蒸馏装置精馏烈酒生产的自动化

SRINIVASAN K。¹， madheswaran prem b。²，萨什·库马尔m。^3.， thirupathi a。⁴．

1印度哥印拜陀罗摩克里希纳工程学院EIE系教授兼系主任。
印度哥印拜陀罗摩克里希纳工程学院EIE系UG学者。

摘要

精馏酒生产自动化是精馏酒生产中必不可少的系统，但在该蒸馏装置中尚未实现。目前的技术涉及人工控制RS生产过程。这涉及到大量的手工时间浪费。因此，RS的质量会下降，产量也会减少。对于正常的精馏烈酒，RS的质量应该大于66。当使用手动控制时，有可能得到质量低于66的RS。为了达到预期的生产质量和产量，本文采用PLC实现了RS自动化。在这里，清洗和蒸汽以自动方式输送。不需要人工支持，因此它减少了错误，并确保了高产量。

关键字

整流精神，SCADA，最高温度，最低温度，差压变送器(DPT)，蒸汽，清洗，PLC

介绍

发酵液的蒸馏是在分馏的基础上进行的。在此方法中，乙醇和其他不纯酒精分别在沸点[2]下分离。蒸馏过程包括，

1.从发酵醪液中分离酒精。

2.酒精浓度。

3.正灵与不洁灵的分离。

蒸馏装置由分析塔、整流塔组成。分析柱与脱气柱[2]一起安装。每根柱子上都装有冷凝器。RS和IS提供独立的冷却器。从澄清洗涤槽泵出的发酵洗涤液连续送入分析柱，以2.1 Kg/Lt的速度注入蒸汽。用于从发酵液中分离酒精和废洗涤液。逆流循环将100 ~ 105℃的洗后液在分析器底部分离，78℃的酒精蒸汽注入整流柱，酒精含量提高到95 ~ 96% v/v，经保质保量后，浓缩酒精在接收器处得到。与7 - 8%的精馏精一起生产的不纯精被分离在一个头柱中，它被冷却并在一个单独的接收罐中接收。

目前的技术涉及人工控制RS生产过程。这涉及到在高处理时间内发生错误。因此，在这项工作中，我们转向自动化技术，在没有人工辅助的情况下控制阀杆和洗料。

本文组织结构如下:第一节为精馏精的生产介绍。第二部分是框图。第3部分是管道和仪表图。第4部分包括作品的描述。第5部分由可编程逻辑控制器(PLC)组成。第6节涉及SCADA。第7节涉及结果。第8节涉及结论和未来工作。

框图

该工作的框图如下图所示，主要由分析柱和整流柱两部分组成。在可编程逻辑控制器(PLC)的帮助下完成自动化。监控和数据采集(SCADA)系统用于监控目的[10]。

电阻温度检测器

差压变送器

PLC -可编程逻辑控制器

SCADA -监控和数据采集

管道和仪表图

自动化RS生产过程的管道和仪表图显示在本节中。

它由两个精馏塔组成，即分析塔和整流塔。这项工作的目的是维持分析仪和整流柱的顶部和底部温度，并监测储罐的液位。输入蒸汽供给也被监控[11]。

提出工作

洗涤液是稀释的糖蜜，被送入室温分析仪的顶部。蒸汽被输送到分析器的底部。分析仪柱分为十段和18个塔板，塔板呈锯齿状排列。每个托盘由95个气泡盖组成，用于清除污泥。在分析柱的顶部和底部温度应保持在规定的范围内。最高温度范围是94 - 96摄氏度。最低温度范围是104 - 105摄氏度。除此之外，还要保持蒸汽压力。分析仪蒸汽压力为1.5 Kg/cm2[1][3]。

温度由3线RTD (PT - 100)测量，并通过温度变送器传递给PLC。蒸汽压力值通过差压变送器(DPT)传递给PLC。如果分析柱温度低于规定范围，PLC通过打开控制阀来增加蒸汽进给量。同样，如果分析柱温度超过规定范围，则通过PLC关闭控制阀或增加洗涤输入来降低蒸汽进给量。

