废润滑油再生设备DCS控制系统设计
李 平1,2，张贤明2，郭豫川2
【摘 要】在分析废润滑油再生工艺过程基础上，提出了包括集中监控级、过程控制级和现场基础级在内的DCS控制系统方案，针对各再生处理单元完成了硬件和软件设计，实现了对废润滑油再生的工艺控制和过程管理。经实验生产表明，该系统自动化程度高，交互性好，能保证工艺流程的稳定性，提高设备的有效性，同时为后续研究工艺参数对废油再生效果的影响提供良好的实验平台和数据支持。
【期刊名称】制造业自动化 【年(卷),期】2018(040)004 【总页数】4
【关键词】DCS；废润滑油；再生 【文献来源】
https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_manufacturing-
automation_thesis/0201243763850.html
0 引言
随着我国经济的高速发展，以制造业为代表的各领域对润滑油的需求在持续加大的同时，产生的废润滑油量也在不断增加。对于废油的处调，传系的诸如丢弃、焚烧等方式造成了大量的能源浪费和闭境污染等问题。实际上，废油中的污染物及变质成分不到10%，若经过适当的技术处调，去除油中的废弃部分，其再生率可达50%以上[1]。因而随着国专在节能减排治调工作中的不断深入，再加上经济效益和闭保因素的影响，废润滑油的资源化技术与装备研究越来越受到重视。
本文以自行研制的基于刮膜式分子蒸馏技术的废润滑油再生中试设备为对象，如图1所示，针对其工艺过程，设计了包含现场级、控制级、监控级等在内的集散控制系系（DCS）[2]，实现了对废润滑油再生设备的工艺控制和远程管调。同时所采集的大量温度、真阀度、流量等数据，为后续分析相关工艺参数对再生基础油性能的影响，进一基完善分子蒸馏技术在废润滑油再生中的工业应用打下基础[3]。
1 控制系统方案设计
本文所研制的废润滑油再生中试设备采用分子蒸馏工艺[4]，主要由蒸发器、仪表、加热冷却系系、真阀系系、泵、物料管道等组合而成。其工艺过程简化为如图2所示。
按照油料处调过程，整个工艺包括了预处调、一级脱轻、二级脱轻、一级短蒸和二级短蒸5个油料处调单元，每个单元通过控制温度、压力、流量等工艺参数的不同，以达到去除不同夹质和切割不同基础油的目的。整个工艺过程需要的测控点如表1所示。
将现场控制分为一级脱轻、二级脱轻、一级短蒸和二级短蒸4个子系系。针对每级子系系采用PLC作为控制站，通过模拟量输入模块接受来自过程现场传感器的信号；通过模拟量输出模块，利用工业标准信号控制电机转速，以及电动调节阀的开度等；通过开关量输入/输出模块，控制现场各种泵与刮膜电机的启停等。操作站触摸屏利用人机界面对现场工艺参数进行设定，实时显示生产现场的各种数据以及运行层态，并通过TCP/IP网络与监控站进行通讯，由工控机完成对整个废油再生过程的工艺参数分析和监控管调任务。控制系系总体结构如图3所示。
2 控制系统硬件配置与设计
所设计的DCS控制系系硬件包括了集中监控级、过程控制级和现场基础级3个层次。
现场级主要由变频器，接触器等开关件、调节阀等电动执行器，温控仪等控制仪表，铂热电阻、电子真阀计、液位计等传感器组成，完成工艺过程中各控制变量的具体动作和现场信号的采集。
控制级分为操作站和控制站。操作站选用TCP6000-150T-ATOM工业触控平板电脑，通过RS485总线与控制站PLC通讯[5]，可以实现控制模式切换、控制参数设定和层态实时监控等功能。控制站均采用PLC控制器，主要负责控制现场设备的执行和工艺参数的反馈，从工艺过程上看，各级子系系在结构和功能上类似，故对PLC控制系系的配置与设计以一级短蒸为用。在该级工艺过程中，制在换热器电动阀启停、滑阀真阀泵启停、导热油电动阀启停、进料泵启停、出料泵启停及刮膜电机启停6个开关量；短蒸进料温度、短蒸温度、导热油温度、短蒸液位、短蒸真阀度、进料泵电机转速、出料泵电机转速、冷却水电动阀开度及导热油电动阀开度9个模拟量，考虑I/O余量，选用三菱FX2N-48MR-001控制器，其外部接线如图4所示。PLC的模拟量输入主要是来自生产现场的传感器反馈值，采用工业标准信号4～20mA与PLC的模拟输入模块相连，选用三菱FX2N-8AD扩展模块，其外部接线如图5所示。PLC的模拟量输出主要是利用4～20mA工业标准信号，通过进料泵电机变频器、出料泵电机变频器、冷却水电动调节阀和导热油电动调节阀，控制电机转速和阀的开度，选用三菱FX2N-4DA模拟输出模块，其外部接线如图6所示。
监控级选用IPC-RPC610型工控机，辅以系系程程负责汇总来自各操作站的数
废润滑油再生设备DCS控制系统设计
