壓縮機(jī)潤(rùn)滑油站控制中ＰＬＣ的應(yīng)用論文

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論文關(guān)鍵詞：PLC；DCS；油站控制；MPI通訊網(wǎng)絡(luò)；下裝

論文摘要：本文介紹了利用SIEMENSS7系列PLC實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)潤(rùn)滑油站控制的方案設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，論述了油站信號(hào)的處理方法與DCS系統(tǒng)的信號(hào)聯(lián)鎖以及計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)。

1引言

近年來(lái)，我國(guó)目前大中型化工廠工藝生產(chǎn)系統(tǒng)基本采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，控制方式已由過(guò)去的儀表、繼電器或計(jì)算機(jī)單機(jī)小系統(tǒng)轉(zhuǎn)向了整個(gè)生產(chǎn)線的計(jì)算機(jī)集中操作與分散控制，但目前國(guó)內(nèi)隨主機(jī)配套的潤(rùn)滑油站電控產(chǎn)品，大多還停留在過(guò)去傳統(tǒng)的控制方式上，與當(dāng)前的生產(chǎn)管理方式和控制水平不相適應(yīng)。由于傳統(tǒng)方式控制柜均采用繼電器硬連線實(shí)現(xiàn)電控與聯(lián)鎖保護(hù)，存在著諸如可靠性低、聯(lián)鎖保護(hù)功能少及故障率高等許多問(wèn)題；與計(jì)算機(jī)全線監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)聯(lián)鎖很少甚至沒(méi)有，影響了現(xiàn)場(chǎng)巡檢、中控集中操作管理；且在實(shí)際使用過(guò)程中，由于現(xiàn)場(chǎng)情況的變化，使得傳統(tǒng)方式下的控制柜安裝與調(diào)試存在較大難度。針對(duì)這種情況，我們采用可編程控制器(PLC)對(duì)潤(rùn)滑油站進(jìn)行控制，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用，取得了較為滿意的應(yīng)用效果。

2潤(rùn)滑油站系統(tǒng)的控制方案

中煤龍化哈爾濱煤制油有限公司生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)燃料油4萬(wàn)噸，計(jì)算機(jī)監(jiān)控采用浙大中控自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的JX-300X集散控制系統(tǒng)(DCS)實(shí)現(xiàn)。該工藝生產(chǎn)系統(tǒng)有兩個(gè)壓縮機(jī)潤(rùn)滑油站：循環(huán)氫壓縮機(jī)、解析氣壓縮機(jī)油站。

2.1循環(huán)氫壓縮機(jī)潤(rùn)滑油站

循環(huán)氫壓縮機(jī)在其前后軸承各設(shè)置了一個(gè)潤(rùn)滑油站，用強(qiáng)制循環(huán)給油方式進(jìn)行潤(rùn)滑。每個(gè)供油站備有1臺(tái)高壓泵和2臺(tái)低壓泵，兩個(gè)潤(rùn)滑油站由一套PLC系統(tǒng)控制。

電機(jī)及壓縮機(jī)主要參數(shù)如下：

電機(jī)：型號(hào)YAKK710-16功率355kW轉(zhuǎn)速373r/min電壓6000V頻率50Hz

壓縮機(jī)：型號(hào)DW2.2/15～102轉(zhuǎn)速373r/min，輸入功率355kW，傳遞功率355kW。

為了保護(hù)壓縮機(jī)及主電機(jī)的安全運(yùn)行，也設(shè)置了強(qiáng)制潤(rùn)滑油站，各備有2臺(tái)低壓泵，兩個(gè)潤(rùn)滑油站由一套PLC系統(tǒng)控制。

