1 引言 某乙烯廠聚丙烯裝置TS2/060-B2型氮?dú)鈮嚎s機(jī)是意大利SIAD MACCHINE IMPIANTI公司生產(chǎn)的往復(fù)式壓縮機(jī)，主要用于對常壓氮?dú)庠鰤阂詽M足工藝系統(tǒng)需求。由于壓縮機(jī)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(yán)重影響了裝置的正常運(yùn)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?dú)庥傻谝患墯飧孜耄粔嚎s，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(jìn)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(jìn)行。常壓氮?dú)饨?jīng)氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮后，高壓氮?dú)夤┲鞔呋瘎┹斔陀?，高高壓氮?dú)馔ㄟ^管線與工藝系統(tǒng)連通，供工藝系統(tǒng)氣密用。高壓氮?dú)馑腿刖彌_罐中，壓力為1.0Mp。高高壓氮?dú)鈮毫?.7Mp。氮?dú)鈮嚎s機(jī)必須在有潤滑油潤滑時(shí)工作，潤滑油由潤滑油泵提供，設(shè)定一個(gè)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(jī)不在無潤滑油時(shí)工作。 機(jī)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(jī)電路板與部分繼電器組成，完成機(jī)組的啟動(dòng)、停車、報(bào)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(jī)電路板出現(xiàn)了部分銹蝕，元件運(yùn)行極不穩(wěn)定，如吸入口壓力低報(bào)PSL640信號輸入后，無輸出報(bào)警信號；PALL641、PAHH645、PAHH643、TAHH642在無輸入信號的情況下，偶爾出現(xiàn)報(bào)警，其報(bào)警會(huì)引起聯(lián)鎖停車，而原單片機(jī)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S7-200 PLC控制系統(tǒng)。 3 PLC控制系統(tǒng)硬件配置 選用S7-200 PLC的型號為CPU226 DC/DC/DC 24輸入/16輸出，訂貨號為6ES7 216-2AD22-0XB0；選用擴(kuò)展模塊的型號為EM223 24VDC數(shù)字組合8輸入/8輸出，訂貨號為6ES7 223-1 BH22-0XA0，繼電器用原系統(tǒng)中已有的。利用STEP 7- Micro/WIN V4.0軟件強(qiáng)大的功能編制程序，然后通過PC/PPI電纜將程序下載到S7-200 PLC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(jì) 根據(jù)原控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系在STEP 7-Micro/WIN V4.0環(huán)境下設(shè)計(jì)了PLC梯形圖，下面說明了一些主要程序的設(shè)計(jì)方法。 4.1 滑油壓力信號、累積報(bào)警和停車程序 K24為一接通延時(shí)繼電器，延時(shí)時(shí)間為15秒。當(dāng)?shù)獨(dú)鈮嚎s機(jī)停止時(shí)，繼電器K24線圈斷開，K24的常閉觸點(diǎn)閉合，內(nèi)部繼電器M1.0、M1.1接通，M1.0、M1.1的常開觸點(diǎn)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(diǎn)斷開報(bào)警，所以氮?dú)鈮嚎s機(jī)停止時(shí)即使油泵潤滑油的壓力非常低，也不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，即PAL646、PALL649燈都是熄滅狀態(tài)。當(dāng)?shù)獨(dú)鈮嚎s機(jī)運(yùn)行時(shí)，K24接通，延時(shí)15秒后，K24常閉觸點(diǎn)斷開，M1.0線圈的通斷由潤滑油壓力低報(bào)開關(guān)PSL646控制， M1.1線圈的通斷由潤滑油壓力低低報(bào)開關(guān)PSLL649控制。在PLC上電后，正常狀態(tài)下，PSL646、PSLL649的觸點(diǎn)都是閉合的，所以M1.0、M1.0都是接通的，不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。當(dāng)PSL646、PSLL649中有一個(gè)或都在報(bào)警狀態(tài)時(shí)，報(bào)警開關(guān)的觸點(diǎn)斷開，就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。為此，內(nèi)部繼電器M1.0和M1.0的常開觸點(diǎn)可以看作報(bào)警點(diǎn)來設(shè)計(jì)累積報(bào)警和聯(lián)鎖停車。 不會(huì)危機(jī)設(shè)備安全但設(shè)備已經(jīng)在不正常狀態(tài)下工作時(shí)的報(bào)警開關(guān)設(shè)置為累積報(bào)警，當(dāng)這些報(bào)警開關(guān)中有一個(gè)產(chǎn)生報(bào)警，QA641斷開，在DCS上產(chǎn)生累積報(bào)警；危機(jī)設(shè)備安全的報(bào)警開關(guān)設(shè)置為累積停車，當(dāng)這些報(bào)警開關(guān)中有一個(gè)產(chǎn)生報(bào)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(bào)警和累積停車程序梯形圖如圖1所示。 [ALIGN=CENTER] 圖1 油泵潤滑油壓力信號、累積報(bào)警和累積停車梯形圖[/ALIGN] 4.2 報(bào)警確認(rèn)、試燈和消音程序 報(bào)警確認(rèn)、試燈和消音按鈕是本控制程序必不可少的，由于所有的報(bào)警點(diǎn)的程序設(shè)計(jì)方法一樣，下面僅以PSL640為例分別介紹。 （1）報(bào)警確認(rèn)與試燈程序的設(shè)計(jì)。應(yīng)用西門子PLC內(nèi)部定時(shí)器T33和T34產(chǎn)生一個(gè)閃爍信號，當(dāng)PSL640報(bào)警后，PAL640閃爍，按下S9確認(rèn)后，如果PSL640處于報(bào)警狀態(tài)，則PAL640一直亮，報(bào)警恢復(fù)則滅；如果報(bào)警后未按下S9確認(rèn)，無論是否還在報(bào)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。 [ALIGN=CENTER] 圖2 報(bào)警確認(rèn)和試燈梯形圖[/ALIGN] （2）報(bào)警與消音程序的設(shè)計(jì)。當(dāng)PSL640報(bào)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(bào)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。 [ALIGN=CENTER] 圖3 報(bào)警、消音梯形圖[/ALIGN] 5 結(jié)束語 西門子S7-200系列PLC功能強(qiáng)大，配置靈活，工程設(shè)計(jì)簡單、方便，在惡劣的環(huán)境下能運(yùn)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(yùn)行后可靠性高，故障率低，控制精確，減少了維護(hù)人員的工作量，大大地提高了經(jīng)濟(jì)效益。