人機(jī)界面自動化技術(shù)在壓縮機(jī)控制中的應(yīng)用

常俊斌

(山西天澤煤化工集團(tuán)股份公司煤氣化廠山西晉城048000)

人機(jī)界面自動化技術(shù)在壓縮機(jī)控制中的應(yīng)用

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(山西天澤煤化工集團(tuán)股份公司煤氣化廠山西晉城048000)

1 改造前狀況

山西天澤煤化工集團(tuán)股份公司煤氣化廠壓縮機(jī)控制原采用6塊SWP- MD807型數(shù)字溫度巡檢儀進(jìn)行顯示控制壓縮機(jī)主機(jī)軸瓦溫度、電機(jī)軸瓦溫度、電機(jī)定子溫度、各級進(jìn)口溫度、各級出口溫度、潤滑油溫度、冷卻水溫度等測點(diǎn)的指示、報(bào)警、聯(lián)鎖功能，利用電接點(diǎn)壓力表、壓力控制器、壓差控制器進(jìn)行壓縮機(jī)的油壓、水壓、油壓差等聯(lián)鎖控制。由于外接控制點(diǎn)過多，且分布在腐蝕、振動等惡劣現(xiàn)場環(huán)境中，導(dǎo)致壓縮機(jī)經(jīng)常誤動作跳閘影響生產(chǎn)。由于壓縮機(jī)設(shè)備在化工生產(chǎn)中對穩(wěn)定性要求極高，對產(chǎn)品產(chǎn)量影響較大，為此，結(jié)合實(shí)際情況決定進(jìn)行自動化技術(shù)改造。

2 改造思路與實(shí)施方案

針對過去壓縮機(jī)儀表柜中存在的問題，根據(jù)以往跳閘統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，決定采用西門子step7可編程控制器軟件和軟件界面TIA Portal V13觸摸屏編程軟件進(jìn)行改造。第1步先將電器控制部分由傳統(tǒng)的繼電器控制更改為可編程控制器，改造后現(xiàn)場線路大為簡化，電器控制柜中各元器件數(shù)量驟減，在程序中增加聯(lián)鎖觸點(diǎn)自鎖功能，可在設(shè)備跳閘后第一時(shí)間找到故障點(diǎn)，確定故障點(diǎn)范圍，可縮短了查找問題的時(shí)間。第2步改造儀表控制柜，淘汰原來的數(shù)顯巡檢儀，采用1塊觸摸顯示屏(12英寸，304.8 mm)，儀表控制柜中安裝1塊8路模擬量輸入模塊和6塊4路熱電阻輸入模塊，主模塊使用雙串口可編程控制器模塊，所用模塊線路板全部采用CRC70防腐劑進(jìn)行防腐，防止現(xiàn)場空氣中H2S等有害氣體對電路板的腐蝕。溫度采用原三線制Pt100鉑電阻體進(jìn)行測溫，油壓、水壓、壓縮機(jī)一段進(jìn)氣壓力采用壓力變送器進(jìn)行測壓，油壓壓差采用差壓變送器進(jìn)行測量，取消原來的電接點(diǎn)壓力表、壓力控制開關(guān)、壓差控制器等壓力聯(lián)鎖控制點(diǎn)，力求減少故障點(diǎn)。所有報(bào)警、聯(lián)鎖點(diǎn)直接從可編程控制器軟件中取用，然后通過數(shù)據(jù)傳輸線與人機(jī)界面觸摸屏相連接，并在人機(jī)界面觸摸屏軟件中定義顯示聯(lián)鎖點(diǎn)的動作指標(biāo)參數(shù)。

