一种生产固体聚合硫酸铁的自动化系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种生产固体聚合硫酸铁的自动化系统。本系统通过电脑和软件程序对生产线中的各个设备进行全自动化的操作和监控，使人的意愿、计算机程序、工艺过程、技术、设备等各部分统一在一个系统中，从而实现精准的操作、最佳地配合，提搞生产效益，生产出优质的固体聚合硫酸铁。该自动化系统包括：中心控制系统、装置部分、系统工作步骤和方法、监控系统。电源模块给ET200供电；DI数字量输入模块采集现场设备的运转及故障状态；DO数字量输出模块控制现场设备的启停；AI模拟量输入模块采集现场设备的压力、流量、烟气成分含量以及风机和加药泵的频率信号；AO模拟量输出模块通过程序的PID自动调节控制风机和加药装置的频率。用本系统生产出的固体聚合硫酸铁可以达到直接投加到水中对水进生处理的要求。
【专利说明】—种生产固体聚合硫酸铁的自动化系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及生产设备的自动化系统领域，具体为生产固体聚合硫酸铁的自动化系统。
【背景技术】
[0002]通常，生产出一种产品，要由人、工艺过程、技术、设备等各个层面构成，这几个方面要互相配合，如果其中一个方面有欠缺，或各方面之间互相配合不好，就会影响产品质量和生产效益。
[0003]随着时代的发展，现在自动化程度高速发展，尤其是电脑软件的高速发展，人们可以通过电脑和软件程序对设备进行全自动化的操作和监控，使人的意愿、计算机程序、工艺过程、技术、设备等各部分统一在一个系统中，从而实现精准的操作、最佳地配合，提搞生产效益，生产出最优质的产品。
[0004]目前，生产固体聚合硫酸铁的自动化程度和监控程度不高，有些工作段甚止还要靠人工劳动来完成；反应釜容量小，生产效率低，反应釜内各位置的温度控制不能随意变换，温度不能精确地达到标准要求，搅拌系统不能随意精确地搅拌不同的位置、精确地控制搅拌的速度和时间；进料不精确，而造成各个料之间的比例不对；生产出的固体聚合硫酸铁的含铁量不高，杂质多，质量低劣，其产品不能直接投加使用或效果不好，只能先溶解，然后再投加到水中，对水进行处理，抹杀了固体聚合硫酸铁见水发热、见水反应的动能，使固体聚合酸铁处理水的效果大打折扣。为了达到理想的效果只能加大用药量，或再增加其他的净水材料配合使用。
[0005]在固体聚合硫酸铁的使用方法上，现有的技术都是采取，先将固体聚合硫酸铁用水溶解后，变成液体，然后再投放到需要净化的水中进行水处理。这种方式存在一些不足:
(1)固体聚合硫酸铁的固态仅起到了运输和存储的方便，其实它的固态还有一个最大的优点，当高纯度固体聚合硫酸铁与水结合变成液态时，会产生热量，这些热量可以杀死水中红线虫及一些微生物。然而如果先将固体聚合硫酸铁溶解变成液态后，就失去了这个功能。
(2)同样的水处理效果，先将固体聚合用水溶解后的投加方法，会失去固体聚合硫酸铁的一部分功效，效果不好，用药量要比直接投加固体聚合硫酸铁用量大。
【发明内容】
[0006]用软件系统和硬件系统，组成一个适合于生产固体聚合硫酸铁的全自动化操作和监控系统，在操作室内，由本发明的软程序和工程师，共同完成对硬件装置中各个电磁阀、电动阀、微动开关、光电传感器、热敏电偶、过热保险、液位传感器、计量器、酸气传感器进行操作和监控，从而操作和监控整套生产线装置的工作，以实践全自动控控制，高、精、准的做业。
[0007]本发明采用以下技术方案。
[0008]本发明包括:操作及控制部分、工艺部分、设备部分、监控部分。[0009]I)操作及控制部分为:
中央处理器模块CPU315-2DP 6ES7315-2AG10-0AB0 2块，工作存储器128KB。
[0010]电源模块6ES7307-1EA00 — OAAO 2 块给 CPU 供电。
[0011]通讯模块6GK7343-1EX20-0XE0 2块与计算机进行网络通讯并进行两个CPU之间的冗余通讯。
[0012]接口模块6ES7153-2AA02-0XB0 2块进行PROFIBUS远程I/O通讯和系统冗余通τΗ ο
[0013]整套系统使用S7-300系列PLC和Profibus-DP通讯网络、使用以太网互联车间内PLC主站和操控室PC工作站以及科研楼总工办公室，使用WinCC组态监控软件，实现全厂范围内组态监控共享。
