绍兴西门子代理

  计算机和网络技术飞速发展，引起了可编程控制器结构和性能变革，可编程控制器已经深深介入机械制造、电气控制以及生产过程控制等各个领域中。本文叙述可编程控制器压缩机联锁保护系统中应用，着重阐述了可编程控制器控制系统硬件和软件应用。

    引言：

    可编程序控制器（PLC）是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术新型、通用自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程及适应性强等一系列优点。近年来，它工业自动化、机电一体化、传统产业技术等方面应用越来越广，成为现代工业控制三大支柱之一。其紧凑设计、良好扩展性、低廉价格、强大指令以及较高可靠性和简便维护,近乎完美满足了小规模控制要求。压缩机组是动力核心，从避免事故和对机组保护角度考虑，对机组温度、压力、和防喘震等都设计了严密联锁程序，机组正常运转过程中，一旦有控制参数超标或有危害机组安全因素，控制系统都要联锁保护程序做出相应处理。PLC处理功能强大、扫描速度快，抗干扰能力强，机组联锁保护系统中到了广泛应用。本文以聚丙烯生产中制冷降温冰机为例介绍PLC连锁保护设计和应用。

    一、联锁保护必要性和压缩机控制要求

    联琐保护主要作用是当机组启停和运行过程中发生危及设备和人身安全故障时，自动采取保护或联锁措施，防止事故产生和避免事故扩大，保证机组正常启停和安全运行。是对设备工作状态和机组运行参数严密监视，发生异常情况时，及时发出报警信号，必要时自动启动或切除某些设备或系统，使机组维持原负荷运行或减负荷运行。当发生重大故障而危及机组设备时，停止机组（或某一部分）运行，避免事故进一步扩大。上述压缩机控制中，当温度高于70℃、入口压力低于1Mpa、机组润滑油压力低于0.5Mpa、出口压力高于9Mpa操作员按下紧急停车按扭时，PLC启动压缩机联锁保护程序，机组停止运行。

    二、硬件配置

    1、PLC硬件

    PLC选用西门子S7-300，S7-300属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。冰机控制系统PLC硬件配置中，电源选用PS3075A电源模块，CPU选用标准型315-2DP。数字量输入模板选用SM321DI16x24VDC，数字量输出模板选用SM322DO8x24VDC/0.5A，模拟量输入模板选用SM331AI8×12位，模拟量输出模板选用SM332AO4×16位。

    2、人机界面

    操作界面上配置触摸屏。选用5.7″LCD显示屏，具有操作简单，显示直观特点，可直接触动屏幕进行操作。触摸屏内置通用端口，可串行通讯电缆直接与计算机及其它含有RS-232C端口设备相连。

    本套生产线实际应用中，为人机界面设置了生产线运行状态显示、I/O监控、手动操作、设备自动运行指示及故障报警和报警帮助等多个画面，并应用了操作人员等级密码设定等功能。

