6ES7322-1HH01-0AA0使用手册

 1 引言

    PLC（可编程逻辑控制器）由于其可靠性高、功能强、可扩展性好等特点，而被广泛应用于油气田各类生产监控系统中。在海上天然气平台的生产过程中，被处理介质往往是高温高压、易燃易爆的气体或液体，故生产安全性问题尤为突出。在这种情况下，须将控制生产处理流程的生产控制系统与专职实现保护功能的设施保护系统分开设计与安装。这样，就确保了当生产控制系统出现掉电、系统失控等故障时，设施保护系统仍能将泵、压缩机、压力容器等生产设备切换到安全状态，从而实现生产设施的安全保护。

    2 系统结构

    由于设施保护系统运行在现场，各种电磁干扰大，工作环境恶劣，因此选用抗干扰能力强的PLC作为系统控制主体。系统由主从处理器、远程I/O以及人机界面等构成。

    由于I/O点数较多、数据处理量大，故在美国A-B公司的PLC5系列处理器中选用处理容量较大的PLC5/40处理挨。考虑到设施保护系统本身负责生产处理设备的安全保护功能，其自身可靠性非常重要，将处理器部分设计为冗余配置。两台处理通过DH+通信同步工作，但只有主处理器从远程I/O中读写数据。当主处理器发生故障时，从处理器立即接管远程I/O，同时升级为主处理器。

    远程I/O部分选用A-B公司的1771远程I/O适配器。该适配器通过A-B公司的DH+数据总线与主处理器通讯，并刷新各输入/输出模块的I/O点状态。与远程I/O相连的现场设备，不仅包括各类传感器、执行器，还包括一些分散在现场的本地控制器，例如仪表气空压缩机控制器、干气压透平压缩机控制器，均为PLC5系列可编程控制器。考虑到设施保护系统对通信的高可靠性与实时性的要求，这些现场本地控制器不采用串行方式与设施保护系统通信，而使用0/24V开关信号直接受设施保护系统的控制。

    人机界面，则由美国费舍尔-罗斯蒙特（Fisher-Rosemount）公司的RS3集散控制系统完成。该集散控制系统既是设施保护系统的人机界面，又是控制处理流程的生产控制系统。出于安全性方面的考虑，生产控制系统不对设施保护系统进行任何控制，仅对设施保系统监视。

    为了达到企业管理和生产自动化的紧密结合，系统报表功能由一台与企业局域网相连的报表服务器完成。该服务器定时从生产控制系统与设施保护系统中读取数据，并将数据存入数据库，再自动调用Lotus Notes，将生产数据以电子邮件的形式投送到生产经理、生产监督等管理人员的电子信箱中。

    3 设施保护功能的实现

    为了达到保护生产设备的目的，需要通过梯形图程序对设备参数进判断并产生相应的关停指令。关停指令共有四种级别，依次是：Fire ESD（Fire Emergency Shut Down，火警紧急关停）、ESD（Emergency Shut Down紧急关停）、PSD（Process Shut Down，处理流程关停）以及USD（Unit Shut Down，生产单元关停）。

    Fire ESD指令级别高，由火灾报警盘报告火警信号产生。其动作是，关停生产平台的一切设备，同时启动海水消防泵与海水喷淋系统。ESD指令由一些表示严重生产事故的信号产生，例如，检测到天然气泄漏。其动作是，除应急发电机以外，关停其他一切设备。PSD指令由一些重要设备的非正常状态产生，例如压缩机喘震，仪表气压力低等。其动作是，关停3整个生产处理流程，但保持发电机、仪表气压缩机的运行。USD则是由局部非正常生产状态产生，例如PID控制回路大幅度震荡、分离器液位高等。其动作是，关停发生故障的生产设备。

    整个设施保护系统的工作过程是：PLC处理器通过远程I/O对生产设备的压力、温度、流量、转速等状态进行判断。一旦检测到非正常工作情况，则立即将生产设备进行全部或局部关停，同时通过人机界面向操作员报警。

