一、前言

    空分設備是將空氣中的氮氣
、氧氣分離中來的一種配套設備。近年來，中小型（氮氣或氧氣產量在10000m3/h以下）空分係統多采用“PLC+上位軟件”方式控製，控製係統的穩定性和實施的方便性受到廣大用戶的青睞。

    VPSA（變壓吸附）分離技術是采用加壓吸附、降壓解吸的方式分離空氣中的氮氣和氧氣
，為用戶提供氣體單體，根據吸附劑的不同，係統分離出氮氣或者氧氣。采用VPSA技術進行空氣分離的空分係統和傳統的深冷法相比較具有設備起動快、投資少
、建設周期短、綜合能耗低等特點。對於汙水處理、鋼鐵等行業，係統完全可以滿足用戶用氧需求。

二、工藝簡介

    以變壓吸附製氧工藝（見圖1）為例，空分係統設備由鼓風機
、真空泵、吸附器、換熱器、氧壓機等多個主設備組成，還有一些輔助係統如循環水係統、儀表空氣係統。

    空氣經過濾器去除空氣中雜質，由鼓風機壓縮
、換熱器降溫，從吸附器下部進入吸附器，吸附器內裝填具有選擇性吸附空氣中 水分、C02和碳氫化合物的吸附劑
，還裝有具有選擇性吸附空氣中氮氣的吸附劑。空氣通過吸附床層時
，空氣中H20

、CO2
、碳tan氫qing化hua合he物wu

，氮dan氣qi被bei吸xi附fu劑ji選xuan擇ze性xing吸xi附fu
，氧yang氣qi產chan品pin從cong吸xi附fu器qi頂ding部bu流liu出chu。吸xi附fu劑ji飽bao和he後hou，通tong過guo降jiang低di吸xi附fu器qi工gong作zuo壓ya力li實shi現xian吸xi附fu組zu分fen解jie吸xi，外wai流liu出chu吸xi附fu器qi。每mei一yi個ge循xun環huan， 吸附器都經曆了吸附、順向放壓
、真空解吸、均壓、充壓五個工作步驟。

    這五個工作步驟是通過氣動切換閥切換來實現的。氣動切換閥的動作由PLC控製係統根據沒定的程序控製閥門的自動切換。

三、控製係統構成

    空分控製係統主機選用具備雙CPU硬冗餘PLC產品
，上位機軟件使用北京亞控公司的組態王
，係統按照無人值守管理要求設計和儀表配置。采用PLC邏輯程序和上位機使用組態王監控軟件的聯合控製模式，具備各種通訊和遠程監控功能。PLC和組態王均采用冗餘結構配置，網絡架構采用光纖冗餘環網的結構，大大提供了係統的穩定性和可操作性。具體結構如圖2所示：

    如上圖所示，下層PLC控製係統采用雙CPU硬件冗餘結構，PLC的動作切換在毫秒內完成，保證係統的安全性、及時性。上位機係統主要有IO服務器、登錄服務器、報警服務器、曆史服務器
、web服務器組成。

    1
、IO服務器主機和IO服務器從機組成上位機雙機熱備，係統正常運行的時，主
、從(cong)機(ji)都(dou)啟(qi)動(dong)，但(dan)從(cong)機(ji)不(bu)采(cai)集(ji)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)，而(er)通(tong)過(guo)網(wang)絡(luo)獲(huo)取(qu)主(zhu)機(ji)數(shu)據(ju)
，同(tong)時(shi)負(fu)責(ze)對(dui)主(zhu)機(ji)進(jin)行(xing)監(jian)聽(ting)。主(zhu)機(ji)停(ting)機(ji)後(hou)

，從(cong)機(ji)采(cai)集(ji)數(shu)據(ju)並(bing)完(wan)全(quan)取(qu)代(dai)主(zhu)機(ji)功(gong)能(neng)，主(zhu)機(ji)恢(hui)複(fu)運(yun)行(xing)後(hou)，從(cong)機(ji)停(ting)止(zhi)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)，係(xi)統(tong)恢(hui)複(fu)正(zheng)常(chang)狀(zhuang)況(kuang)。

