活性炭活化处理西门子plc控制系统设计探讨.pdf

活性炭活化处理西门子plc控制系统设

计探讨

摘要：摘要：活性炭是经由特殊工艺处理而成的物质，将有机原材料在阻断空气接

触的条件下加热，原材料中的非碳成分消除或降低，再与气体发生反应形成微孔

结构。活性炭化工厂在处理活性炭产生微孔发达结构这一步骤中操作卸料时间段

需严格把控而实际操作中的时间精确度难以把控的问题，同时产生不同批次微孔

发达结构的炉内部温度差异与气压的不均衡，造成生产制造的活性炭产品的质量

较差，吸附性能不理想。为了提高活性炭产品的质量和性能，可设计自动化控制

系统代替操作卸料，应用自动化设备S7-300PLC（可编程序控制器）作为数据接

收站和自动化设备S7-200PLC作为远程监控数据接收站的监控子站，配合工业

控制计算机、触摸屏、SCALANCEX208网络交换机利用工业计算机局域网技术实

现。

关键词:活性炭；活化处理；西门子；PLC；控制系统

引言：

本文针对活性炭化工厂中操作卸料的时间精度难以把控导致活性炭产品吸附

性能较差设计了一套以PLC系统作为控制的机械操控化系统，对活性炭化工厂的

生产车间中的六个SELP活化炉中的内部温度、气压、操作卸料时间进行自动把

控，该控制系统能够完全替代操作卸料，避免了原材料的浪费并节约劳动力成本，

能有效提高活性炭的生产质量和性能，提高机械设备的自动化、智能化水平。

一、活化处理自动控制系统总体设计方案

活性炭具有良好的吸附性能，可应用于废水废料、油污的吸附与处理，还被

应用于临床医学等研究领域。本文针对活性炭化工使用斯列普化炉进行活性炭生

成微孔发达结构这一操作卸料时间段掌握不够精准，且SELP活化炉中内部温度

与压力数值变化难以掌握的现象进行解决，旨在提高活性炭的生产质量和性能，

设计智能化自动控制系统来提高原料添加和数值把控的精准度。该控制系统中包

含自动化设备S7-300可编程序控制器、自动化设备S7-200可编程序控制器、工

业计算机局域网技术，并根据活性炭产生微孔结构的反应过程中所反馈的关键工

艺参数，本文针对化工厂内六个型号相同的斯列普活化炉，活化炉之间反应独立，

活化炉反应需要控制的变量为内部温度、气压及添加或减少原料的时间段。活化

炉产生微孔结构的工艺属于干式氧化法，反应过程及工艺较为复杂，反应中生成

的物质与反应所需条件的变化数值仅仅靠相关理论知识无法达到理想状态，且活

化反应具有一定的连贯性和滞后性。因此本文研究设计的自动化控制系统中单个

活化炉的内部温度、气压采用用于控制变频器的电压和频率的算法进行数值的控

制，根据气压和内部温度的变化来对操作卸料的时间段进行计算，得出具体时间

数值，由于各个活化炉的反应是独立进行的且处于不同的生产车间内，对于活化

炉内部温度和气压的数据采集计算量较大，因此使用多个自动化控制设备200PLC

构成收集数据的数据分站，配合SCALANCEX208网络交换机利用工业计算机局域

网技术总线将各个进行反应的活化炉内数据变化的独立分站，同智能远程监控数

据站的控制总站进行信息的交流与数据通讯，并采用自动化控制设备S7-300PLC

作为智能监控数据站的监控站对数据站中采集到的信息进行整合传送至直接发出

操控命令的计算机显示，并将工作人员设置的变量数值传输至不同的数据站，直

接发出操控命令的计算机操作界面采用基于Windows平台，用于快速构造和生成

上位机监控系统的配置软件系统进行开发。执行机构是由输送原料的机械设备带

动输送原料的皮带进行操作卸料，通过蒸汽调节阀门对活化反应需要的气体温度

进行调节，进而对活化炉内部的温度和气压进行调节。原料的减少是通过电磁阀

门控制引导活塞，在缸内进行直线往复运动的金属组件推动手柄完成操作卸料。

检测机构主要包括活化炉配置的温度输出信号的传感器和气压输出信号的传感器，

减少原料手柄上安装的位置开关并提供手柄是否进行操作的信号。

二、控制系统设计

单个活化炉是由自动化控制设备S7-200可编程序控制器组成的智能数据站

控制系统，选择集成数字量输入输出为10/14点的中央处理器244作为分站控制

器，扩展2块将内部的电平信号转换为外部所需要电平等级的输出信号的数字量

输出模块EM222，扩展2块为监视状态信号提供更多的数字量输入/输出的模块

EM223，采集活化炉内部温度和气压的连续变化的物理量信号与对蒸汽调节阀门

开度与反馈的信号的模拟量输入输出模块EM235，控制系统的总体