S7-400 PLC在酸性水汽提氨壓機組中的應(yīng)用

王福兵 王少勇

(中海油惠州石化有限公司)

S7-400 PLC在酸性水汽提氨壓機組中的應(yīng)用

王福兵 王少勇

(中海油惠州石化有限公司)

介紹了S7-400 PLC在某煉化酸性水汽提裝置氨壓機組中的應(yīng)用，說明氨壓機的關(guān)鍵儀表控制方案，總結(jié)機組開車調(diào)試經(jīng)驗，配合工藝操作人員優(yōu)化了人機操作界面。

氨壓機 S7-400 PLC 儀表控制方案 調(diào)試經(jīng)驗 操作界面優(yōu)化

中海油惠州石化有限公司酸性水汽提裝置氨氣壓縮機組采用螺桿式制冷壓縮結(jié)構(gòu)(屬容積式制冷壓縮機)，用一對相互嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子在機體內(nèi)做回轉(zhuǎn)運動，周期性改變轉(zhuǎn)子每對齒槽間的容積完成吸氣、壓縮和排氣過程。主要作用是將來自氨氣分液罐的120kPa氣態(tài)氨壓縮成1.2MPa的液態(tài)氨后送出裝置，是整套裝置的“心臟”。

氨壓機下位控制系統(tǒng)選用S7-400 PLC，上位控制系統(tǒng)選用Siemens WinCC flexible 組態(tài)，人機界面選用MP277、8″TOUCH觸摸屏，實現(xiàn)對螺桿式壓縮機運行狀態(tài)參數(shù)的自動監(jiān)控、機組報警聯(lián)鎖自動觸發(fā)等功能。

1 控制系統(tǒng)的主要特點

現(xiàn)場有兩臺氨壓機，每臺氨壓機單獨配置一套PLC系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)相互獨立，互不干擾。

每套PLC柜內(nèi)配置兩路220V(AC)供電電源，一路由現(xiàn)場電氣柜供電，一路由DCS系統(tǒng)的UPS電源供電，大幅提高了PLC供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

每套PLC系統(tǒng)采用S7-400 系列的雙CPU冗余配置，型號412-5 H PN/DP(1)，實現(xiàn)了硬件冗余，相對S7-300 CPU的軟冗余配置，S7-400雙CPU的運行可靠性大幅提高。

在觸摸屏上設(shè)定好系統(tǒng)的各項參數(shù)后系統(tǒng)就能投入運行，程序自動對各輸入點的溫度、壓力等參數(shù)進行監(jiān)測并實時顯示。通過Modbus協(xié)議與DCS系統(tǒng)實時通信，實現(xiàn)現(xiàn)場PLC系統(tǒng)和遠程DCS系統(tǒng)對氨壓機運行狀況的同步監(jiān)控。

2 關(guān)鍵控制方案說明

2.1 機組開車啟動邏輯

2.2.1 內(nèi)壓比調(diào)節(jié)

抽取外周血對孕婦和胎兒是沒有危險的，并且唐氏篩查沒有副作用，既能縮小羊水檢查的范圍，又不會遺漏可能懷有唐氏兒的孕婦。檢查血清AFP、HGG還可篩查出胎兒是否有神經(jīng)管畸形、18三體綜合征及13三體綜合征。

圖1 壓縮機啟動條件界面

2.2 負荷調(diào)整邏輯

氨壓機工作負荷調(diào)節(jié)分為內(nèi)壓比調(diào)節(jié)和能量調(diào)節(jié)兩種，使用電磁換向滑閥調(diào)節(jié)，使氨壓機的制冷量在15%～100%之間無級調(diào)節(jié)，滑閥調(diào)節(jié)的基本原理是通過控制滑閥油路換向改變轉(zhuǎn)子的有效工作長度(即改變氨壓機陰、陽轉(zhuǎn)子齒間工件容積)，以達到能量調(diào)節(jié)的目的。

