聚結(jié)器控制系統(tǒng)優(yōu)化研究及應(yīng)用

楊樹敏，高德友

（中國能源發(fā)展股份有限公司邊際油田開發(fā)項目組，天津 300452）

海洋石油某平臺工藝系統(tǒng)改造時新增加一臺聚結(jié)器，為了更好地發(fā)揮新增聚結(jié)器的作用，以滿足工藝流程和安全生產(chǎn)需要，需對其控制系統(tǒng)進行優(yōu)化。

1 控制系統(tǒng)現(xiàn)狀介紹

對三甘醇控制系統(tǒng)原程序進行解讀，明確其控制邏輯主要包括：（1）模擬量轉(zhuǎn)換；（2）報警信息處理；（3）系統(tǒng)啟動；（4）系統(tǒng)停機；（5）系統(tǒng)關(guān)斷；（6）PID控制；（7）電機頻率控制；（8）Modbus通訊控制；（9）觸摸屏報警信息上傳等。分析其中的變量使用情況，共包含IO信息、PLC內(nèi)部變量信息及Modbus通訊變量信息。

本系統(tǒng)的PLC為西門子S7-200，具體型號為CPU 226 CN(216-2ad23-0xb8)，CPU主控制器自身搭載24個DI通道和16個DO通道，系統(tǒng)擴展4個AI/AO模塊，每個模塊包含4個AI通道和1個AO通道，工作完成后，擴展模塊通道的余量為AI通道1個，AO通道1個。

2 系統(tǒng)優(yōu)化思路

2.1 增加液位控制回路

根據(jù)工藝圖紙和實際情況，增加一套液位控制回路LIC-2680，用于液位過程控制，由新增液位變送器(LIT-2680)控制新增液位調(diào)節(jié)閥(LV-2680)，實現(xiàn)液位自動調(diào)節(jié)。

2.2 增加液位控制系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)場提供的工藝圖紙和實際情況，新增一套液位控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)緊急關(guān)斷功能，由新增液位變送器(LT-2690)傳至現(xiàn)場就地控制盤，實施邏輯關(guān)停。

2.3 實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動

新增的控制回路和控制系統(tǒng)全部接入三甘醇控制系統(tǒng)就地控制盤PLC內(nèi)，實現(xiàn)聯(lián)動。根據(jù)現(xiàn)場工藝圖紙和實際情況為地控制盤增加相應(yīng)的觸摸屏顯示功能，新增加聚結(jié)器2流程畫面，同時將聚結(jié)器2相關(guān)數(shù)據(jù)添加進主流程畫面中。

3 優(yōu)化PLC及觸摸屏程序

3.1 增加AI、AO通道變量

用于PID調(diào)節(jié)的AI信號為LIT-2680，占用PLC通道為AIW26，量程為0～800mm，工程轉(zhuǎn)換后存入地址為VD468；用于低低液位關(guān)斷的AI信號為LT-2690，占用PLC通道為AIW28，量程為0～800mm，工程轉(zhuǎn)換后存入地址為VD476；AO信號為LV-2680，占用PLC通道為AQW12，調(diào)節(jié)范圍為0～100%，工程轉(zhuǎn)換前計算地址為VD170。

3.2 增加LIT-2690的液位報警程序

沿用原PLC程序的報警實現(xiàn)方法，當(dāng)實際變量超過報警限值并延時3秒，激活報警位，執(zhí)行報警或關(guān)斷邏輯。當(dāng)現(xiàn)場故障排除并進行手動按鈕復(fù)位后，報警位取消報警狀態(tài)。

圖1 新增AI工程量轉(zhuǎn)換程序

為各自的報警變量建立旁通變量，該變量可通過觸摸屏操作，進行旁通或恢復(fù)。

圖2 新增AI報警處理程序

將液位低低報警變量添加在PLC原故障關(guān)斷程序中，故障關(guān)斷本身的動作并未進行修改。

將液位低低報警、液位低報警變量添加到故障指示燈程序中，用于設(shè)備報警。

3.3 增加PID控制程序。

通過軟件自帶的PID向?qū)砑覲ID2_INIT控制模塊，為其設(shè)定占用地址為VB1214-VB1333，給定值范圍為0～800，P為-30，I為1.5，D為0，采樣時間為0.5秒，采用常用的20%（即4～20ma）的制式進行信號處理。