    除了由传感器检测到的非正常生产状态可产生关停止指令以外，设施保护系统同时提供了手动按钮用以产生手动关停止指令。手动按钮散布在生产区各处，由操作人员根据具体事故情况决定是否发出关停指令。

    设施保护系统还提供了旁通（Bypass）功能。当维修人员对传感器进行检测或维修时，为了防止设施保护系统产生误动作，需要在梯形图程序中设置旁通位，以便将被维护仪表产生的误关停信号进暂时屏蔽处理。

    4 PLC的软件编程

    A-B PLC 5/40处理器随机提供6200系列编程软件，但在实际编程中采用了Rockwell软件公司的Logic 5软件对PLC进行编程。Logic 5是基于bbbbbbs的应用程序，相对于6200编程软件具有直观、易用、功能强大的特点。该软件运行于PC机上，通过RS 232串行口对PLC进行编程。由于程序复杂，故将程序分为若干个子程序进行编程。这些子程序块依次是，加电初始化模块、主从处理器同步模块、人机界面通信模块、模拟量高/低报警判断模块、Fire ESD/ESD/PSD/USD信号产生模块以及关停动作执行模块。经后来的系统调试实践证明，这种模块化的编程方式对安装调试提供了很大的方便，

    5 人机界面功能的实现

    人机界面由RS3 DCS与报表服务器组成。

    由于RS3 DCS提供了与PLC 5系列处理器通信的子模块，故人机界面与PLC 5处理器的通信设置相对较为简单。只需将RS3 DCS的控制块设置为PLC BLOCK，并将PLC型号设置为AB PLC 5即可建立与PLC的通信。通信建立后，便可在RS3 DCS的流程画面、历史曲线以及报警设置等组态画面中引用PLC处理中的变量。借助RS3 DCS强大的组态功能，可方便地实现对设施保护系统状态的监视与跟踪。

    RS3 DCS提供了简单的报表功能，但相对生产管理信息系统的要求还有很大的距离。因此，在RS3 DCS原有报表功能上重新开发了报表生成系统。报表服务器的报表软件，采用Visual Basic进行编程。该程序共分为三部分，依次是，数据通信部分、数据库读写部分以及报表生成部分。程序使用串行口通信控件从RS3 DCS中读取数据，并通过ODBC使用SQL语言对数据库进行读写操作，后再调用Lotus Notes bbbbbb生成电子邮件格式的报表，并通过局域网将报表传递到生产管理者的信箱中。

    6 结束语

    该系统在应用实施后运行良好，并经多次突发性事故证明了已达到保护生产设备的要求，从而确保了安全生产，降低了生产成本。系统的报表系统自运行以来为企业的管理信息系统提供了大量的生产数据，达到了为操作与管理人员提供及时、可靠的数据的要求。

母线厚度(mm) 3 4 5 6 7 8 9 10
系数（A） X10 X12 X13 X14 X45 X16 X17 X18
如:40×4＝40×12＝480A 铜×1.3, 480A×1.3＝624
母线在高温场所25℃以上使用,载流量以系数1.8计算,并列使用时,二根、三根、四根，安全载流量分别乘以系数的0.8、0.7、0.6计算。

    配线工的基本工艺要求：成套配电设备的二次配线质量的好坏对电力系统的安全稳定起着举足轻重的作用，由于某个接线头紧固不牢接触不良都可能导致控制失灵，保护拒动，造成严重的后果。配线是配线工作的技术和艺术的综合体现，这就是要求每个配线工人不仅要熟练掌握配线技术，而且还要加强工艺修养，保证做到不错线、不错号牌，按照工艺要求要做到配线艺术美观、整齐，即合理又节约用量。