氨壓機由6kV高壓電機驅(qū)動，當(dāng)機組啟動條件全部滿足后，上位機觸摸屏畫面出現(xiàn)允許啟動提示，此時點擊觸摸屏上的啟動按鈕后，PLC系統(tǒng)向高壓電氣柜發(fā)出閉合脈沖干接點啟動信號(圖1)，高壓電氣柜接收到PLC的啟動信號后啟動氨壓機，并在5s內(nèi)將運行狀態(tài)信號反饋給PLC，若PLC在預(yù)定時間內(nèi)沒有接收到氨壓機運行狀態(tài)信號，將發(fā)出機組故障報警信號并緊急停車。當(dāng)機組啟動條件不滿足時將無法正常開車。

氨壓機為容積式壓縮機，具有內(nèi)壓縮特性，通過改變內(nèi)壓比滑閥在壓縮機中的相對位置來改變在100%負荷時能量調(diào)節(jié)滑閥的徑向排氣口位置，進而控制壓縮機轉(zhuǎn)子對氣體的壓縮程度，達到內(nèi)容積比與外壓比一致的目的。

由圖5可知，打磨機器人在[0，237π/1570]與[6669π/7850，2π]區(qū)間內(nèi)摩擦力的值為負，即摩擦力與打磨機器人運動方向相同；而在[237π/1570，6669π/7850]區(qū)間內(nèi)摩擦力的值為正，即摩擦力與打磨機器人運動方向相反[12]。

內(nèi)壓比滑閥的位置由位移傳遞桿連接到現(xiàn)場內(nèi)壓比電位器上，滑閥的位置與內(nèi)壓比電位器的電阻值成比例關(guān)系，PLC系統(tǒng)檢測電位器的電阻值，經(jīng)換算處理后轉(zhuǎn)換為內(nèi)壓比反饋值，內(nèi)壓比反饋值ZT30702_R在PLC系統(tǒng)的計算式為：

ZT30702_R=[(ZT30702_T-ZI30702_F)/(ZI30702max-ZI30702_F)]×45+30

式中ZI30702_F——內(nèi)壓比滿位機器碼；

ZI30702max——內(nèi)壓比最大值機器碼；

ZT30702_T——內(nèi)壓比電位器測量值機器碼。

內(nèi)壓比的自動調(diào)整原理是：在壓縮機正常運行、控制系統(tǒng)無報警并且氨壓機處于自動控制模式時，當(dāng)系統(tǒng)壓力達到設(shè)定壓力，PLC系統(tǒng)根據(jù)測量的外壓比值自動調(diào)整內(nèi)壓比電磁換向滑閥，使內(nèi)壓比接近外壓比，使得機組的功耗更小，運行更經(jīng)濟。

本論文為河南省政府決策研究招標(biāo)課題委托課題《伏牛山區(qū)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源研究與分析》（課題編號：2017W015）階段性成果

能量調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要通過能量電磁換向閥調(diào)整能量調(diào)節(jié)滑閥的位置，從而改變氨壓機陰、陽轉(zhuǎn)子齒間工件容積，能量反饋的測量機構(gòu)主要由螺旋桿和旋轉(zhuǎn)電位器組成，能量滑閥的位置與旋轉(zhuǎn)電位器的電阻值成比例關(guān)系，PLC系統(tǒng)檢測旋轉(zhuǎn)電位器的電阻值，經(jīng)換算處理后轉(zhuǎn)換為能量反饋值ZI30701_I，它在PLC系統(tǒng)的計算式為：

潤滑油泵啟停邏輯(表2)的主要功能是當(dāng)現(xiàn)場正在運行的潤滑油泵故障導(dǎo)致機組潤滑油系統(tǒng)壓力下降時，另一臺備用潤滑油泵及時啟動，以維持潤滑油系統(tǒng)的壓力正常。

ZI30701_I=[(ZT30701_T-ZI30701_0)×100]/[(ZI30701_F-ZI30701_0)-(ZI30701_F-ZI30701max)×ZT30702_R]

