根据该项目处理甲苯废气的多少，本系统一共设计3组进气管道和4个吸附槽。启动系统后，进气管道、吸附槽、降温机组等都可以手动控制。自动控制工作流程描述如下：设定吸附时间T1和脱附时间T2；控制系统打开进气风门，开启冷却塔风机和循环水泵，开启槽1的进、排气阀进入吸附过程。当槽1完成一个吸附时间后槽2也进入吸附过程，PLC控制相应的阀打开，此时槽1、2同为吸附过程。当槽2完成一个吸附时间后，槽3进入吸附过程，此时槽1、2、3同为吸附过程。当槽3完成一个吸附时间后，槽1进入脱附过程，PLC控制关闭槽1的进气、排气阀，打开其蒸汽、排液阀，此时槽4也进入吸附过程，槽2、3、4同为吸附过程。当槽1完成脱附后进入待机时间，此时排汽阀打开以降低槽内压力与温度，待机时间为吸附时间与脱附时间的差值。当槽1待机完成后进入吸附过程，此时槽2开始脱附，槽1、3、4同为吸附过程。此后4个槽将按此过程循环工作，直至系统运行。控制系统自动控制主流程图如图2所示。

甲苯回收系统内部逻辑与连锁关系：

1）引风机连锁：至少一个废气进气风门打开到位且一个槽处于吸附状态时，才能开启引风机，否则引风机不予启动；2）吸附槽内部连锁：进气与排气阀门必须同时打开或者关闭，蒸汽与排液阀门必须同时打开或者关闭；3）系统风门连锁：每个废气的进气与排气风门开关状态始终相反，不能出现进气与排气风门同时打开或者关闭的情况；4）甲苯回收工艺流程连锁：吸附时间必须大于脱附时间，若设定的吸附时间小于脱附时间，将强制设定吸附时间=脱附时间+3分钟。

甲苯回收系统报警点设置：

1）系统风门开关没到位；2）槽内温度偏高；3）冷却水温度偏高，冷却水压力偏低；4）冷却塔风机故障，冷却水循环泵故障，引风机故障；5）火灾；6）进风差压偏高、偏低；7）气源压力低。

3.2 人机界面设计

台达Screen Editor（DOP-AE10THTD触摸屏件开发工具）提供了多种控制器件库、图形控件和功能组件，可组态出各种显示和控制功能，实现系统操作状态、当前过程值及故障的可视化[6]。人机界面包括：系统首页面、甲苯回收主页面、甲苯回收辅助页面、参数设定页面、曲线图页面、报警页面和提示页面等。通过人机界面，系统工作的状况和参数可以实时显示和修改，方便操作人员监控整个系统的工作，甲苯回收主页面如图3所示。

4 结论

本文设计了一套基于PLC和人机界面的甲苯回收控制系统，通过某企业生产实践，能够有效的回收废气中的甲苯，甲苯回收率可达95%以上，具备较高的使用价值。同时该系统还可以用来回收苯、苯乙烯等其他挥发性有机溶剂废气，具备较高的推广价值。

参考文献：

[1]沈秋月、羌宁，有机溶剂回收技术的研究[J].四川环境，2006，25（6）：101-105.

[2]李泽清，含VOC废气的回收净化工艺[J].环境工程，2003，21（5）：38-39.

[3]黄华存、张小平，粘胶基活性炭纤维对甲苯的动态吸附性能研究[J].环境科学与技术，2006，29（6）：13-15.

[4]范启亮、刘春波、潘丰，基于PLC的有机溶剂回收控制系统设计[A].见：2008江苏省自动化学会学术年会论文集[C].南京：江苏省自动化学会，2008：102-105.

[5]DVP-PLC应用技术手册[Z].中达电通股份有限公司，2005.

[6]DOPA系列人机界面应用技术手册[Z].中达电通股份有限公司，2003.

作者简介：

范启亮（1984-），男，汉族，江西省宜春人，硕士，研究方向：工业自动化控制。