[0014]声控制系统组成工厂车间共有生产线配备一套S7-300PLC主站，主站配备模拟输入模块、模拟输出模块、RS-485遁讯模块、PROFITUBS接口模块、以太网接口模块。
[0015]电源模块6EP1333-2AA00 2 块给 ET200 供电。
[0016]DI数字量输入模块6ES7321-1BL00-0AA0采集现场设备的运转及故障状态；D0数字量输出模块6ES7322-1BL00-0AA0 3块控制现场设备的启停。
[0017]Al模拟量输入模块6ES733、7KF02-0AB0 2块采集现场设备的压力、流量、烟气成分含量以及风机和加药泵的频率信号；
AO模拟量输出模块6ES7332-5HF00-0AB02块通过程序的PID自动调节控制风机和加药
装置的频率。
[0018]PLC主站直接与操控室变频机连接，并与操控室内Pc工作站形成星形连接，操控室内PC工作站配置三台，运行Wincc组态监控软件并与车间PLC主站连接，其中两台设定为服务器模式，一台设定为客户机模式。
[0019]操控室内交换机预留一根网线到办公楼或科研楼，方便在办公搂向客户展示、观察、会议室视报，操作室之外的PC工作站设定为客户机模式。
[0020]2)本发明的生产工艺部分为:
针对聚合硫酸铁的生产，原料为硫酸亚铁、硫酸，催化剂为:硝酸、盐酸，原料处理剂为:固体酸、稀土。这些材料注入反应釜处理、加热、聚合，生成聚合硫酸铁半成品，经螺旋输送器送至流化干燥床，干燥成型后送入冷却流化床，最后生成固体聚合硫酸铁，经筛选后送入自动包装系统包装，包装后经码垛机送至成品库。
[0021]生产过程中的原料储备、原料输送、原料配制、反应釜工艺控制、半成品输送、流化干燥、成品冷却、成品包装全程使用自动化控制系统并实现监控室远程监控，方便调试生产工艺参数，提高了生产效率，降低了人力成本，最终实现高度自动化生产。
[0022]3)本发明的装置部分:
本发明的装置包括:原料储备、原料输送装置、原料配制的控制装置、反应釜、半成品输送装置、流化干燥装置、成品冷却装置、成品包装装置。
[0023]4)本发明的监控部分:
可实时监测设备内部反应信息和现场生产信息，做到无盲区监控，可以及时发现隐患和保护人员设备安全。车间内所有摄像头信号线在操控室内的硬盘录像机处汇总，并在操控室内配置监控屏幕。操控室内的硬盘录像机连入工厂办公网络与PLC工业以太网相互独立。
[0024]本发明的有益效果为。
[0025]1、本发明降低了劳动强度、污染程度、生产成本。
[0026]2、本发明由中央处理器、相关软件程序、电磁阀、微动开关、光电传感器、热敏电偶、过热保险全自动控制和监控，自动化程度高。
[0027]3、本发明的反应釜内各位置的温度控制随意变换，可精确地达到标准温度的要求。
[0028]4、本发明分布在各部位装置能精确地控制各部分的速度和时间、精确地控制进料量和进料时间，确保各个用料之间的比例准确无误。
[0029]5、本发明的反应釜大小可自由控制，可相对较大些，以提高工作效率。
[0030]6、本系统的操作由工程师在操控室内进行。
[0031]7、生产的固体聚合硫酸铁产品纯度高、质量优，达到直接投加进行水处理的标准。【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为工控系统结构图；
图2生产线布局示意图；
图3生产工艺流程图；
图4反应爸结构及工作原理示意图；
图5硝酸存储加料测控点示意图；
图6硫酸储存加料测试点示意图；
图7硫酸亚铁真空系统测控点示意图；
图8酸气处理示意图；
图9硫化床冷却器示意图；
图10自动化包装示意图。
【具体实施方式】
[0033]结合附图对本发明作进一步的详细说明:
I)本发明的控制系统包括:
中央处理器模块CPU315-2DP 6ES7315-2AG10-0AB0 2块，工作存储器128KB ；电源模块6ES7307-1EA00 — OAAO 2块给CPU供电；通讯模块6GK7343-1EX20-0XE0 2块与计算机进行网络通讯并进行两个CPU之间的冗余通讯；接口模块6ES7153-2AA02-0XB0 2块进行PROFIBUS远程I/O通讯和系统冗余通讯。
[0034]2)本发明的生产工艺系统:
针对聚合硫酸铁的生产，原料为硫酸亚铁、硫酸，催化剂为:硝酸、盐酸，原料处理剂为:固体酸、稀土。这些材料注入反应釜处理、加热、聚合，生成聚合硫酸铁半成品，经螺旋输送器送至流化干燥床，干燥成型后送入冷却流化床，最后生成固体聚合硫酸铁，经筛选后送入自动包装系统包装，包装后经码垛机送至成品库。