式中ZI30701_0——能量零位機器碼；

ZI30701max——能量最大值機器碼；

ZI30701_F——能量滿位機器碼；

反季節(jié)種植即是在植物的非正常栽植時間進行種植，其在一定程度上違背了植物的正常生長規(guī)律，如果在種植過程中技術(shù)處理不當(dāng)、苗木選擇不當(dāng)，那苗木的成活率就得不到保證。為有效提升苗木成活率，保證工程施工質(zhì)量，在選擇苗木時應(yīng)注意以下要點：

ZT30701_T——能量電位器測量值機器碼。

當(dāng)氨壓機處于自動控制模式時，操作人員設(shè)定吸氣壓力控制值后，系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)能量和內(nèi)壓比工作負荷，使吸氣壓力達到設(shè)定值，并使氨壓機工作在最佳狀態(tài)，降低能耗。操作人員可在觸摸屏上設(shè)置能量調(diào)節(jié)周期、能量調(diào)節(jié)偏差等相關(guān)控制參數(shù)來調(diào)整在自動控制方式下的能量調(diào)節(jié)效果。能量和內(nèi)壓比調(diào)節(jié)的油路如圖2所示。

圖2 能量和內(nèi)壓比調(diào)節(jié)的油路

能量自動調(diào)整的原理是：氨壓機處于自動控制模式，當(dāng)吸氣壓力檢測值高于壓力設(shè)定值范圍“調(diào)節(jié)偏差”上限時，系統(tǒng)按照“調(diào)節(jié)周期”進入能量自動增載調(diào)節(jié)過程；當(dāng)吸氣壓力檢測值低于壓力設(shè)定值范圍“調(diào)節(jié)偏差”下限時，系統(tǒng)按照“調(diào)節(jié)周期”進入能量自動減載調(diào)節(jié)過程。

根據(jù)上述工作原理，得到的能量自動調(diào)節(jié)流程如圖3所示。

項目質(zhì)量主要包括項目功能構(gòu)成以及質(zhì)量品質(zhì)。所以在項目管理當(dāng)中建設(shè)項目質(zhì)量具有重要作用。嚴格控制質(zhì)量不僅會影響工程項目本身，還會對整個建筑行業(yè)的發(fā)展造成影響。應(yīng)站在全局角度分析和評價工程項目輪廓和預(yù)期目標(biāo)，并且可以將價值作為根本因素，對項目實行總體分析和論證。在操作期間可以采用德爾菲法，對比分析法和文獻分析法全面研究和分析項目質(zhì)量問題，利用分析論證方式可以判斷質(zhì)量目標(biāo)的基礎(chǔ)性，有利于形成不同的質(zhì)量方案，并且可以按照實際情況采取對應(yīng)的質(zhì)量方案。

圖3 能量自動調(diào)節(jié)流程

2.3 聯(lián)鎖停車邏輯

氨壓機聯(lián)鎖邏輯見表1。當(dāng)現(xiàn)場聯(lián)鎖儀表的測量值達到聯(lián)鎖值，且對應(yīng)的聯(lián)鎖條件處于投用狀態(tài)時，PLC系統(tǒng)觸發(fā)聯(lián)鎖停車邏輯并向高壓電氣柜發(fā)出脈沖閉合的干接點停車信號，氨壓機緊急停車，并向DCS系統(tǒng)發(fā)出停車報警信息。

表1 氨壓機聯(lián)鎖邏輯

2.4 氨系統(tǒng)控制邏輯和潤滑油泵啟停邏輯

氨系統(tǒng)控制模塊的主要功能是監(jiān)控氨壓機出口液氨分液罐液位和儲氨罐液位，同時儲氨罐液位的高低報警參與現(xiàn)場液氨泵啟停邏輯，控制原理是：“氨泵控制”處于自動模式，儲氨器液位測量值高于氨泵啟動設(shè)定值時，氨泵自動啟動；當(dāng)儲氨器液位測量值低于氨泵停止設(shè)定值時，氨泵自動停止。

北京市某城區(qū)從事精神衛(wèi)生工作或相關(guān)工作的105名在職工作人員,其中政府部門87人,包含街道主管部門、綜治、派出所、民政、司法、殘聯(lián)、社區(qū)居委會和精神衛(wèi)生防治專業(yè)人員18名(社區(qū)衛(wèi)生中心精神衛(wèi)生科)。共發(fā)放問卷105份,收回問卷105份。