    三、软件设计

    1、软件运行

    用户写好程序并下载到PLC后，一旦开机运行，PLC就循环执行用户程序。

1 概述
　　在石油加工工业中，大型旋转机组是装置设备的重要组成部分，如催化裂化装置的主风机、气压机组、烟气轮机及汽轮机组等。这些机组功率大，运行条件苛刻，控制系统复杂，是化工生产中的关键设备。因此，对这些设备在突发事故中的保护是至关重要的。现在各大石油化工企业普遍采用的是专用ESD紧急停车系统，系统结构复杂，成本高（上百万元）。针对上述情况，沈阳石蜡化工有限公司80x104 t/a 重油催化裂化气压机组的联锁-自保系统采用了PLC 进行系统构建，其在随后的生产过程中表现稳定，动作可*，多次在事故状态下对机组及生产装置实行了自我保护，杜绝了恶性事故的扩大和蔓延，取得了显著的效果。
　　2 工艺设备及主要联锁参数
　　在催化裂化装置中，从沉降器出来的油气经分馏塔分馏后得到粗汽油、柴油和富气，富气从分馏塔顶出来经气压机压缩后送到稳定塔，与粗汽油在稳定塔内充分互溶，得到稳定汽油。在这部分流程中，气压机是关键的设备，它的运行是否平稳直接影响着整个流程。如果气压机受到损坏，会对单位的经济效益产生极大的影响。因此，对气压机组的保护是至关重要的。该厂80x104 t/a重油催化裂化气压机
组采用的是电机-气压机-汽轮机三机组，在装置开工时采用汽轮机启动机组，达到额定转速（6000转）后开启电动机，采用双动力三机组的形式，主要是为了增加机组运行的可*性。机组的主要联锁参数包括气压机轴位移超标停车、汽轮机轴位移超标停车、润滑油压力低停车、密封油压力低停车、汽轮机入口蒸汽流量低停车、汽轮机背压低停车、机组转速超标停车、手动紧急停车、供电跳闸停车等，这些量都是开关量输入，其中任意一项或多项出现，都要求PLC能迅速切断汽轮机入口蒸汽速关阀和电机电源，同时关闭气压机入口阀，打开放火炬阀，以保证气压机及装置的安全。
　　3 方案的确定
　　自保-联锁系统是指将影响装置安全和设备安全的重要参数，如温度、压力、流量、温度等引入ESD（紧急停车系统）系统，由ESD监测，并以显著的声光形式进行报警，达到联锁条件时自动实行联锁保护，保障设备和装置的安全，并打印出故障原因及时间，以利于事故分析。随着微电子技术的发展，PLC产品在功能和性能指标上都得到了极大地丰富和完善，并以受到用户的欢迎。因此，从满足工艺生产需求出发，考虑到安全性、可*性、经济性、可扩展性等因素，采用了OMRON公司生产的CPM2AH ?0CDR-A型PLC，并选用了OMRON公司的CX-Programmer软件。
　　4 系统构成
　　4.1 硬件构成
　　CPM2AH自带I/O接口，可以接36点输入，24点输出，输出形式是继电器，并且通过RS232C串口与PC机1通讯。PC机1位于气压机控制室内，使用的是bbbbbbs2000操作系统，通过CX-Programmer软件与PLC通讯，实现组态、监控及事故记录功能。由于我厂采用分散控制、集中管理，因此要求在主控室也可以直接看到气压机的自保联锁状态。因此，利用微软的bbbbbbs2000的终端服务功能，在主控室设置了PC机2，将气压机控制室内的PC机1作为终端服务端，主控室内的PC机2作为终端客户端，两台PC机因为距离较远，采取光纤以太网连接，在主控室内的PC机2上，可通过终端服务功能运行位于气压机控制室内PC机1上的CX-Programmer软件，对PLC进行监控及各种操作。
　　4.2 软件设计
　　根据工艺要求，润滑油压力及密封油压力低停车采取三取二逻辑，汽轮机入口蒸汽流量及汽轮机背压采取二取二逻辑，以减少由于现场仪表失灵造成的自保误动情况。为满足不同的工况需要，特别设置了手动紧急停车按钮，放在操作台的隐蔽位置，供工艺人员使用。每一项自保条件动作，PC机都会按时间顺序记录下来，供事后分析。PLC系统的软件设计是依据上述逻辑关系，以梯形图方式编写后写入PLC中。在PC机中，可实现在线组态、监控，对输入、输出点可以强制状态，以满足调试、维护需要。
　　5 结语