[0035]生产过程中的原料储备、原料输送、原料配制、反应釜工艺控制、半成品输送、流化干燥、成品冷却、成品包装全程使用自动化控制系统并实现监控室远程监控，方便调试生产工艺参数，提高了生产效率，降低了人力成本，最终实现高度自动化生产。
[0036]3)本发明的装置部分:
本发明的装置包括:原料储备、原料输送装置、原料配制的控制装置、反应釜、半成品输送装置、流化干燥装置、成品冷却装置、成品包装装置，全程使用自动化控制系统，用于聚合硫酸铁生产的自动化装置部分采用西门子工业控制解决方案，整套系统使用S7-300系列PLC和Profibus-DP通讯网络、使用以太网互联车间内PLC主站和操控室PC工作站以及办公楼总工办公室和生产调度室，使用WinCC组态监控软件，实现全厂范围内组态监控共享。声控制系统组成工厂车间共有三条相同的生产线，每条生产线配备一套S7-300PLC主站，主站配备模拟输入模块、模拟输出模块、RS-485遁讯模块、PR0FITUBS接口模块、以太网接口模块。根据生产线配置和结构布线，在必要位置设立控制柜，控制柜中选用ET200M远程IO模块。在工业现场总线PROFItUBS上，除S7-300PLC主站外，挂载有人机界面若干，远程IO模块若干，以及带有PR0FITUBS接口的仪表。
[0037]4)每单个反应釜处均安装一个小模机，防止故障时整个生产线停止而影响生产。
[0038]5)本发明的控制系统工作步骤和方法:
电源模块6EP1333-2M00 2块给ET200供电；DI数字量输入模块6ES7321-1BL00-0M0采集现场设备的运转及故障状态；D0数字量输出模块6ES7322-1BL00-0M0 3块控制现场设备的启停;Al模拟量输入模块6ES733、7KF02-0AB0 2块采集现场设备的压力、流量、烟气成分含量以及风机和加药泵的频率信号；A0模拟量输出模块6ES7332-5HF00-0AB02块通过程序的PID自动调节控制风机和加药装置的频率。
[0039]PLC主站直接与操控室变频机连接，并与操控室内Pc工作站形成星形连接，操控室内PC工作站配置三台，运行Wincc组态监控软件并与车间PLC主站连接，其中两台设定为服务器模式，一台设定为客户机模式。操控室内交换机预留一根网线到办公楼或科研楼，方便在办公搂向客户展示、观察、会议室视报，操作室之外的PC工作站设定为客户机模式。
[0040]6)本发明系统的监控部分:
可实时监测设备内部反应信息和现场生产信息，做到无盲区监控，可以及时发现隐患和保护人员设备安全。车间内所有摄像头信号线在操控室内的硬盘录像机处汇总，并在操控室内配置监控屏幕。操控室内的硬盘录像机连入工厂办公网络与PLC工业以太网相互独立。
【权利要求】
1.一种生产固体聚合硫酸铁的自动化系统，其特征在于，该自动化系统包括:操作及控制部分、工艺部分、设备部分。
2.根据权利要求1所述一种生产固体聚合硫酸铁的自动化系统，其特征在于，操作及控制部分包括:中央处理器模块、工作存储器、电源模块、通讯模块、接口模块，通讯模块与CPU之间冗余通讯，接口模块进行PROFIBUS远程I/O通讯和系统冗余通讯。
3.根据权利要求1所述一种生产固体聚合硫酸铁的自动化系统，其特征在于，设备部分包括:原料储备、原料输送装置、原料配制装置、反应釜、半成品输送装置、流化干燥装置、成品冷却装置、成品包装装置，全程使用自动化控制系统，生产线配备一套S7-300PLC主站，主站配备模拟输入模块、模拟输出模块、RS-485遁讯模块、PROFITUBS接口模块、以太网接口模块。
4.根据权利要求1所述一种生产固体聚合硫酸铁的自动化系统，特征在于，车间内配置视频监控系统，能够把工业现场的影像实时地送到车间操控室，使用WinCC组态监控软件，实现全厂范围内组态监控共享。
5.根据权利要求1所述一种生产固体聚合硫酸铁系统的工作方法，其特征在于，控制系统的工作步骤和方法:电源模块给ET200供电；DI数字量输入模块采集现场设备的运转及故障状态；D0数字量输出模块控制现场设备的启停；AI模拟量输入模块采集现场设备的压力、流量、烟气成分含量以及风机和加药泵的频率信号；A0模拟量输出模块通过程序的PID自动调节控制风机和加药装置的频率。
【文档编号】G05B19/418GK103439955SQ201310391894
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】白占卿, 张志伟, 白山, 白燕, 张燕, 连新兰 申请人:白占卿