目前，國內(nèi)外分析PE樹脂中添加劑質(zhì)量分數(shù)的方法有很多種[6-7]，其中卞麗琴等[8]通過紅外光譜法快速地測定了聚乙烯中微量抗氧劑的質(zhì)量分數(shù)，表明該方法能夠起到定量的作用。因此本工作也通過表面紅外光譜法來表征樣板表面抗氧劑的析出情況。

浮盤在運行中需要固于規(guī)定位置，以滿足固定檢尺孔(檢查孔)對儲罐內(nèi)物料適時監(jiān)測、采樣、檢尺操作之用，為此浮盤均設(shè)有防轉(zhuǎn)裝置來固定浮盤移位。防轉(zhuǎn)裝置設(shè)置，當(dāng)儲罐直徑≤21m時，其鋁(不銹鋼)制內(nèi)浮頂每臺設(shè)置2套。當(dāng)儲罐直徑>21m，≤36m時鋁(不銹鋼)制內(nèi)浮頂每臺設(shè)置3套。當(dāng)儲罐直徑>36m時鋁(不銹鋼)制內(nèi)浮頂每臺設(shè)置4套。其安裝位置在內(nèi)浮頂面上均布，儲罐若設(shè)有導(dǎo)波雷達液位計，其防轉(zhuǎn)裝置可以相應(yīng)減少一套。

Cold weather and much snow in early winter, spring will come earlier next year; cold weather and much snow in midwinter, spring will come later next year.”

3 PLC下位機程序結(jié)構(gòu)說明

b. 氨系統(tǒng)報警和氨泵啟停控制功能FC50/FC52，實現(xiàn)氨泵系統(tǒng)的聯(lián)鎖報警設(shè)置和觸發(fā)，聯(lián)鎖動作觸發(fā)輸出；

2.2.2 能量調(diào)節(jié)

表2 潤滑油泵啟?？刂七壿?/p>

a. 機組聯(lián)鎖報警功能FC30，實現(xiàn)機組各狀態(tài)監(jiān)控變量的報警設(shè)置和觸發(fā)，聯(lián)鎖動作觸發(fā)輸出；

PLC下位機程序采用模塊化編程方式，部分程序如圖4所示。根據(jù)氨壓機的實際工況將控制程序分成二十多個不同的功能(FC)，每個FC實現(xiàn)氨壓機一個局部動作控制，由組織塊OB1逐個調(diào)用各個FC，整套程序采用梯形圖編程語言，程序精簡易讀。主要功能如下：

c. 潤滑油泵系統(tǒng)控制功能FC34，實現(xiàn)潤滑油泵的啟停控制；

d. 壓縮機啟動條件確認功能FC35，實現(xiàn)壓縮機啟動條件確認，啟停壓縮機；

“2018陜西百強企業(yè)”，是按照國際通行的方式，參照中國500強企業(yè)排序辦法，堅持公平公開公正等原則，依據(jù)企業(yè)2017年度營業(yè)收入，在企業(yè)自愿申報的基礎(chǔ)上進行排序，并經(jīng)“陜西省百強企業(yè)審定委員會”審定后產(chǎn)生的?，F(xiàn)將排序名單予以公布。

e. 能量自動調(diào)節(jié)功能FC26/27/28/32/33，實現(xiàn)能量反饋計算，能量自動調(diào)節(jié)控制；

f. 內(nèi)壓比自動調(diào)節(jié)功能FC27/28/32/33，實現(xiàn)內(nèi)壓比反饋計算，內(nèi)壓比自動調(diào)節(jié)控制；

g. 系統(tǒng)校驗功能FC21/22/23/28/33，實現(xiàn)能量和內(nèi)壓比反饋的校正，能量和內(nèi)壓比自動控制中的調(diào)節(jié)偏差、調(diào)節(jié)周期、能量和內(nèi)壓比電磁閥增載/減載時間等關(guān)鍵運行參數(shù)的設(shè)置。