　　本系统投入生产后，运行良好，可靠性高，而且程序简洁，维护方便，保证了装置的长周期运行，为工厂取得了可观的经济效益，将在今后的生产实践中，逐步考虑采用双PLC或三PLC冗余的方案，以达到更高的可靠性。1 散装机的组成结构
　　SZ系列固定式水泥散装机是由进料接头、伸缩下料套管散装头、下料锥斗、卷扬装置（包括松绳开关装置、料满控制器）、收尘系统、除尘系统、卸料阀、气源阀、闸门等零部件组成。散装机既可安装在库底也可安装在库侧同相应的卸料装置配套使用。库侧散装机使用时配备空气输送斜槽(含专用高压离心风机)，库底散装机使用时配备短斜槽输送部分(含专用高压离心风机)，以适应工艺布置的需要。
　　2 散装机的原理及流程
　　水泥罐车抵达指定位置后，按控制装置上的“下降”按钮使散装头下降到罐车入料口进入准备装料状态。按“装车”钮进行装车。此时高压离心风机工作，使物料在打开卸料电磁阀后能顺利通过输送斜槽；同时气源电磁阀打开，接通气源；收尘风机同时启动，收尘电磁阀开启驱使气缸动作推动外壳内翻板并使翻板处于导通状态，此时除尘电磁阀处于关闭状态，储气罐储存气体，收尘系统进入工作状态；同时料位风机和活化灰风机打开。0.5秒后卸料电磁阀开启，驱使气缸控制卸料阀门打开进行装料。装载容器内的含尘气体通过伸缩套管中的夹层通道由收尘接口抽到配套的收尘器中，使含尘气体吸附到布袋上，工作现场可实现无尘作业。当物料装到预先调定的高度或容器已经装满时，装载容器内的物料会堵住散装头下方的风管接头，产生料满报警并自动关闭卸料电磁阀停止装料。卸料电磁阀关闭1分钟后活化灰风机关闭，再过30秒后收尘风机关闭，收尘电磁阀关闭，此时外壳内翻板处于关闭状态，除尘电磁阀打开清灰2~3分钟左右自动停止，料位风机和高压离心风机停止，气源停止。后按“上升”钮使散装头上升至预定位置。灌装结束。
　　二 PLC控制的优点
　　目前国内水泥散装机的电控部分大都是以大量的时间继电器和中间继电器组成的实序逻辑控制电路来控制各个阀门、电机的启停时间和顺序，在整个工作流程中各元器件动作很频繁，尤其是时间继电器在现场环境比较恶劣的条件下更是容易损坏，故障率高。经常造成装车工作被迫中断，降低了工作效率。而采用PLC控制系统则大大避免了上述问题。PLC控制系统与继电器控制系统相比有如下优点：
　　2.1 控制方式
　　继电器的控制是采用硬件接线实现的，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。 而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，方便快捷。
　　2.2 控制速度
　　继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。
　　2.3 延时控制
　　继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大。 PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。
　　2.4 上传数据
　　现在水泥厂的自动化程度越来越高，对设备DCS的要求也越来越高，因此在电气方面我们要实现如下功能：
　　⑴能自动实现从开启除尘器设备到水泥罐车装满的全过程。
　　⑵运行过程中，能将各设备的运行信号反馈到中控室。
　　⑶中控室接到备妥后可以实现远程启、停设备。
　　⑷停车状态下，提供设备的备妥信号。
　　⑸运行过程中若出现故障，可向中控室提供故障信号。
　　⑹实时监控水泥罐车内水泥的多少。
　　三 PLC控制的具体实现
　　基于以上几点，我们选用德国西门子公司生产的S7-200可编程序控制器作为控制核心，通过对其编程实现各设备的运行。系统硬件组成
　　主要构成如下：西门子S7-200系列CPU一台、数字量扩展模块EM223一台、模拟量扩展模块EM231一台，我们将各个电机和阀门的状态及控制信号接入PLC，由PLC对这些设备进行控制；EM231可接收罐车重量信号4-20mA电流信号。我们也可以将这些信号通过EM277模块按照 PROFIBUS-DP协议将系统连接到全厂PROFIBUS-DP总线上，将系统升级为一个PROFIBUS-DP从站，实现中控室对散装车间的控制。