分析柱的顶部产品(不纯精)被送入整流柱的底部。蒸汽也被输送到整流柱底部。整流塔分为五段，44个塔板呈之字形排列。每个托盘由65个气泡盖组成，用于清除污泥。整流塔的顶、底温度应保持在规定的范围内。最高温度范围是77 - 78摄氏度。最低温度范围是94 - 97摄氏度。除此之外，蒸汽压力也保持不变。整流器蒸汽压力为1.5 Kg/cm2。如果整流塔温度低于规定范围，PLC通过打开控制阀来增加蒸汽进给量。 Similarly, if the rectifier column temperature goes above the specified range, the steam feed is decreased by closing the control valve by the PLC or by increasing the wash input The top product of the rectifier column is the Rectified Spirit in vaporized form that is fed to the condenser in which the vaporized Rectified spirit is cooled and stored in storage tank in liquid form. The level of the storage tank is monitored by PLC with the help of Differential Pressure Transmitter (DPT).Hence the level is measured and if it exceeds the limit, It triggers the alarm [4].

可编程逻辑控制器

在PLC中，通过简单的编程技术，用户可以轻松地实现任何工业过程的自动化。它具有减少空间，节省能源，模块化更换，易于故障排除，错误诊断程序，经济，更大的寿命和可靠性，PLC的兼容性，逻辑控制，PID控制，操作员控制，信号和列表，协调和通信[10]。

A. PLC的操作

PLC的基本功能是程序的连续扫描。扫描过程包括三个基本步骤。

步骤1:测试输入状态

首先，PLC检查它的每个输入，目的是看看哪个状态为开或关[5]。换句话说，它检查开关或传感器等是否被激活。处理器通过这一步获得的信息存储在内存中，以便在接下来的步骤中使用。

步骤2:编程执行

这里PLC基于程序，根据上一步所获得的输入状态，逐条指令执行程序指令，并采取相应的动作。该操作可能是激活某些输出，结果可以被推迟并存储在内存中，以便稍后在以下步骤中检索。

第三步:输出状态检查与校正

最后，PLC检查输出信号并根据需要进行调整。根据在第一步期间读取的输入状态和步骤2中程序执行的结果执行更改-步骤3的执行之后PLC返回周期的开始并不断重复这些步骤。扫描时间=步骤1执行时间+步骤2执行时间+步骤3执行时间。

B. Allen Bradley PLC

可编程逻辑控制器(PLC)是一种智能模块系统，它被引入到控制、仪表行业，以取代基于继电器的逻辑。在一段时间内，随着通信的改进，更好的I/O处理能力和更多的编程元素被添加进来。

PLC工作

在每个周期开始时，CPU从模块的输入信号中引入所有的现场输入信号，并作为输入信号[3]的过程存储到内部存储器中。这种CPU内部内存称为进程输入映像(PII)。

用户程序(应用程序)将在CPU程序内存中可用。一旦读取PII, CPU指针在梯形程序中从左到右，从上到下移动。CPU接收来自PII的输入状态，并处理用户程序中的所有级。用户程序扫描的结果存储在CPU的内存中。这种内部存储器称为进程输出映像或PIQ。在程序运行结束时，即扫描周期结束时，CPU将进程图像输出中的信号状态传输到输出端[13至18]。

c接口

PLC通过不同的协议和驱动程序连接。PLC通过RS232C和RS 485协议与SCADA连接。接口方法如下所示。

大多数PLC驱动程序使用DDE[12]与SCADA包通信，DDE需要三个参数，即DDE服务器名、主题名和项目名。如果从特定的PLC驱动程序中读取许多项，则主题名称是常见的，因此这个应用程序名称即DDE服务器的名称和主题名称结合起来形成一个访问名称。访问名称只需要定义一次，然后可以使用访问名称和项目名称访问驱动程序的其他项目。这些细节将由驱动程序供应商或开发人员[10]提供。

监控和数据采集(scada)的作用

SCADA是监督控制和数据采集的缩写。顾名思义，它不是一个完全的控制系统，而是侧重于监督层面[6 ~ 9]