2.2解析氣壓縮機(jī)潤(rùn)滑油站

電機(jī)及壓縮機(jī)主要參數(shù)如下：

電機(jī)：型號(hào)YAKK710-18功率315kW轉(zhuǎn)速331r/min電壓6000V頻率50Hz

壓縮機(jī)：型號(hào)DW1.53/81～102轉(zhuǎn)速331r/min輸入功率315kW傳遞功率315kW。

為了保護(hù)壓縮機(jī)及主電機(jī)的安全運(yùn)行，也設(shè)置了強(qiáng)制潤(rùn)滑油站，各備有2臺(tái)低壓泵，兩個(gè)潤(rùn)滑油站由一套PLC系統(tǒng)控制。

為了確保壓縮機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行，提高系統(tǒng)的可靠性，我們采用以SIEMENS公司S7PLC為主控器開(kāi)發(fā)的潤(rùn)滑油站控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)及主電機(jī)潤(rùn)滑油站電氣控制及聯(lián)鎖保護(hù)。

因生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)條件差，電噪音干擾大，系統(tǒng)的輸入輸出模塊均采用高電壓等級(jí)模板，以避免干擾信號(hào)而產(chǎn)生誤動(dòng)作，造成系統(tǒng)損壞。

為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便于中控室的監(jiān)控及管理，我們將潤(rùn)滑油站控制系統(tǒng)與其他優(yōu)化控制系統(tǒng)聯(lián)成了一個(gè)計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)。

3控制系統(tǒng)的組成及功能

3.1潤(rùn)滑油站提供給JX-300X的信號(hào)

1)備妥信號(hào)2)允許啟動(dòng)信號(hào)3)聯(lián)鎖停車信號(hào)

3.2JX-300X提供給潤(rùn)滑油站的信號(hào)啟/停信號(hào)

3.3信號(hào)的處理

3.3.1備妥信號(hào)

包括以下內(nèi)容：

1)“集中/機(jī)旁”控制方式中選擇開(kāi)關(guān)置于“集中”位置；

2)總電源空氣開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)閉合；

3)控制電源空氣開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)閉合；

4)油泵主回路空氣開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)閉合。

3.3.2允許啟動(dòng)信號(hào)

“允許啟動(dòng)信號(hào)”應(yīng)由以下幾個(gè)條件組成：

1)高壓壓力建立并達(dá)到整定值；

2)低壓壓力建立并達(dá)到整定值；

3)油溫不低于下限；

4)油流不低于下限；

5)油位不低于下限。

3.3.3聯(lián)鎖停車信號(hào)

在一般的油站控制系統(tǒng)中，聯(lián)鎖停車信號(hào)是根據(jù)運(yùn)行時(shí)“壓力低”建立的。

由于在本控制系統(tǒng)中采用了功能強(qiáng)、靈活性大的PLC，因此，我們也將壓縮機(jī)的保護(hù)功能編制到系統(tǒng)中。如在壓縮機(jī)油站系統(tǒng)中，我們將壓縮機(jī)溫度的上限報(bào)警信號(hào)引入聯(lián)鎖停車中；將電機(jī)軸承溫度上限報(bào)警信號(hào)引入聯(lián)鎖停車中。考慮到油壓波動(dòng)情況以及溫度檢測(cè)出現(xiàn)瞬時(shí)干擾，對(duì)于跳閘信號(hào)，我們對(duì)其加以10s延時(shí)后再送出。3.3.4備泵控制

低壓備用泵的自動(dòng)投運(yùn)，一般是利用壓力信號(hào)來(lái)處理的，包括備泵起動(dòng)壓力信號(hào)及備泵停止壓力信號(hào)，當(dāng)油壓低于備泵起動(dòng)壓力值時(shí)，啟動(dòng)備泵；當(dāng)油壓高于備泵停止壓力值時(shí)，關(guān)閉備泵。

3.4其他要點(diǎn)

潤(rùn)滑油站在集中方式下的啟動(dòng)及停車，應(yīng)完全由中控人員決定。在正常情況下，潤(rùn)滑油站只能順從地為主機(jī)服務(wù)，而不對(duì)上級(jí)控制有制約條件，如主機(jī)停車后潤(rùn)滑油站自動(dòng)停車。

