小型提取濃縮機組 控制系統設計

一、控制系統整體架構

采用：

PLC + 觸摸屏（HMI）+ 現場儀表 + 傳感器

構成集中控制+就地顯示的雙層架構。

1. PLC 布局與安裝

- 安裝位置：電控柜內中部

- 布局要點：

 - 遠離變頻器、接觸器、變壓器等強干擾元件

 - 上下留散熱空間

 - 模塊排列：電源模塊 → CPU → 模擬量模塊 → 數字量模塊

- 功能：

 - 溫度、壓力、真空、液位自動控制

 - 泵、閥、加熱、攪拌順序邏輯控制

 - 故障報警、聯鎖保護

2. 觸摸屏（HMI）布局

- 安裝位置：電控柜面板上/懸臂操作箱

- 界面分區：

 - 主畫面：流程示意圖、運行狀態

 - 參數設定：溫度、真空、時間

 - 實時曲線：溫度/真空趨勢

 - 報警畫面：故障記錄、歷史報警

 - 手動操作畫面：泵、閥單點控制

- 操作權限：操作員/管理員兩級密碼

3. 儀表布局（溫控表、真空表、壓力表）

- 安裝位置：電控柜面板

- 用途：

 - 作為觸摸屏后備顯示，斷電/故障時仍可讀

 - 關鍵參數：加熱溫度、罐內真空、蒸汽壓力

- 布局順序：從上到下：溫度 → 真空 → 壓力

- 與PLC關系：

 - 可單獨控制，也可由PLC統一采集

二、傳感器類型與布局位置

1. 溫度傳感器

- 類型：Pt100 熱電阻

- 布局位置：

 1. 提取罐溫度：罐體下部側壁（浸入料液）

 2. 濃縮罐溫度：濃縮罐下部/加熱器出口

 3. 加熱介質溫度：夾套/油浴/蒸汽進口

- 安裝：

 - 螺紋安裝/法蘭安裝

 - 加保護套管，便于拆卸校準

2. 壓力傳感器

- 類型：擴散硅壓力變送器

- 布局位置：

 1. 蒸汽進口壓力：蒸汽管道調節閥前

 2. 夾套壓力：夾套上部

- 功能：

 - 超壓報警、聯鎖關閥

 - 壓力穩定控制

3. 真空傳感器

- 類型：真空變送器/真空表

- 布局位置：

 - 濃縮罐氣相口 / 冷凝器上部（遠離料液噴濺）

- 功能：

 - 真空度自動控制（調節真空閥）

 - 防干燒、防暴沸聯鎖

4. 液位傳感器（小型機常用）

- 類型：

 - 玻璃管液位計（就地顯示）

 - 電極式液位開關（防干燒）

 - 靜壓式液位變送器（連續液位）

- 布局位置：

 - 提取罐、濃縮罐下部側壁

- 功能：

 - 低液位停加熱/停泵

 - 高液位報警、防溢

三、信號接口設計

1. PLC 接口分類

- 數字量輸入 DI：

 - 急停、按鈕、閥門反饋、液位開關、故障接點

- 數字量輸出 DO：

 - 接觸器、電磁閥、指示燈、報警器

- 模擬量輸入 AI：

 - 溫度 Pt100

 - 壓力 4–20mA

 - 真空 4–20mA

 - 液位 4–20mA

- 模擬量輸出 AO（可選）：

 - 調節閥控制（蒸汽閥、真空閥）

2. 傳感器信號接口標準

- 溫度：Pt100 三線制 → PLC 模擬量模塊

- 壓力/真空/液位：4–20mA 兩線制 → 24V 供電

- 液位開關：無源接點 → DI

- 閥門反饋：開到位/關到位 → DI

- 電磁閥控制：DC24V 或 AC220V → DO

3. 通訊接口

- 觸摸屏 ? PLC：RS485 / Ethernet

- 可選：PLC 向上位機、DCS 通訊：Modbus-RTU/TCP

四、現場布線與安裝設計

1. 電控柜內部布局

- 左上：電源開關、斷路器

- 左中：PLC、模擬量模塊

- 右上：觸摸屏/儀表

- 右側：繼電器、端子排

- 下部：接觸器、變頻器、散熱空間

- 強弱電分開走線：

 - 左側弱電（傳感器、通訊）

 - 右側強電（泵、閥、加熱）

2. 現場傳感器布線

- 傳感器電纜：屏蔽電纜

- 屏蔽層：單端接地（柜內接地）

- 與動力電纜分開敷設，不共線槽

- 電纜入口用防水接頭，柜內加線槽整理

3. 控制聯鎖設計（必做）

- 超溫 → 停止加熱

- 低液位 → 禁止加熱、停泵

- 超壓 → 關進氣閥、報警

- 真空異常 → 停止濃縮、破真空

- 急停 → 全部輸出切斷

五、極簡總結

- 控制：PLC+觸摸屏為主，儀表為輔，集中+就地雙顯示

- 傳感器：

 - 溫度：Pt100，裝罐壁

 - 壓力：變送器，裝蒸汽/夾套

 - 真空：變送器，裝濃縮罐氣相

 - 液位：電極/靜壓，裝罐下部

- 接口：

 - 模擬量：4–20mA、Pt100

 - 開關量：無源接點、電磁閥控制

 - 通訊：RS485/Ethernet

- 布局：柜內強弱電分離，現場屏蔽布線，安全聯鎖齊全