wincc的溶剂回收监控系统设计
系统采用精馏方式将原料中的丙酮进行高纯度提纯并进一步提纯残液中的乙醇，本课题结合系统PLC控制部分，研究并设计溶剂回收WinCC（Windows Control Center的简称）组态监控系统；具体研究工作如下首先阐述了课题的研究背景、研究目的和研究意义，对溶剂回收方法进行了分析讨论，综述了溶剂回收的国内外研究现状和发展趋势。在介绍溶剂回收控制系统工艺流程的基础上，设计了基于PLC的溶剂回收控制系统方案；介绍了系统控制S7-300 PLC、系统编程软件STEP7、组态监控软件WinCC和系统硬件配置。采用PLC专用组态软件WinCC设计了溶剂回收监控系统，给出了系统监控界面的创建步骤，对基于PLC的溶剂回收系统人机界面、主监控界面、变量设置、工艺界面、参数设置、报警界面、趋势界面进行了设计，给出了相关设计界面图；结合系统PLC控制部分，对系统进行了监控界面与控制部分的联合通信调试，调试结果验证了设计方案的可行性和正确性。最后，对本课题所完成的工作内容进行了总结，展望了还需要进一步进行的工作。关键词 溶剂回收，WinCC，组态监控，人机界面，联合调试
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究的目的和意义 1
1.3 溶剂回收方法 2
1.4 溶剂回收的国内外研究现状 3
1.5 溶剂回收的发展趋势 3
1.6 论文工作安排 4
2 基于PLC的溶剂回收控制系统设计 4
2.1 溶剂回收控制系统工艺流程介绍 4
2.2 系统设计方案 6
2.3 S7300 PLC介绍 7
2.4 系统编程软件STEP7介绍 8
2.5 系统组态软件介绍 8
2.6 系统控制柜板面设计和硬件配置介绍 8
3 基于WinCC的溶剂回收监控系统设计 9
3.1 系统组态监控软件WinCC概述 10
3.2 系统项目创建 11
3.3 溶剂回收系统人机界面设计 14
3.4 溶剂回收系统主监控界面设计 15
3.5 溶剂回收系统变量设置 18
3.6 监控系统工艺界 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
面设计 21
3.7 参数设置 26
3.8 报警界面设计 29
3.9 趋势界面设计 30
4 系统调试 32
总结与展望 36
致 谢 37
参考文献 38
附录：系统监控过程变量表 40
1 绪论
1.1 课题研究背景
随着现代技术的发展迭代，化工行业也获得了迅速发展，于此同时，也生产出了大量的，可循环利用的废有机溶剂。现如今，有机溶剂在许多领域中都有非常广泛的应用，比如油漆、医药、造纸、印刷、纺织等等，另外在在工业生产中，有机溶剂的通常都会有非常大的使用量，这些有机物种类繁多，但有机溶剂的特点就是易于挥发出特定的有机物，通常来说，它们都是有毒物质，各种报道中经常出现的酸雨、酸烟雾等等与这些都有着极大的联系，与此同时，一些有机物挥发出来的氯氟烷烃，会对大气臭氧层造成极大的危害，综上，在日常的生产活动中对有机溶剂进行有效回收具有十分重大的意义。此外，在使用过程中有机溶剂不仅会对人体和环境造成严重的危害，同时也导致了资源的浪费。在处理有机废气的方法中，连续精馏法应用极为广泛，所以对有机溶剂的提纯，在实现资源再利用的同时，也能够保护和改善环境，从根源上减少对人类健康的威胁[12]。
1.2 课题研究的目的和意义
丙酮的英文名叫Acetone，CH3COCH3是它的化学分子式，沸点为56.5℃，是一种无色透明有辛辣气味的液体，它和水、甲醇、乙醇、乙醚、油类、烃类等有机溶剂之间能够发生互溶；易燃、易挥发，容易与其他物质发生化学反应。丙酮还是一种优良的有机溶剂，可以作为人造纤维、油漆、塑料、有机玻璃、医药、化妆品等行业的有机原料；它可以作为生产炸药、制革、橡胶、喷漆等的原材料；丙酮也可以作为实验室的洗涤溶剂；脱脂、脱水、固定等也可以在丙酮的参与下达成目的；丙酮在萃取方面也有很多的应用，水果、蔬菜、茶叶等农药残留的有机成份可以通过丙酮提取出来。现如今丙酮可以通过异丙醇、异丙苯、发酵法等生产出来，同时也可以通过乙炔水合法和丙烯直接氧化法制成。当下，异丙苯法是世界工业用来生产丙酮的方法。