由于DCS系統(tǒng)的SSR輸出模板普遍存在漏電流過(guò)大，致使信號(hào)關(guān)斷時(shí)仍存在電壓，因此，由JX-300X系統(tǒng)發(fā)送的油站啟停信號(hào)都采用中間繼電器加以隔離。

3.5通訊網(wǎng)絡(luò)

在一般的應(yīng)用情況下，可單獨(dú)使用潤(rùn)滑油站控制系統(tǒng)，但控制系統(tǒng)具備良好的開(kāi)放性及網(wǎng)絡(luò)功能，可根據(jù)用戶的實(shí)際需求，聯(lián)成不同形式的通訊網(wǎng)絡(luò)。在我公司，我們建立了一條包括8個(gè)站點(diǎn)的MPI控制網(wǎng)絡(luò)，將現(xiàn)場(chǎng)油站信號(hào)參數(shù)引入中控室的上位監(jiān)控系統(tǒng)。

多點(diǎn)接口MPI是一個(gè)集成在SIMATICS7-300CPU內(nèi)的通訊接口，MPI能同時(shí)連接如下站點(diǎn)：

1)IBMPC兼容機(jī)；

2)編程器(PG)；

3)操作員界面(HMI)；

4)S7-300、M7-300；

5)S7-400、M7-400。

連網(wǎng)的CPU可利用“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”服務(wù)，周期性地相互交換數(shù)據(jù)。它最多可連接32個(gè)MPI站，其傳輸速度為187.5bps，且其相鄰的MPI站點(diǎn)的距離最大可為9100m，(使用10個(gè)中繼器)。

在使用過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)：通訊電纜的敷設(shè)應(yīng)引起重視，若通訊電纜與高壓電纜敷設(shè)在一起，會(huì)出現(xiàn)干擾，引起通訊錯(cuò)誤，因此通訊電纜應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)，以提高系統(tǒng)的可靠性。

4上位監(jiān)控系統(tǒng)

上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用PC總線工控機(jī)，配置SIMATICMPI通訊網(wǎng)卡，采用WINDOWS中文操作系統(tǒng)，通訊波特率為1.5Mbps。通過(guò)數(shù)據(jù)通訊對(duì)各油站數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并在上位機(jī)上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，以便操作員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況隨時(shí)進(jìn)行處理。

5工程師工作站

為便于今后系統(tǒng)維護(hù)及監(jiān)控，如對(duì)現(xiàn)場(chǎng)PLC控制柜中的程序進(jìn)行修改、下裝等工作，我們利用公司原有的一臺(tái)DELLPentinum166MHz商用機(jī)，配置CP5411通訊卡，聯(lián)入MPI網(wǎng)，成為一個(gè)在線工程師工作站，工程師站采用Windows2000操作系統(tǒng)，安裝STEP7軟件包。

STEP7是用于S7系列PLC編程的應(yīng)用軟件包，包括：

1)SIMATIC管理器；2)符號(hào)編輯器，用于定義符號(hào)名稱、數(shù)據(jù)類型等；3)硬件組態(tài)，用于為自動(dòng)化系統(tǒng)組態(tài)和各模板參數(shù)設(shè)置；4)通訊，用于定義MPI、PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸；5)程序編輯器。

允許使用梯形邏輯圖(LAD)、語(yǔ)句表(STL)和功能塊(FBD)任何一種來(lái)編寫程序，并進(jìn)行在線調(diào)試及監(jiān)控。

6結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在我公司工藝生產(chǎn)系統(tǒng)上采用可編程控制器實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)潤(rùn)滑油站控制的實(shí)踐證明，它與以往的繼電器控制柜相比，可靠性及擴(kuò)展性有了很大的提高，取得了較好的應(yīng)用效果。在運(yùn)行過(guò)程中,減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)這兩年多的運(yùn)行,除了設(shè)備的機(jī)械故障外,基本上沒(méi)有出現(xiàn)控制上面的問(wèn)題,完全符合設(shè)計(jì)要求。