    2、工程師站上可以進行上位機組態
、修改組態程序
、修改PLC程序

，他的權限比較大。

    3
、根據項目大小、待處理數據量大小，可以選擇登錄服務器
、報警服務器、曆史服務器三台服務器，也可以使用一台服務器擔當三個角色。同時也可以作為中控室的調度站。

    4、WEB服務器獨立存在，專門負責數據的網絡發布、供客戶端瀏覽。

    5、客戶端用戶訪問數據要通過防火牆，它可以限製IP訪問和數據流傳輸方向，保證網絡了安全。

組態王軟件實現的主要功能為：

    －數據采集：實時就地集中監測鼓風機
、空壓機
、真空泵
、氧壓機
、等運行狀態及各主要運行參數，並且能實時顯示其運行狀態圖和數值。通過組態王進行係統開發
，實現實時數據曲線
、曆史數據曲線

、PID參數設置
、閥門時序控製設置等操作。

    －報警功能：組zu態tai王wang可ke以yi實shi現xian蜂feng鳴ming報bao警jing或huo者zhe聲sheng光guang報bao警jing
，當dang采cai集ji的de數shu據ju超chao出chu設she置zhi的de各ge段duan數shu值zhi時shi，給gei出chu報bao警jing，操cao作zuo員yuan或huo決jue策ce者zhe就jiu應ying該gai注zhu意yi采cai取qu措cuo施shi，同tong時shi給gei與yu權quan限xian的de工gong作zuo人ren員yuan能neng在zai線xian直zhi接jie修xiu改gai參can數shu。

    －遠程控製：在整個控製中比較多吸附塔部分
，主要是對閥門開關控製
，實現分子篩的自動解吸;閥門的時序動作采用配方控件來世間，簡單、快捷
、方便。有些閥門的控製是根據管線氣體壓力過大，進行開閥放空的操作

，個別的調節閥PID控製主要由PLC來實現，組態軟件在上位機僅對其進行一些參數設置。氧壓機、真空泵和鼓風機控製主要是對電機啟停控製
，當設備振動監測報警以後會自動停止設備的運行。

    －曆史數據記錄和查詢：shujunengshishibeicaijideshangweijizhong，tongshinengxierushujukuzhong
，shujukuyeshishigengxinbingcunchu

，yonghukeyitongguoshishiquxianzhakanshujuzhuangtai，tongguozhakanlishiquxian、直接查詢數據庫等操作對曆史數據進行查詢和進一步的對數據分析。

    －操作曆史記錄：組zu態tai王wang中zhong能neng對dui每mei次ci操cao作zuo記ji錄lu能neng自zi動dong記ji錄lu，同tong時shi在zai實shi際ji管guan理li中zhong對dui其qi操cao作zuo的de人ren員yuan也ye隻zhi能neng是shi具ju有you權quan限xian的de工gong作zuo人ren員yuan或huo者zhe總zong工gong能neng對dui其qi操cao作zuo，這zhe樣yang能neng進jin一yi步bu的de保bao障zhang係xi統tong的de安an全quan，穩wen定ding運yun行xing。

    －在線查詢各報表並自動打印：根據客戶的需求
，可在線查看各種報表
、並實現自動打印。如班報
、日報、月報表等。

四、總結

    本ben文wen介jie紹shao了le組zu態tai王wang在zai中zhong小xiao型xing空kong分fen係xi統tong上shang位wei機ji監jian控kong的de應ying用yong
，係xi統tong多duo處chu采cai用yong了le冗rong餘yu設she計ji結jie構gou供gong用yong戶hu選xuan擇ze，並bing經jing過guo了le實shi際ji的de工gong程cheng驗yan證zheng，受shou到dao用yong戶hu的de一yi致zhi好hao評ping。組zu態tai王wang作zuo為wei上shang位wei機ji監jian控kong軟ruan件jian完wan成cheng對dui現xian場chang數shu據ju監jian測ce的de同tong時shi

，提ti供gong多duo種zhong控kong件jian功gong能neng來lai滿man足zu客ke戶hu的de實shi際ji需xu求qiu
，很hen好hao的de完wan成cheng了le上shang位wei機ji監jian控kong任ren務wu。考kao慮lv整zheng個ge空kong分fen係xi統tong的de安an全quan，一yi些xie聯lian鎖suo動dong作zuo和hePID控製還建議用戶在PLC部分來實現。這樣，即使上位機係統暫時癱瘓也不會影響係統的整體運行。

    總之
，“組態軟件+PLC”的控製模式完全可以滿足中小型空分係統的控製要求，係統具有實施方便
、運行穩定、靈活
、kekuozhanxingdengtedian。suizhejishudechengshu，shebeiguimobuduankuoda
，keyimanzuzhongxiaoxingkongfenshichangdexuqiu。jinnianlai，bianyaxifukongfenjishuyikaozishenyoushi
，zaiyixiexingyeyijingzhubuqudailechuantongdeshenlengfakongfenjishu。