乙醇的英文名是Ethanol，俗称为酒精。乙醇的沸点为78.3℃。它是一种化学性质活泼的无色透明略带香味的液体。易溶于水、氯仿、甲醇、丙酮等有机溶剂，乙醇常用来溶解植物色素或者其中的药物成分。乙醇可以用来作为燃料、消毒剂、稀释剂、涂料剂等，也可以用来萃取其他的有机化合物，乙醇是制取乙醚、乙酸乙酯的原料。75%的乙醇通常用于医疗消毒。乙醇的生产方法主要有淀粉发酵法和乙烯直接水化法。
为了紧跟时代的发展，降低发展的同时带来的废有机溶剂带来的负面影响，确保国家经济能够可持续发展，也为了资源的合理使用，对有机溶剂进行回收，现如今已成为城市中不可或缺的设施。此外在近些年来，在国家层面上，对空气环境的保护意识愈发增强，与此同时，对有机溶剂的回收过程自动化，要求也变得越来越高。使用先进的控制技术以及设备，来对有机溶剂的回收过程进行有效监控，这是能够达到上述要求的一个行之有效的手段。还有不得不指出的一点，就是有机溶剂回收过程中的吸附，以及脱附数学模型都极为复杂，求解起来难度非常大，要想在实际控制中去应用很难，所以对有机溶剂回收过程进行建模研究，意义是十分重大的[34]。
1.3溶剂回收方法
溶剂回收方法主要包括蒸馏、萃取精馏、固体吸附法、吸收法、冷凝法以及膜分离法等。
（1）蒸馏：利用混合液体中成分的沸点差别，沸点较低的先挥发，沸点较高的以后蒸发，不蒸发的则会留在蒸馏器内，从而达到离散和提纯的目的。
（2）萃取精馏：向塔内添加高沸点的添加剂，改变混合液中成分间的沸点，使液体混合物易于分离。
精馏塔在化工、石油、炼油、轻工、食品等行业都有着广泛的用途，也是这些行业最重要的设备之一。连续精馏装置是非常典型的一种精馏设备。通常是由精馏塔、冷凝器、再沸器、回流管等部分构成。它可以使气体与液体或者是液体与液体之间进行紧密的接触，并能够实现传送物质或传递热量的目的。精馏塔能够使液体混合物得到高纯度的分离，它是利用回流的方法。即在蒸馏时，蒸气由塔底进入。由于不同物质的沸点不同，所以在不同的温度下，有的易挥发（低沸点）物质已经变为气体，上升至塔顶，有的难挥发（高沸点）的则还留在塔底。使得组分分离。上升至塔顶的气体进入冷凝器中，冷凝后液体中的一部分，被作为回流液返回到精馏塔中，而剩余的部分就作为精馏液被取出。从塔底流出来的液体，一部分被送入再沸器，继续进行加热蒸发形成气体，返回精馏塔中，另一部分液体就作为残留液取出。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究的目的和意义 1
1.3 溶剂回收方法 2
1.4 溶剂回收的国内外研究现状 3
1.5 溶剂回收的发展趋势 3
1.6 论文工作安排 4
2 基于PLC的溶剂回收控制系统设计 4
2.1 溶剂回收控制系统工艺流程介绍 4
2.2 系统设计方案 6
2.3 S7300 PLC介绍 7
2.4 系统编程软件STEP7介绍 8
2.5 系统组态软件介绍 8
2.6 系统控制柜板面设计和硬件配置介绍 8
3 基于WinCC的溶剂回收监控系统设计 9
3.1 系统组态监控软件WinCC概述 10
3.2 系统项目创建 11
3.3 溶剂回收系统人机界面设计 14
3.4 溶剂回收系统主监控界面设计 15
3.5 溶剂回收系统变量设置 18
3.6 监控系统工艺界 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
面设计 21
3.7 参数设置 26
3.8 报警界面设计 29
3.9 趋势界面设计 30
4 系统调试 32
总结与展望 36
致 谢 37
参考文献 38
附录：系统监控过程变量表 40
1 绪论
1.1 课题研究背景
