基于PLC在液氯貯槽安全技術改造裝置的應用與設計

李青林 李林華

湖南申聯(lián)環(huán)?？萍加邢薰?湖南郴州 423300

液氯貯槽是氯堿生產(chǎn)中重大危險源之一，也是安全管理的重點和難點，如何有效的預防和針對事故的應急處理，一直以來是各個氯堿廠所高度關注的問題之一。本文從實際出發(fā)，根據(jù)工藝及現(xiàn)場崗位要求，將組態(tài)技術和PLC技術應用于液氯貯槽這一對象中，以貯槽液位、壓力、溫度為監(jiān)控參數(shù)，有毒氣體濃度為控制變量，PLC為控制器，構成液氯貯槽的密閉控制系統(tǒng)[1]。

1 總體設計方案

1.1 工藝流程

圖1

如圖1所示，液氯貯槽處于一完全密閉的空間內(nèi)，通過大小風機、堿泵、吸收塔和次氯酸鈉貯罐等設備構成。為保證槽區(qū)空間內(nèi)為負壓，小風機屬于常開設備，當密閉空間內(nèi)發(fā)生氯氣泄漏，測量濃度達到報警設定值HH限，自動聯(lián)鎖啟動大風機和循環(huán)堿泵，由組合式吸收塔吸收后回收至次氯酸鈉貯罐。

1.2 主要儀表

a.有毒氣體探測儀：選用特安電子公司的ES2000探測器，將液氯貯槽空間內(nèi)6臺探測器4-20mA電流信號集中送至多通道控制器顯示，分別整定高限報警值后，利用其繼電器輸出端子轉換后將報警信號送至PLC。

b.液位變送器：由于液氯貯槽為壓力容器，故從安全出發(fā)選用非接觸式外測液位計。貯槽液位計與自動切斷閥聯(lián)鎖實現(xiàn)自動控制。

c.自動切斷閥：選用襯氟蝶閥，配置保位裝置，當自動閥不能正常工作時，上位機報警提示。

1.3 聯(lián)鎖邏輯

a.當液氯貯槽A高高報時，先打開LV_2101B進料閥，然后再關閉LV_2101A進料閥。反之，當液氯貯槽B高高報時，先打開LV_2101A進料閥，然后再關閉LV_2101B進料閥。C/D槽同上。

b.當裝置區(qū)毒性氣體濃度高高報時，聯(lián)鎖啟動風機C20102和堿液循環(huán)泵P2101A/P2101B。

2 系統(tǒng)設計

2.1 PLC硬件設計

PLC硬件模塊由CPU模塊、數(shù)字量輸入模塊、模擬量輸入模塊和通訊串口卡等硬件構成，考慮該裝置為升級改造，故設計該系統(tǒng)留有一定的余量，以便整合原有儀表柜所有參數(shù)。

2.2 I/O端口分配

控制系統(tǒng)主要包括液位控制程序段、風機堿泵聯(lián)鎖程序段、模擬量輸入點、開關量輸入輸出點等單元，主要I/O分配如下表1：

2.3 下位機組態(tài)程序設計

a.液位自動聯(lián)鎖控制：M3.1聯(lián)鎖開關投入下，上位機貯槽B液位顯示超過聯(lián)鎖設定值80%，且B槽自動切斷閥反饋I0.2為開狀態(tài)，滿足條件的Q0.0A槽自動閥自動打開。反之，當A槽液位超過設定聯(lián)鎖值，B槽自動閥打開，A槽自動閥關閉[2]。

表1 I/O端口分配表

b.風機聯(lián)鎖程序：同液位自動控制程序一樣，聯(lián)鎖控制分為開程序和關程序，開關程序分別為手動和自動兩個模式。手動模式下：上位機操作M2.6，聯(lián)鎖開關M3.5解除狀態(tài)下，可直接啟動Q0.6風機。自動模式下：裝置區(qū)氯氣濃度I1.1達到高高報警值，且聯(lián)鎖開關M3.5投入下，自動啟動Q0.6風機。關程序則設計三種狀態(tài)下停止運行Q0.6風機：①手動模式下，上位機操作M2.6且聯(lián)鎖開關M3.5為解除狀態(tài)下，Q0.6風機停止運行。②裝置區(qū)濃度報警信號I1.1斷開，聯(lián)鎖M3.5投入下停止運行Q0.6風機。③風機故障信號I2.6閉合時，聯(lián)鎖M3.5投入Q0.6停止運行。

c.堿泵聯(lián)鎖程序：同樣設計為開程序和關程序。開程序：①上位機操作M1.3且聯(lián)鎖開關M1.2為解除狀態(tài)下啟動Q0.4A號堿泵。②M1.2聯(lián)鎖開關投入狀態(tài)下，裝置區(qū)濃度高高報I1.1閉合，I1.6B泵運行信號斷開，則按T32設定延時啟動Q0.4。關程序同風機停止程序同理，不一一敘述。

3 結語

上述設計方案已成功應用于液氯貯槽的安全技改裝置系統(tǒng)中，從反饋情況來看，PLC系統(tǒng)監(jiān)控安全可靠，組態(tài)程序簡單實用，能基本滿足工藝控制需求，下階段將利用系統(tǒng)余量，增加信號采集點接入和引入網(wǎng)絡功能入手，不斷豐富、完善和利用該系統(tǒng)的強大功能，提高該工序的自動化程度[3]。