FES丙烷制冷機(jī)控制系統(tǒng)升級(jí)改造

程鑫+楊濤

摘 要：本文概述了我廠1#丙烷制冷機(jī)控制系統(tǒng)的升級(jí)改造過(guò)程，簡(jiǎn)要介紹了原丙烷制冷機(jī)的控制系統(tǒng)組成和存在問(wèn)題，著重闡述了新控制柜的硬件和軟件。

關(guān)鍵詞：丙烷制冷機(jī)；Micro Ⅲ控制盤；GForce?控制面板

我廠兩臺(tái)丙烷制冷機(jī)是由原美國(guó)FES公司（現(xiàn)已被德國(guó)GEA集團(tuán)收購(gòu)）生產(chǎn)制造的19MXB/16MX型兩級(jí)螺桿式丙烷制冷機(jī)，其控制系統(tǒng)為老式單片系統(tǒng)。自1999年9月投入使用以來(lái)始終保持平穩(wěn)運(yùn)行的狀態(tài)，但是隨著使用年限增加，考慮到制冷壓縮機(jī)的運(yùn)行工況，從安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)的運(yùn)行角度出發(fā)，需要對(duì)該機(jī)組控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

一、機(jī)組概況

（一）原FES丙烷制冷機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該機(jī)組由能量可調(diào)式噴油螺桿制冷壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、經(jīng)濟(jì)器、油泵、油冷卻器以及Micro Ⅲ控制盤等部分組成。壓縮機(jī)下部控制滑閥可實(shí)現(xiàn)0% ～100% 無(wú)級(jí)能量調(diào)節(jié)，能量調(diào)節(jié)可以通過(guò)Micro Ⅲ控制盤實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)或手動(dòng)控制。

Micro Ⅲ控制盤擁有16個(gè)AI通道和4個(gè)AO通道，40個(gè)開關(guān)量輸入輸出通道，1個(gè)LED逆光液晶顯示屏組成了機(jī)組的控制系統(tǒng)，可以用來(lái)監(jiān)控如出入口壓力、油入口壓力、油過(guò)濾器差壓、油過(guò)濾器入口壓力、油差壓、油分離器溫度、滑閥位置等機(jī)組工藝參數(shù)，顯示屏內(nèi)容和操作鍵盤均為英文顯示，對(duì)于新手操作有一定的難度。每臺(tái)壓縮機(jī)組有兩個(gè)Micro Ⅲ控制盤組成ComMENT網(wǎng)絡(luò)，以RS-485/ComMENT網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信，其通信速率為2.5Mbps。在2007年，由于輕烴工區(qū)DCS中央控制系統(tǒng)升級(jí)為DeltaV操作系統(tǒng)，其串口通信卡支持RS-232/Modbus RTU通信協(xié)議而不支持RS-485/ComMENT網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此增設(shè)了ComMENT Gateway通信網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)Micro Ⅲ控制盤與DCS系統(tǒng)之間的通信。

（二）控制系統(tǒng)現(xiàn)狀和改進(jìn)需求

該機(jī)組的控制系統(tǒng)，從軟件、硬件、通信等各個(gè)方面都比較落后，現(xiàn)在該控制系統(tǒng)主要缺點(diǎn)有：

1、年限時(shí)間長(zhǎng)，穩(wěn)定性下降，通信經(jīng)常故障；2、可擴(kuò)展性差，一些新的點(diǎn)無(wú)法加到系統(tǒng)里；3、現(xiàn)場(chǎng)操作不方便，缺少緊急停機(jī)開關(guān)；4、無(wú)存儲(chǔ)記憶功能，沒有歷史趨勢(shì)功能，不利于對(duì)故障和機(jī)組的工況分析。

因此，需要通過(guò)升級(jí)改造以改變現(xiàn)狀，經(jīng)過(guò)與GEA中國(guó)有限公司聯(lián)系，升級(jí)改造該機(jī)組的控制系統(tǒng)，以GEA中國(guó)有限公司（原FES公司）最新的產(chǎn)品GForce?控制面板，替換現(xiàn)有的控制系統(tǒng)。

二、新控制系統(tǒng)

最新的GForce?控制面板是專門給FES制冷機(jī)設(shè)計(jì)的新控制系統(tǒng)。該控制器系統(tǒng)是基于微處理器的電子系統(tǒng)，設(shè)計(jì)用于自動(dòng)檢測(cè)各類模擬和數(shù)字輸入信號(hào)，來(lái)控制和監(jiān)測(cè)工業(yè)壓縮機(jī)。

