6ES7 962-1BA00-0AC0 污氮流量、氧压机启停等自动控制的实现，并且介绍了与其它设备进行通讯。Quantum控制系统的投入提高了控制系统的可靠性，简化了操作过程，保证了制氧机长期稳定运行。 关键词：Quantum；控制；制氧机；网桥 ０ 概述 随着新疆钢铁公司近年来产能的不断扩大，对氧气量的需求骤增，因此新建了两套20000m3/h制氧机组以满足钢铁生产的需要。 本工程采用法国施耐德电气公司Quantum系列控制器，对空分部分（分子筛系统、空气预冷系统、空分塔等）和氧压机部分进行全过程的数据采集、过程控制和紧急联锁控制，同时BM85网桥依照Modbus通讯协议与空压机和氮压机进行实时通讯，实现了各个生产过程的监视、控制与操作。 １ 系统构成及软硬件配置 １.１ 系统构成 集散系统的结构如图１所示，由２个控制站和４个监控站组成。#1控制站采用双缆热备配置，#2控制站采用单缆配置，站内通过同轴电缆配置为远程IO（RIO），控制站间使用屏蔽双绞线经交换机进行以太网通讯。另外，由于现场设备空压机和氮压机的实时数据也要进入集散系统参与显示，因此#1控制站还外挂了１个MB+网，通过BM85网桥采集空压机和氮压机送来的数据。 １.２ 软硬件配置 Quantum控制系统的CPU使用基于Intel 586技术的140CPU53414A，存储容量可达4M，其浮点运算协处理器的使用极大提高了过程控制中对模拟量处理、回路调节等的运算速度。在选用I／O模块时，出于安全的考虑，每个I／O模块上的通道数均不过16个。所有的I／O模块均具有带电插拔功能，便于生产过程中能及时更换。 Quantum控制系统可使用Windows环境下的Concept软件进行编程。Concept 提供了模拟量处理、标准及串级PID调节、PID整定、函数发生器等多种回路调节功能，可使用仪控人员熟悉的功能块图进行编程，还可选择高级语言进行复杂数学算法。用户可针对特定应用自定义功能块并反复使用，支持功能块嵌套。
２ 工艺流程 ⑴ 本装置采用分子筛净化空气的带增压膨胀机、上塔采用填料塔、全精馏制氩、外压缩流程； ⑵ 原料空气在对过滤器AF中除去了灰尘和机械杂质后，进入空气透平压缩机，将空气压缩到约0.615MPa，然后送入空气冷却塔AC进行清洗和预冷。空气从空气冷却塔的下部进入，从顶部出来。空气冷却塔的给水分为两段，冷却塔的下段使用经过用户水处理系统冷却过的循环水，而冷却塔的上段则使用经氮-水冷却塔WC冷却后的低温水，从而使空气冷却塔出口空气温度达到19℃。空气冷却塔顶部设有丝网除雾器，以除去空气中的机械水滴。 ⑶ 出空冷塔的空气进入交替使用的分子筛吸附器MS。在那里原料空气中的水份、CO2、C2H2等不纯物质被分子筛吸附。 ⑷ 净化后的加工空气分为两股，一股进入主换热器E1，与返流的部分污氮气和低压氮气产品换热后进入下塔C1进行精馏。另一股经空气增压机一级压缩后再分为两股，一股相当于膨胀量的空气经增压膨胀机的增压端增压后再经气体冷却器冷却，进入主换热器E1，从主换热器中部抽出，进入膨胀机ET，膨胀后进入下塔C1进行精馏。另一股气体经空气增压机二级压缩，再进入主换热器冷却，节流后进入下塔。空气经下塔初步精馏后，在下塔底部获得液空，在下塔顶部获得纯液氮。 ⑸ 从上塔中部抽取一定量的氩馏份送入粗氩塔，粗氩塔在结构上分两段，第二段氩塔底部的回流液经液体泵送入段顶部作为回流液，经粗氩塔精馏得到98.5%Ar，2ppm O2的粗氩，经液化器液化后送入精氩塔中部，经精氩塔精馏在精氩塔底部得到纯度为99.9997%Ar的一部分精液氩作为产品抽出送入贮槽。 ⑹ 从附塔顶部抽出纯氮气，行经过冷器、主换热器复热后出冷箱供用户。 ⑺ 从上塔顶部引出污氮气，行经过冷器、主换热器复热后出冷箱，然后进入电加热器作为分子筛再生气体，多余气体送水冷塔或放空。 ３ 空分控制系统 在空分控制系统中涉及了分子筛吸附器切换控制、污氮流量控制、膨胀机联锁控制、氩系统控制等多个回路调节，他们的调节质量直接影响空分系统能否稳定运行。其中，分子筛吸附器阀门切换和污氮流量控制是整个空分系统控制的重点和难点。 ３.１ 分子筛纯化器切换控制
6ES7 962-1BA00-0AC0 本套制氧机分子筛纯化系统选用卧式双层床结构的纯化器，采用吸附法净化空气中的水分、二氧化碳、乙炔和其它碳氢化合物。吸附法就是用活性氧化铝、分子筛等吸附剂在常温下将空气中所含的水分、二氧化碳等吸附质吸附，加热再生时利用吸附剂高温下吸附容量减小的特性，在把吸附质解吸出来，从而达到连续净化空气的目的。 在分子筛纯化器切换控制中，主要控制分子筛在再生过程中的阀门切换。分子筛再生过程共分５个步骤，他们是卸压、加热、冷却、升压和切换。
卸压：分子筛纯化器在较高工作压力下完成工作，而在较低的的压力下进行脱附再生。在纯化器由吸附转为再生时，首先将纯化器内的压力降下来。此时缓慢打开纯化器旁通阀对纯化器卸压。纯化器出口压力小于0.01MPa方可进入加热阶段，如卸压时间走完，纯化器出口压力仍大于0.01MPa，程序暂停。 加热：加热阶段开始后，经再生电加热器加热过的高温污氮气通过分子筛床层，对其进行加热。在加热阶段，设置了电加热器运行联锁条件，包括污氮流量小于10000m3/h停机、电加热器温度高于联锁值停机等条件，其中电加热器温度联锁值可由运行人员在监控画面上修改。同时由于在加热阶段不用全部电加热器都打开，因此还在监控画面上设置了选择键，当就地控制箱手柄打到DCS控制进入加热阶段后就自动启动运行人员选中的电加热器，减少了运行人员的工作量。 冷吹：冷吹开始后，关闭电加热器，污氮通过旁路进入纯化器，将床层中的热量带出来，从而为再次投入使用做准备。在冷吹过程末段，需要关闭相应的冷吹阀，同时打开污氮放空阀，在这两个阀门切换完后，才能开始升压步骤。由于这两个阀门的开关时间可调，因此在程序中用的冷吹时间减去阀门的开关时间，得到的这个时间点作为两个阀门开始切换的条件。 升压：升压开始，关闭纯化器放空阀，打开进气阀，给纯化器通入从预冷系统来的空气，对纯化器进行升压。 切换：打开再生纯化器空气进气阀和出口阀，两个纯化器都处于工作状态，使两个纯化器均压，它们之间切换不引起系统波动。
