PLC在氮氣壓縮機控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

　　1 引言
　　
　　 某乙烯廠聚丙烯裝置TS2/060-B2型氮氣壓縮機是意大利SIADMACCHINEIMPIANTI公司生產(chǎn)的往復(fù)式壓縮機，主要用于對常壓氮氣增壓以滿足工藝系統(tǒng)需求。由于壓縮機投用多年再加上惡劣的現(xiàn)場環(huán)境，原控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障，嚴重影響了裝置的正常運行，急需改造。
　　
　　 2 工藝過程與舊控制系統(tǒng)老化問題
　　
　　 從界區(qū)來的常壓氮氣由第一級氣缸吸入，被壓縮，送入冷卻器和冷凝分離器，在分離器中濕的氣體由換熱器除去冷凝水，冷凝水必須經(jīng)合適的閥門進行周期性的排泄。壓縮、冷卻，干燥后氣體送至下一級，同樣的循環(huán)在每一級進行。常壓氮氣經(jīng)氮氣壓縮機壓縮后，高壓氮氣供主催化劑輸送用，高高壓氮氣通過管線與工藝系統(tǒng)連通，供工藝系統(tǒng)氣密用。高壓氮氣送入緩沖罐中，壓力為 1.0Mp。高高壓氮氣壓力為3.7Mp。氮氣壓縮機必須在有潤滑油潤滑時工作，潤滑油由潤滑油泵提供，設(shè)定一個潤滑油低壓壓力開關(guān)PSL646為 3.5bar，低低壓壓力開關(guān)PSLL649為3bar,使壓縮機不在無潤滑油時工作。
　　
　　 機組控制系統(tǒng)主要由位于現(xiàn)場控制盤內(nèi)的5塊單片機電路板與部分繼電器組成，完成機組的啟動、停車、報警、聯(lián)鎖等。由于多年來一直未曾使用，控制系統(tǒng)中單片機電路板出現(xiàn)了部分銹蝕，元件運行極不穩(wěn)定，如吸入口壓力低報PSL640信號輸入后，無輸出報警信號；PALL641、PAHH645、PAHH643、TAHH642在無輸入信號的情況下，偶爾出現(xiàn)報警，其報警會引起聯(lián)鎖停車，而原單片機電路板無法購買到，所以迫切需要改造。改造為性能穩(wěn)定、成本低廉的S7-200PLC控制系統(tǒng)。
　　
　　 3 PLC控制系統(tǒng)硬件配置
　　
　　 選用S7-200PLC的型號為 CPU226DC/DC/DC24輸入/16輸出，訂貨號為6ES7216-2AD22-0XB0；選用擴展模塊的型號為EM22324VDC數(shù)字組合8 輸入/8輸出，訂貨號為6ES7223-1BH22-0XA0，繼電器用原系統(tǒng)中已有的。利用STEP7-Micro/WINV4.0軟件強大的功能編制程序，然后通過PC/PPI電纜將程序下載到S7-200PLC中。I/O地址分配如附表所示。
　　
　　 附表I/O地址分配
　　
　　

　　
　　 4 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
　　
　　 根據(jù)原控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系在STEP7-Micro/WINV4.0環(huán)境下設(shè)計了PLC梯形圖，下面說明了一些主要程序的設(shè)計方法。
　　
　　 4.1滑油壓力信號、累積報警和停車程序
　　
　　 K24為一接通延時繼電器，延時時間為15秒。當(dāng)?shù)獨鈮嚎s機停止時，繼電器K24線圈斷開，K24的常閉觸點閉合，內(nèi)部繼電器M1.0、M1.1接通，M1.0、M1.1的常開觸點閉合，由于原控制系統(tǒng)中的壓力開關(guān)、溫度開關(guān)都是觸點斷開報警，所以氮氣壓縮機停止時即使油泵潤滑油的壓力非常低，也不會產(chǎn)生報警，即PAL646、PALL649燈都是熄滅狀態(tài)。當(dāng)?shù)獨鈮嚎s機運行時，K24接通，延時15秒后，K24常閉觸點斷開，M1.0線圈的通斷由潤滑油壓力低報開關(guān)PSL646控制，M1.1線圈的通斷由潤滑油壓力低低報開關(guān)PSLL649控制。在PLC上電后，正常狀態(tài)下，PSL646、PSLL649的觸點都是閉合的，所以M1.0、M1.0都是接通的，不會產(chǎn)生報警。當(dāng)PSL646、PSLL649中有一個或都在報警狀態(tài)時，報警開關(guān)的觸點斷開，就會產(chǎn)生報警。為此，內(nèi)部繼電器M1.0和M1.0 的常開觸點可以看作報警點來設(shè)計累積報警和聯(lián)鎖停車。
　　
　　 不會危機設(shè)備安全但設(shè)備已經(jīng)在不正常狀態(tài)下工作時的報警開關(guān)設(shè)置為累積報警，當(dāng)這些報警開關(guān)中有一個產(chǎn)生報警，QA641斷開，在DCS上產(chǎn)生累積報警；危機設(shè)備安全的報警開關(guān)設(shè)置為累積停車，當(dāng)這些報警開關(guān)中有一個產(chǎn)生報警，QA642斷開，在DCS上產(chǎn)生聯(lián)鎖停車。潤滑油壓力信號、累積報警和累積停車程序梯形圖如圖1所示。
　　
　　

　　
　　 圖1油泵潤滑油壓力信號、累積報警和累積停車梯形圖
　　
　　 4.2報警確認、試燈和消音程序
　　
　　 報警確認、試燈和消音按鈕是本控制程序必不可少的，由于所有的報警點的程序設(shè)計方法一樣，下面僅以PSL640為例分別介紹。
　　
　　 （1）報警確認與試燈程序的設(shè)計。應(yīng)用西門子PLC內(nèi)部定時器T33和T34產(chǎn)生一個閃爍信號，當(dāng)PSL640報警后，PAL640閃爍，按下S9確認后，如果PSL640處于報警狀態(tài)，則PAL640一直亮，報警恢復(fù)則滅；如果報警后未按下S9確認，無論是否還在報警狀態(tài)，則PAL640一直閃爍，直到按以下S9。S8為試燈按鈕，按下S8則燈亮。如圖2 所示。
　　
　　

　　
　　 圖2報警確認和試燈梯形圖
　　
　　 （2）報警與消音程序的設(shè)計。當(dāng)PSL640報警后，K44輸出，喇叭響，按下消音按鈕S10后，停響；如果未按下S10，即使報警恢復(fù)正常，但喇叭仍響，直到按一下S10按鈕才停響。見圖3。
　　
　　

　　
　　
　　
　　 圖3報警、消音梯形圖
　　
　　 5結(jié)束語
　　
　　 西門子S7-200系列PLC功能強大，配置靈活，工程設(shè)計簡單、方便，在惡劣的環(huán)境下能運行穩(wěn)定，極適合在石油化工現(xiàn)場裝置控制系統(tǒng)中應(yīng)用。改造后的系統(tǒng)投入運行后可靠性高，故障率低，控制精確，減少了維護人員的工作量，大大地提高了經(jīng)濟效益。