●186+ 北京科技大学学报 2003年第2期 压，再通过稳压后，进入碳分子筛吸附床进行变 有效开关次数为10次，ON/OFF的响应时间都在 压吸附，经过碳分子筛的作用，原料气中的氩气 15ms以下，可通过RS-232或RS-422适配器与上 和部分剩余的氮气，作为废气排出，吸附的氧气 位机进行通信，采用SYSMAC-CPT软件编程. 通过解吸后，最终形成高纯度的氧气. 2.1压力和流量控制系统 2实验装置的控制系统 在二级吸附制高纯氧工艺中，一级吸附原料 气的压力、流量以及二级吸附出口排气的流量对 采用可编程控制器、监测仪表和执行机构组 产品气的纯度有很大影响，因此，精确地控制这 成了实验装置的控制系统，主要包括模拟量自动 些参数是实现高纯氧制备的关键，装置中，采用 调节系统和开关量控制系统.其中多数阀门平均 霍尼韦尔公司的24 PCDFA10压力传感器PT和涡 30s动作一次，而最快的则需要1s产生一次动 街流量计FT将信号通过模拟量VO板输入PLC. 作，这就要求控制系统功能全，动作准确、快速而 PLC采用PI算法计算后，将压力控制信号通过模 可靠.本文选用了日本欧姆龙公司的可编程控制 拟量/O板输入给压缩机的变频调速系统，通过 器CMP1A系列的小型PLC作为核心部分对PSA 控制电机的转速，来调节所需的压力：将流量控 装置进行控制，控制流程图如图1所示， 制信号控制气动调节阀v24来达到调节流量的目 CMP1A系列的PLC除逻辑运算功能外，具 的， 有丰富的数学计算功能，可实现PD控制.考虑 22开关量控制系统 到今后制氧装置使用的可流动性，采用了在220 在制高纯氧系统中，z1和z2分别需要进行吸 V2A下工作的继电器输出模块，最大的开关能 附、反吹、解吸的过程，c1和c2分别需要进行吸 力为AC250V2AW点，继电器输出对感性负载的 附、均压、解吸的过程，采用计数器对干燥吸附床 v15 废气 v24 v239 w22 高纯氧 废 6 v20v19 2 uli v9 v8 PT CPMIA 废气 3f 1一无油空气压缩机：2一空气冷凝器；3-空气过滤器：4,6一储气罐：5一增压泵： A1,A2一氧化铝吸附床：z1,2一沸石分子筛吸附床；c1,c2一碳分子筛吸附床： FT一流量测量环节；PT一压力测量环节：CPMIA一可编程控制器 图1变压吸附制高纯氧系统的控制流程图 Fig.1 Control flow chart of the high purity oxygen production system by PSA186 北 京 科 技 压 , 再 通 过稳 压 后 , 进 入碳 分 子 筛吸 附床 进 行变 压 吸 附 . 经 过 碳分 子 筛 的作 用 , 原料气 中 的氢 气 和 部 分剩 余 的氮 气 , 作 为废气排 出 , 吸 附的氧气 通 过 解吸 后 , 最 终 形 成 高纯度 的氧气 . 2 实验 装置 的控 制系统 采用可 编程 控 制器 、 监测 仪表 和执 行 机构组 成 了实验装 置 的控制 系 统 , 主要 包括 模拟 量 自动 调 节系 统和 开关 量控 制 系统 , 其 中多数 阀 门平 均 3 0 5 动 作一 次 , 而最 快 的则 需要 1 5 产 生 一次 动 作 , 这 就要 求控制系 统功 能全 , 动 作准 确 、 快速 而 可 靠 . 本文 选用 了 日本 欧姆龙公司 的可编 程控 制 器 C M P IA 系 列 的小 型 P L C 作 为核 心 部分 对 P S A 装 置进 行 控制 , 控 制流 程 图如 图 1 所示 . C M p 1A 系列 的 PL C 除逻辑 运 算功能 外 , 具 有 丰 富 的数学 计 算功能 , 可实 现 PID 控 制 . 考 虑 到今 后 制 氧装 置 使用 的可流 动性 , 采用 了在 2 20 V /Z A 下 工 作 的继 电器 输 出模块 , 最 大 的 开关 能 力 为 A C 2 5 O V 2/ 刀 点 , 继 电器 输 出对 感 性 负载 的 大 学 学 报 2 0 3 年 第 2 期 有 效 开 关次 数 为 l护 次 , ON ZO F F 的 响应 时 间都在 15 m s 以下 , 可 通过 R S一32 或 R S一2 适配器 与 上 位 机 进行 通 信 , 采 用 S Y SM A C一 C P T 软件编 程 . .2 1 压 力和 流最 控 制 系统 在 二级 吸 附制 高纯 氧 工 艺 中 , 一 级 吸 附原料 气 的压 力 、 流 量 以及二 级吸 附 出 口 排 气 的流 量对 产 品 气的纯度有 很 大影 响 , 因此 , 精确 地 控 制这 些 参 数是 实现 高纯 氧制 备 的关 键 . 装 置 中 , 采 用 霍 尼 韦尔 公 司的 24 P C D FA 10 压 力传感 器 PT 和涡 街 流 量计 FT 将信 号 通过 模 拟量 F O 板输入 PL C . PCL 采 用 H 算法计 算后 , 将 压 力控 制信 号通过模 拟 量 FO 板输入 给压 缩机 的变频 调速 系 统 , 通过 控制 电机 的转 速 , 来调 节 所 需的 压 力 ; 将 流量 控 制信号控 制气 动 调节 阀 v2 4 来达 到 调节 流量 的 目 的 . .2 2 开 关 量控 制 系统 在制高纯氧系统 中 , lz 和 z2 分别 需要 进 行吸 附 、 反 吹 、 解 吸 的过 程 , cl 和 c2 分 别需 要 进行 吸 附 、 均 压 、 解 吸 的过 程 . 采用 计数 器对 干 燥吸 附床 又又 X 火 y70 丽 ` v “ ’ 势 v 致” 几 v ls v l 7 吐 l Y{ 0 口竺 . C P M IA 只 葡Y告 石v Z v l 1一无 油空 气压 缩机 ; 2一空 气冷 凝器 ; 3一空气过 滤器 ; 4, 6一储气 罐 ; 5一增 压泵 ; A l , A Z一氧化 铝 吸附床 ; lz ,左一沸 石分 子筛 吸附 床 ; cl , c2 一碳 分 子筛吸 附床 ; F T 一 . 流 量测 量环 节 ; P T 一一 压 力测量 环节 : C P M IA 一可 编程 控制 器 图 1 变压 吸附制 高纯 氧 系统 的控制 流程 图 F i .g 1 C o . t or l fl 眯 e h a rt o f 比e hi沙 P u ir yt o x y g . Por d u e it o . sy st e m 勿 P SA