     单根线的打圈，内径与接线螺丝要匹配，即大0.5—1.0毫米，并要做到顺时针。多芯线的做法，根据接线柱的外径选用匹配的线鼻，用工具做好紧固措施，每个接线柱的接头多不能多于2只，安装时必需有防检措施。在日常的配线中，选配的二次线径电压回路一般采用1.5毫米，电流采用2.5毫米，电压互感器选用的线径为2.5毫米。在箱、屏内选用的二次线一般采用黑色线。在日常接线中，首先要按照二次接线图，做好二次标号头，写好元件号，根据二次接线图针对柜（屏）结合实际贴好元件号，二次标号头在接线就位后的方向一定要与二次图相符合，即水平方向从左至右垂直方向由下至上，形成一定规范，利用在试用与维护中使人们能一目了然，对我们的产品有了一个较好的形象。按国家规定有关要求二次线束在柜体内固定点不大于横30厘米，垂40厘米，用语连接门上的电器，控制台板等可动部位的导线，应采用多根软线，敷设的长度应有适当裕度，线束应有套塑料管等加强绝缘层。在可动部位两端应用卡子固定，多根的软线必需压接线鼻，电压回路选用匹配的“U”型线鼻，电流回路选用匹配的羊眼线鼻，并将所有的多根线径插入线鼻内，用工具压紧。二次线束穿过金属板时一定要套上橡皮垫圈，以保护导线的绝缘性能，同时敷设在金属板架的线束的固定点，一定要有3~5毫米的绝缘垫层，并要牢固固定。二次回路的导线线端裸露部分之间，及导线端裸露部分与金属骨架的电气间隙，不应小于4mm，爬电距离不小于6mm。不允许有松动的现象。二次配线不允许中间有接头，杜绝虚接的现象。总之布线工一定要按照国家有关规定结合本单位有关工艺要求，做到布局合理，层次分明、美观大方；横要平；竖要直。接线的质量要做到快、准确；不错线、不漏线；发现图纸有错及时反应到有关部门，确保二此图纸的准确性与合理性。接线的方法，建议做线鼻或羊眼，先从仪表门，或从端子排（仪表门无元件时）处开始进行接线，这样二次线的利用率就相对提高，废线只留在元件端，同一批柜或屏接线的方式（即走线途径）一定要一致，完工后一定要对自己的工作进行检查、整理，作到自检、互检，然后报检，养成一个良好的工作作风。

     有关成套设备型号含义：  
    低压BSL：B表示低压；S表示双面维护；L表示动力。GGD：G1表示交流低压配电屏；G2表示元件固定、固定接线；D表示电力用柜。
动力箱XL—10，X—箱式结构；L—动力配电；F—防尘；M—照明；R—嵌入式；W—户外。
GG—1A，GG：固定式高压开关柜。
    XGN：X—箱式开关柜；G—固定式；N—户内装置。

有关国家标准含义：
    GB—国家标准；JG—建筑工业标准；DL—电力工业标准；JB—机械工业标准；SDJ—水力工业标准。 
    在成套配电系统中，工作与控制的电压有交流（AC）直流（DC）之区分，“J、Z”、AC、DC、（+、—），交流额定电压有380V、220V、10KV、6KV，简称低压、高压。电路图有一次系统图、电器平面布置图、控制保护图（又称原理图）、二次接线安装图，我们作为参与生产、安装成套产品者应该知道、懂得、熟悉系统中大部分图形、文字、符号、代号、作用与功能、含义。
在电气施工图中常用的符号含义：
U：电压，单位“V”
I：电流，单位“A”
R：电阻，单位“Ω”
U：额定电压
UE：额定工作电压
UI：额定绝缘电压
UC：额定辅助电路电压
IE：额定工作电流
I：电流瞬时值
ICW：额定短时耐变电流
COSΦ：功率因素
AC：交流
DC：直流
IP：外壳防护等级
PE：保护导体
N：中性导体
PEN：接地的中性导体
安全工作电压：50V
安全工作电流：30MA
安全工作电阻：1700Ω