1 生产工艺简介 （1）本蒸发站改造后采用五体五效板管式布置（如图1），原有短管自循环蒸发器四台，分别为Ⅰ蒸发器、Ⅱ蒸发器、Ⅲ蒸发器、Ⅳ蒸发器，各配带一台管式降膜加热器。改造后新增一台板式降膜蒸发器作为增浓效，蒸发站黑液流程为混流流程，即稀黑液首先经稀黑液预热器预热后进入Ⅱ效管式蒸发器，然后依次进入Ⅲ→Ⅳ效管式蒸发器效管式蒸发器→半浓黑液预热器→Ⅰ效管式蒸发器→增浓效板式降膜蒸发器蒸发，zui后从增浓效出浓黑液，经浓黑液闪蒸罐出浓黑液送浓黑液槽贮存。 （2）蒸发站的蒸汽流程为增浓效→Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ效，末效产生的二次蒸汽由螺旋板式冷凝器冷凝，其中除增浓效蒸发器使用新鲜蒸汽作为热源外，其余各效蒸发器均采用二次蒸汽作为热源。增浓效浓黑液闪蒸罐闪蒸产生的二次蒸汽及清洁冷凝水闪蒸罐产生的闪蒸汽作为Ⅲ效蒸发器的补充热源使用。 （3）蒸发站的冷凝水的流程为增浓效产生的清洁冷凝水送回锅炉房，其余各效产生的污冷凝水送至每下一效进行闪蒸，闪蒸出的二次蒸汽作为每下一效蒸发器的补充热源使用。 2 控制系统设计目标 本蒸发站的控制目标是：通过对蒸发过程工艺参数的优化，在输入的热量和通过的黑液蒸发能量之间取得必要的平衡，系统能正常、稳定运行，并使zui终的浓黑液保持要求的浓度。使整个系统运行的成本zui少，zui终产品的产量zui高。也就是要提高蒸发系统的蒸发效率。 3 控制系统设计 为了达到上述目标，我们经过多方面分析，认为影响浓黑液浓度的因素主要是进效稀黑液的流量及蒸发设备各效总的有效差压。为了稳定有效压差我们决定对增浓效蒸发器的液位、浓黑液闪蒸罐的液位、清冷凝水分离罐的液位、清冷凝水闪蒸罐的液位进行控制，使它们分别稳定在某个值，为了控制黑液的浓度我们决定对进增浓效黑液的流量和进增浓效新蒸汽的压力进行控制。 因此，需要控制的量一共有六个，分别是增浓效蒸发器的液位、浓黑液闪蒸罐的液位、清冷凝水分离罐的液位、清冷凝水闪蒸罐的液位、进增浓效黑液的流量和进增浓效新蒸汽的压力，除了这几个要控制的量外，还有一些连锁，如：工艺连锁等。为了便于操作工人操作，还需要增加一些显示和报警，如温度显示、压力显示报警等。
图1 生产工艺流程图 对于黑液浓度的控制，由于多效蒸发器具有热容量大、滞后时间长等特点，利用常规的单回路PID控制，控制质量差，很难达到预期的效果。在此我们双闭环比值控制系统（如图2），其中，黑液流量为主动量，蒸汽压力为副动量。蒸汽压力按黑液流量进行配比，随黑液流量变化而变化，实现了对黑液流量的定值控制，大大克服了黑液流量干扰的影响，使黑液流量变得比较平稳，通过比值控制，蒸汽压力也将比较平稳，这样系统的总的物料也是比较平稳的。
图2 比值控制系统方框图 3.1 硬件选择 基于上述控制内容，根据厂方要求，我们选用了西门子S7-300的PLC。如图3所示： 3.2 程序设计 3.2.1 下位机程序设计
图3 系统配置图 采用西门子STEP7 V5.1编制下位机程序，根据工艺特点我们采用了结构化编程的方法编制了采样、标度变换、PID控制、报警、连锁等子程序，PID控制子程序在循环中断组织块OB35中进行调用，其余子程序都在循环组织块OB1中进行相应的调用。结构化编程的方法具有程序结构层次清晰、部分程序通用化、标准化、易修改、简化程序调试的优点。 下面对各个子程序功能做相应的简单说明： 采样子程序：把模拟量输入存放在响应的共享数据块中，供标度变换子程序调用。 标度变换子程序：把0～27648的整数变换成相应的工程量的值，供PID控制子程序和显示用。 PID控制子程序：完成单回路的PID控制和比值控制用，通过调用系统自带的FB41来完成。 报警子程序：对模拟量进行超上限或超下限判断，若有则置位超限标志，为防止超限标志输出抖动，设置判断死区。 连锁子程序：主要完成工艺连锁和电机的连锁用。 3.2.2 上位机程序设计 采用西门子WinCC V5.1编制了上位机的人机界面，主要包括：主画面、设定画面、趋势画面和报警画面，操作工人可以方便地对所有设备进行监控和相应的值进行一些设定，减轻了劳动强度。主画面如图4所示：
图4 主画面图
QQ交流群