（一）硬件概述

該系統(tǒng)硬件組成包括觸摸屏、緊急停止開關(guān)、處理器集、線路電壓監(jiān)視器、面板溫度監(jiān)視器、電源、CT/4-20電流轉(zhuǎn)換器各1個(gè)，還有通用I/O板、數(shù)字I/O機(jī)架各2個(gè)，經(jīng)過(guò)精心搭配和連接集成于防爆柜內(nèi)的背板上。

緊急停止開關(guān)是拍下即刻使機(jī)組停止，旋轉(zhuǎn)則使其釋放的開關(guān)。當(dāng)被激活時(shí)它同時(shí)中斷壓縮機(jī)電機(jī)和油泵電機(jī)起動(dòng)器輸出動(dòng)力，同時(shí)生成一個(gè)停機(jī)信號(hào)。

通用I/O板有16個(gè)模擬輸入通道。工廠配置程序?yàn)槊恳粋€(gè)輸入定義了作用和縮放比例。每個(gè)輸入都具有跳線，使其兼容1 - 5V的、4 - 20mA的、ICTD（集成電路溫度設(shè)備）的信號(hào)。

數(shù)字I/O機(jī)架支持多達(dá)24個(gè)I/O模塊。I/O模塊與一個(gè)完整的LED狀態(tài)指示燈和輸出模塊配備有一個(gè)內(nèi)置的保險(xiǎn)絲。為了區(qū)分電壓和功能模塊使用彩色編碼，交流輸出模塊是黑色的，交流輸入模塊是黃色的，直流輸出是紅色的，直流輸入是白色的。

另外有4個(gè)模擬輸出通道可用，可以用來(lái)控制壓縮機(jī)電機(jī)變頻、變速風(fēng)扇或調(diào)節(jié)控制閥。

（二）軟件概述

該控制系統(tǒng)是可以使用PC（個(gè)人電腦）和提供的端編程器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編程的，搭配FES監(jiān)控軟件設(shè)置在處理器中，并且可以通過(guò)固定存儲(chǔ)器存儲(chǔ)這些設(shè)置。所有的報(bào)警帶有日期和時(shí)間戳，所有的模擬輸入信號(hào)接有故障檢測(cè)功能。非授權(quán)用戶無(wú)法進(jìn)行重要的參數(shù)配置，程序保存在非易失性存儲(chǔ)器上?？梢酝ㄟ^(guò)MPI協(xié)議和控制系統(tǒng)通訊，控制面板特征與功能都可以通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程連接顯示。在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的所顯示的內(nèi)容與本地顯示完全相同。

其操作面板可使用三種方式中的任意一種來(lái)進(jìn)行操作：圖形方式、表格方式和經(jīng)典方式。系統(tǒng)手冊(cè)和圖紙可在屏幕上使用嵌入式PDF瀏覽器顯示，對(duì)于通用I / O板診斷的服務(wù)操作工具和軟件升級(jí)工具也包括在內(nèi)。為了提高操作靈活性，參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)日志可以保存到一個(gè)可移動(dòng)的USB存儲(chǔ)設(shè)備并可隨時(shí)讀取。程序更新也可以通過(guò)USB端口以同樣的方式進(jìn)行。

三、結(jié)語(yǔ)

此次1#丙烷制冷機(jī)控制系統(tǒng)升級(jí)改造很是成功，新的GForce?控制面板采用全新觸摸屏技術(shù)，內(nèi)部核心芯片均采用最新科技成果，小小的主板替代的舊的大主板，接線更方便、線路更清晰，屏幕實(shí)現(xiàn)多界面顯示，可以中英文切換，更可就地查看pdf格式的資料文件和更精細(xì)的歷史數(shù)據(jù)方便維護(hù)，增加一鍵緊急停機(jī)開關(guān)符合安全安裝標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)處不體現(xiàn)著時(shí)代的進(jìn)步、更新的潮流，更為將來(lái)對(duì)2#機(jī)組的改進(jìn)提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉建斌，李映霞，張國(guó)棟.通信網(wǎng)關(guān)在FES Micro Ⅲ與DeltaV系統(tǒng)通訊中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009，10

作者簡(jiǎn)介：楊濤（1981-），男，漢族，貴州人，碩士研究生學(xué)歷，機(jī)械電子工程專業(yè)，工程師；程鑫（1990-），男，漢族，黑龍江人，大學(xué)本科學(xué)歷，自動(dòng)化專業(yè)，助理工程師。