圖3 原故障關(guān)斷程序

圖4 系統(tǒng)報警指示程序

圖5 PID模塊向?qū)?/p>

圖6 程序中的PID2_INIT模塊

3.4 修改觸摸屏報警上傳程序

在PLC上傳觸摸屏報警程序中增加液位低和液位低低，并在觸摸屏中建立對應(yīng)變量，實測報警有效。其中，PLC和觸摸屏中均預(yù)留了液位高和液位高高報警的地址，如果有需要可以進行激活并啟用相應(yīng)報警。

圖7 PLC上傳觸摸屏報警程序

3.5 修改Modbus通訊程序。

在原Modbus通訊程序中增加新增的兩個AI變量和一個AO變量，以上三個變量在PLC中以DWORD格式進行運算，而Modbus通訊需要以WORD格式進行傳輸，因此對其進行拆解，具體變量地址可參見《BZ28-2SBOP平臺三甘醇PLC點表》。

需要注意的是，在變量傳輸過程中應(yīng)注意高16位和低16位的對調(diào)問題，該步驟已經(jīng)于S7-200中進行處理。

圖8 PLC中的Modbus分配變量地址

Modbus本身的通訊參數(shù)并未修改，可沿用以前的信息，即節(jié)點地址3，波特率9600，數(shù)據(jù)格式8，1，N。新增三個數(shù)據(jù)占用的Modbus地址為LIT-2680對應(yīng)40030，40031，LT-2690對應(yīng)40032，40033，LV-2680對應(yīng)40034，40035。

3.6 修改觸摸屏程序

根據(jù)以上PLC中的改動情況，在觸摸屏中做出對應(yīng)的修改，包括以下內(nèi)容。

（1）新增聚結(jié)器2監(jiān)控畫面，用于新工藝的監(jiān)控。

畫面中包括工藝流程，AI、AO變量顯示、PID設(shè)定及手自動操作、報警顯示等功能。

圖9 新增聚結(jié)器2畫面

圖10 修改后的主畫面

（2）對主畫面進行修改，增加聚結(jié)器2流程的相關(guān)數(shù)據(jù)，以便直接在主畫面中監(jiān)控其數(shù)據(jù)。

（3）修改PID及報警旁通畫面，為新添加的PID流程和LT-2690關(guān)斷邏輯進行設(shè)置和旁通等操作。

圖11 修改后的PID及旁通畫面

圖12 修改后的報警及旁通畫面

4 現(xiàn)場信號調(diào)試

在調(diào)試過程中，確認兩臺液位變送器信號正常，但是，液位變送器還沒有到貨，因此，用替代品（1臺量程為0～500mm的變送器）進行測試，功能正常，觸摸屏可正常顯示對于數(shù)據(jù)。

PID回路控制正常，可實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，可以進行控制參數(shù)的調(diào)整，可以進行手動模式切換，在手動模式下可以進行調(diào)節(jié)閥的手動開度設(shè)置。

液位低報警和液位低低報警功能正常，可正常執(zhí)行報警及關(guān)斷功能，并在觸摸屏中留下操作記錄。

表1 信號測試記錄

表2 邏輯功能測試記錄

5 結(jié)語

經(jīng)過對控制系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，新增的聚結(jié)器很好地融入現(xiàn)有工藝處理系統(tǒng)中。經(jīng)調(diào)試，工作穩(wěn)定、可靠，準確地依照優(yōu)化思路，達到了預(yù)期的效果。這一優(yōu)化也為以后的設(shè)備、流程改造提供了思路，以實現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)流程和設(shè)備的穩(wěn)定、安全運行。