用于监视和控制工厂或设备。控制可以是自动的，也可以由操作员命令启动。数据采集首先通过RTU扫描连接到RTU的现场输入(也可以称为PLC -可编程逻辑控制器)来完成。这通常是一个快速的速度。中央主机将扫描PTU(通常以较慢的速度)。对数据进行处理，检测告警条件，如果有告警，则在特殊告警列表[12][11]中显示。

结果

精馏烈酒生产过程中温度的模拟结果如下图所示。

A.分析柱

下图显示了5小时内分析器柱的顶部和底部温度，这两个温度都保持在其范围内。如果温度超过其范围，则发生控制动作。所以顶部和底部的温度保持不变

B.整流柱

下图显示了整流柱的顶部和底部温度5小时，显示了两个温度都保持在其范围内。如果温度超过其范围，则发生控制动作。因此，顶部和底部的温度保持在范围内。

结论及未来工作

在这项拟议的工作中，RS生产过程实现了高精度和高质量的自动化。一个名为国际通信组(ICG)的新协议将被实施，这是这个项目未来的工作。该国际通讯组(ICG)用于在线更新和监测工厂的有关数值。结果表明，自动化提高了生产过程的质量。

确认

我们感谢SREC电子和仪器工程系，the Amaravathy Coop Sugar Mills Ltd.， Udumalpet, Mr.K.Selvakumar对开展这项工作的支持。

数字一览


图1	图2	图3	图4	图5

参考文献

孙鹏，葛斌，邹轩，“基于PLC的恒压供水系统控制”，电力工程学报，Vol.1, pp.73-75,2012。
赖,i (k。，Y.C. Liu, C.C. Yu, M. J. Lee, and H.P. Huang,“Production of high-purity ethyl acetate using reactive distillation Experimental and start-up procedure”, Chem. Eng. Processing, Vol. 47, pp.1831-1843, 2008.
刘国强，“供水系统的运行控制”，《给水工程学报》，Vol.2, No.3, pp.461-473, 2003。
Wilson A. Prada C.和Vega P.“工业过程的模拟预测控制”，第25届夏季计算机模拟会议，波士顿。pp.813 - 818, 1993。
K. Gowri Shankar，“用PLC - SCADA控制锅炉运行”，国际工程师和计算机科学家会议论文集，Vol.2, pp.19-21,2008。
D. Bailey和E. Wright，工业实用SCADA, Newnes Elsevier, 2003。
S. A. Boyer, SCADA:监控和数据采集，ISA, 2004年第3版。
www.automation.siemens.com/bilddb/index.asp ? lang = en．
Boyer和Stuart A.，“SCADA:监督控制和数据采集”，美国仪器学会，研究三角，1993年。
彼得·哈里奥特，《过程控制》，塔塔麦格劳希尔出版公司私人有限公司，1972年。
智能配电自动化系统:基于SCADA的配电自动化系统定制化RTU，哈尔滨工业大学硕士研究项目，2005-2007。
Aydogmos Z，“基于SCADA的模糊液位控制系统的实现”，专家系统与应用，Elseviar, 2008。
PavelVrba, PavelTich y, Vladimir Marik, Kenwood H. Hall, Raymond J. Staron,Francisco P. Maturana，和PetrKader，“罗克韦尔自动化的完整体和多智能体控制系统”，IEEE系统、人与控制论简编，c部分:应用和评论，第41卷，第1期，第14-30页，2011雷竞技苹果下载
M. Zhou和E. Twiss，“基于中继阶梯逻辑编程和Petri网的工业自动化系统设计”，IEEE学报。系统。，Man, Cybern.,Part C: Appl. Rev., vol. 28, no. 1, pp. 137–150,1998.
K.埃里克森，“可编程逻辑控制器”，电子电气工程学报，第15卷，no。1，页14-17,1996。
I. Bell，“控制[可编程自动化控制器]的未来”，制造商。Eng。，vol. 84, no. 4, pp. 36–39, 2005.
O. Gomis, D. Montesinos, S. Galceran, A. Sumper和A. Sudria，“基于柔性制造单元的远程实验室的远程PLC编程课程”，IEEE Trans。建造。，vol. 49, pp.278–284,2006.
IEC61131-3可编程控制器。第3部分编程语言，第2版，IEC国际电子技术委员会，2003年。