軟件方面主要編寫了4個(gè)子程序。SBR_0運(yùn)用20個(gè)網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)了電器油泵、主機(jī)、風(fēng)機(jī)、注油器等運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的控制。程序中引入了1#泵啟動，M5.2倒1#泵中間點(diǎn)，1#泵手動停止，過載停泵，啟動輔泵3 s后停主泵，人為停泵或人為倒泵不啟動輔泵中間點(diǎn)等功能。SBR_1運(yùn)用28個(gè)網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)場采集熱電阻溫度信號、油壓、水壓及壓縮機(jī)一段進(jìn)氣壓力等。SBR_2運(yùn)用29個(gè)網(wǎng)絡(luò)完成了整機(jī)的報(bào)警、聯(lián)鎖功能，實(shí)現(xiàn)了故障點(diǎn)第一時(shí)間發(fā)生時(shí)聯(lián)鎖自鎖功能，便于快速準(zhǔn)確查找問題；此程序中編寫了主機(jī)的允許啟動回路，故障蜂鳴報(bào)警回路，停車回路及系統(tǒng)互鎖復(fù)位功能。SBR_3運(yùn)用21個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通過可編程控制器中間點(diǎn)去觸發(fā)觸摸屏報(bào)警邏輯位，通過調(diào)用本程序可在觸摸屏上方便直觀的記錄顯示每一個(gè)報(bào)警信息何時(shí)觸發(fā)、何時(shí)確認(rèn)、何時(shí)消失等詳細(xì)信息。整個(gè)程序通過運(yùn)用多個(gè)子程序來分別完成各自的功能，使得每一步都一目了然，條理清晰。人機(jī)界面觸摸屏在軟件中分別組態(tài)監(jiān)視畫面、報(bào)警畫面、趨勢畫面、系統(tǒng)設(shè)置等多個(gè)畫面，通過軟按鈕相互進(jìn)行切換，操作人員可以更方便地操作、記錄、查看壓縮機(jī)運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)。

3 改造后主要實(shí)現(xiàn)的功能

(1)控制系統(tǒng)中控制元器件大為簡化，電器控制柜只保留原來的2臺油泵、風(fēng)機(jī)、注油器、盤車、主機(jī)啟停按鈕，將原來的主機(jī)電流顯示由指針式更換為B600- DC2型數(shù)字顯示直流電流表，使主機(jī)電流顯示更為準(zhǔn)確直觀。

(2)主要運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備狀態(tài)指示直接以動畫形式顯示在觸摸屏上，更為直觀實(shí)用。新增報(bào)警功能，可在設(shè)備發(fā)生跳閘故障時(shí)在觸摸屏上查詢報(bào)警的詳細(xì)信息。通過軟件組態(tài)可實(shí)現(xiàn)模擬量測點(diǎn)超溫、超壓預(yù)警變色功能，及時(shí)提醒操作人員采取相應(yīng)措施，以避免發(fā)生設(shè)備事故。

(3)所有模擬量測點(diǎn)在觸摸屏內(nèi)部通過軟件組態(tài)實(shí)時(shí)顯示趨勢，可方便地查詢機(jī)組運(yùn)行的歷史趨勢，特別是在主機(jī)跳閘等異常情況下通過調(diào)用歷史數(shù)據(jù)顯得尤為重要，能在第一時(shí)間確定設(shè)備故障原因。

(4)聯(lián)鎖功能完善，人機(jī)界面觸摸屏設(shè)置聯(lián)鎖停車、緊急停車、設(shè)備故障時(shí)可報(bào)警停車，以避免發(fā)生安全事故。

(5)通過進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)改造后，現(xiàn)場傳輸控制線路數(shù)量驟減，整個(gè)控制系統(tǒng)只保留了模擬量測量點(diǎn)的采集信號線，凡涉及聯(lián)鎖控制點(diǎn)的二次回路均在STEP7編程軟件組態(tài)中實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楝F(xiàn)場連接的硬件測點(diǎn)少了，必然使整個(gè)系統(tǒng)故障率降低，穩(wěn)定性提高；而且軟件編程非常靈活，十分有利于整個(gè)系統(tǒng)后期的改造與開發(fā)。

4 結(jié)語

利用人機(jī)界面自動化控制技術(shù)對壓縮機(jī)具體的控制要求進(jìn)行編程后，反復(fù)進(jìn)行模擬現(xiàn)場試驗(yàn)，經(jīng)不斷改動，最終將該技術(shù)成功投運(yùn)到壓縮機(jī)的控制上。目前已連續(xù)完成3臺CO2壓縮機(jī)控制改造，從整體運(yùn)行效果分析，基本杜絕了壓縮機(jī)設(shè)備非正常跳閘的現(xiàn)象，其工作穩(wěn)定可靠程度較好。由于精簡了現(xiàn)場控制傳輸線路，取消了聯(lián)鎖物理測點(diǎn)，相應(yīng)儀表維修人員檢查、校驗(yàn)等工作量也大為減少，以確保壓縮系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。

2017- 01- 08)