召開會議是部署、落實和推動黨委和政府工作的慣常手段，但開會過多過濫，會導(dǎo)致行政效率下降，形式主義抬頭，工作作風(fēng)漂浮。中央的八項規(guī)定，其中明確要求精簡會議活動，切實改進會風(fēng)；但“文山會海”現(xiàn)象在一些地方和部門屢禁不絕。這其中難免有官僚主義思想作祟，覺得開會才算重視，才是部署工作應(yīng)有的儀式。

圖4 PLC下位機部分程序

4 系統(tǒng)調(diào)試總結(jié)

上位機觸摸屏增加報警記錄查詢功能，在機組非正常停車時可以通過查看觸摸屏菜單上的“報警清單”和“聯(lián)鎖清單”查看并分析停車原因。

上位機觸摸屏增加聯(lián)鎖投用和摘除畫面，設(shè)置為工程師權(quán)限操作，以防止出現(xiàn)現(xiàn)場測量儀表故障后機組聯(lián)鎖無法復(fù)位導(dǎo)致氨壓機無法開車的現(xiàn)象。

作為農(nóng)村學(xué)校的學(xué)生來說，學(xué)英語最大的困難就是缺少實踐的機會，導(dǎo)致出現(xiàn)了很多做題行，開口難的現(xiàn)象。教師在教學(xué)過程中，就應(yīng)該多關(guān)注這一方面，多為學(xué)生學(xué)生創(chuàng)設(shè)開口交際的機會和時間，教師可以利用課堂前五分鐘進行duty report，free talk等，讓學(xué)生上臺鍛煉。

由于現(xiàn)場兩套PLC共同控制液氨泵，PLC A通過柜內(nèi)的KA5/KA6繼電器控制主輔氨泵的啟/停，PLC B通過柜內(nèi)的KB5/KB6繼電器控制主輔氨泵的啟/停，同一氨泵的啟?？捎蓛蓚€PLC系統(tǒng)控制，為避免兩個PLC系統(tǒng)對同一氨泵的控制指令沖突，設(shè)置為當(dāng)兩臺氨壓機同時運行時，選擇其中一套PLC系統(tǒng)HMI界面操作液氨泵時，另一套PLC系統(tǒng)對應(yīng)的液氨泵控制界面被屏蔽。

PLC柜內(nèi)控制氨壓機主電機停止的繼電器KA4/KB4由1聯(lián)鎖改為0聯(lián)鎖，繼電器觸點方式由NO改為NC，即機組運行時，KA4/KB4線圈帶電，觸點斷開；聯(lián)鎖停車時，KA4/KB4線圈失電，觸點閉合。主要作用是當(dāng)PLC系統(tǒng)斷電時能向高壓電氣柜發(fā)出停車指令，保護機組安全，實現(xiàn)本質(zhì)安全的目的。

5 結(jié)束語

改造后的氨壓機控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，兩套PLC系統(tǒng)獨立控制互不干擾，有效防止了人為誤操作，減輕了操作人員的勞動負荷，提高了工藝生產(chǎn)的靈活性，同時儀表維護人員可以通過查看S7-400下位機控制程序分析處理機組運行故障，保障機組的安、穩(wěn)、長運行。

WANG Fu-bing, WANG Shao-yong
(CNOOCHuizhouRefineryCompany)

The S7-400 PLC application in the ammonia stripping compressor for acidic water of a refinery company was introduced, including the key instrument’s control strategy for the compressor unit; meanwhile, the experiences of debugging and operating the compressor unit were summarized and cooperating with process operators to optimize operation interface was implemented.

ammonia compressor, S7-400PLC, control scheme for instrument, experience of debugging, operation interface optimization

TH45

B

1000-3932(2017)07-0693-05

2016-12-26,

2017-04-18)

S7-400PLCApplicationinAmmoniaStrippingCompressorUnitforAcidicWater

王福兵(1983-)，工程師，從事石油化工儀表自動化技術(shù)管理工作,wangfubingcnooc@163.com。