随着现代技术的发展迭代，化工行业也获得了迅速发展，于此同时，也生产出了大量的，可循环利用的废有机溶剂。现如今，有机溶剂在许多领域中都有非常广泛的应用，比如油漆、医药、造纸、印刷、纺织等等，另外在在工业生产中，有机溶剂的通常都会有非常大的使用量，这些有机物种类繁多，但有机溶剂的特点就是易于挥发出特定的有机物，通常来说，它们都是有毒物质，各种报道中经常出现的酸雨、酸烟雾等等与这些都有着极大的联系，与此同时，一些有机物挥发出来的氯氟烷烃，会对大气臭氧层造成极大的危害，综上，在日常的生产活动中对有机溶剂进行有效回收具有十分重大的意义。此外，在使用过程中有机溶剂不仅会对人体和环境造成严重的危害，同时也导致了资源的浪费。在处理有机废气的方法中，连续精馏法应用极为广泛，所以对有机溶剂的提纯，在实现资源再利用的同时，也能够保护和改善环境，从根源上减少对人类健康的威胁[12]。
1.2 课题研究的目的和意义
丙酮的英文名叫Acetone，CH3COCH3是它的化学分子式，沸点为56.5℃，是一种无色透明有辛辣气味的液体，它和水、甲醇、乙醇、乙醚、油类、烃类等有机溶剂之间能够发生互溶；易燃、易挥发，容易与其他物质发生化学反应。丙酮还是一种优良的有机溶剂，可以作为人造纤维、油漆、塑料、有机玻璃、医药、化妆品等行业的有机原料；它可以作为生产炸药、制革、橡胶、喷漆等的原材料；丙酮也可以作为实验室的洗涤溶剂；脱脂、脱水、固定等也可以在丙酮的参与下达成目的；丙酮在萃取方面也有很多的应用，水果、蔬菜、茶叶等农药残留的有机成份可以通过丙酮提取出来。现如今丙酮可以通过异丙醇、异丙苯、发酵法等生产出来，同时也可以通过乙炔水合法和丙烯直接氧化法制成。当下，异丙苯法是世界工业用来生产丙酮的方法。
乙醇的英文名是Ethanol，俗称为酒精。乙醇的沸点为78.3℃。它是一种化学性质活泼的无色透明略带香味的液体。易溶于水、氯仿、甲醇、丙酮等有机溶剂，乙醇常用来溶解植物色素或者其中的药物成分。乙醇可以用来作为燃料、消毒剂、稀释剂、涂料剂等，也可以用来萃取其他的有机化合物，乙醇是制取乙醚、乙酸乙酯的原料。75%的乙醇通常用于医疗消毒。乙醇的生产方法主要有淀粉发酵法和乙烯直接水化法。
为了紧跟时代的发展，降低发展的同时带来的废有机溶剂带来的负面影响，确保国家经济能够可持续发展，也为了资源的合理使用，对有机溶剂进行回收，现如今已成为城市中不可或缺的设施。此外在近些年来，在国家层面上，对空气环境的保护意识愈发增强，与此同时，对有机溶剂的回收过程自动化，要求也变得越来越高。使用先进的控制技术以及设备，来对有机溶剂的回收过程进行有效监控，这是能够达到上述要求的一个行之有效的手段。还有不得不指出的一点，就是有机溶剂回收过程中的吸附，以及脱附数学模型都极为复杂，求解起来难度非常大，要想在实际控制中去应用很难，所以对有机溶剂回收过程进行建模研究，意义是十分重大的[34]。
1.3溶剂回收方法
溶剂回收方法主要包括蒸馏、萃取精馏、固体吸附法、吸收法、冷凝法以及膜分离法等。
（1）蒸馏：利用混合液体中成分的沸点差别，沸点较低的先挥发，沸点较高的以后蒸发，不蒸发的则会留在蒸馏器内，从而达到离散和提纯的目的。
（2）萃取精馏：向塔内添加高沸点的添加剂，改变混合液中成分间的沸点，使液体混合物易于分离。
精馏塔在化工、石油、炼油、轻工、食品等行业都有着广泛的用途，也是这些行业最重要的设备之一。连续精馏装置是非常典型的一种精馏设备。通常是由精馏塔、冷凝器、再沸器、回流管等部分构成。它可以使气体与液体或者是液体与液体之间进行紧密的接触，并能够实现传送物质或传递热量的目的。精馏塔能够使液体混合物得到高纯度的分离，它是利用回流的方法。即在蒸馏时，蒸气由塔底进入。由于不同物质的沸点不同，所以在不同的温度下，有的易挥发（低沸点）物质已经变为气体，上升至塔顶，有的难挥发（高沸点）的则还留在塔底。使得组分分离。上升至塔顶的气体进入冷凝器中，冷凝后液体中的一部分，被作为回流液返回到精馏塔中，而剩余的部分就作为精馏液被取出。从塔底流出来的液体，一部分被送入再沸器，继续进行加热蒸发形成气体，返回精馏塔中，另一部分液体就作为残留液取出。
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