離心機(jī)控制方案在Harmonas-DEO系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

趙 鐸

(河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司,河南 平頂山 467013)

淤渣離心機(jī)是己二胺裝置中的核心設(shè)備，用于分離粗己二胺中的NaOH泥渣，其分離效果對(duì)己二胺產(chǎn)品的質(zhì)量和后續(xù)精制工序的單耗起到重要作用。河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司的現(xiàn)役離心機(jī)由于運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、能效低，已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，因此該公司引進(jìn)了新離心機(jī)。但由于隨機(jī)所帶的PLC系統(tǒng)步序多、控制復(fù)雜，新離心機(jī)使用的原控制方案已不再適用。因此將PLC系統(tǒng)中的離心機(jī)控制方案轉(zhuǎn)化為在Harmonas-DEO系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，成為新離心機(jī)能否成功應(yīng)用的關(guān)鍵。為此，筆者設(shè)計(jì)了離心機(jī)在Harmonas-DEO系統(tǒng)中的控制方案，并在實(shí)際應(yīng)用中得以實(shí)現(xiàn)。

離心機(jī)的控制與報(bào)警邏輯十分復(fù)雜，不能直接引用。經(jīng)過(guò)與設(shè)備廠家和工藝人員的溝通交流，決定對(duì)原控制方案進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使其既滿足設(shè)備本身的安全與運(yùn)行需要，又適合河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司目前的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。

通過(guò)對(duì)原設(shè)計(jì)說(shuō)明進(jìn)行研究，將離心機(jī)控制程序分為初始狀態(tài)、加速過(guò)程、待機(jī)狀態(tài)、生產(chǎn)狀態(tài)、清洗狀態(tài)、手動(dòng)大/小排渣和聯(lián)鎖停機(jī)7個(gè)狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)完成相應(yīng)的功能，以此來(lái)完成整個(gè)離心機(jī)的運(yùn)行控制，各狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換如圖1所示。

在初始狀態(tài)中主要對(duì)程序中引用的一些內(nèi)外變量進(jìn)行初始化。程序初始運(yùn)行和聯(lián)鎖停機(jī)后都要首先進(jìn)入此狀態(tài)。

圖1 離心機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換

加速過(guò)程是離心機(jī)電機(jī)變頻器接收到DCS的加速信號(hào)后轉(zhuǎn)速由零加速到額定轉(zhuǎn)速的過(guò)程。離心機(jī)電機(jī)上電后，工藝人員在監(jiān)控畫(huà)面中將離心機(jī)程序投入運(yùn)行，程序自動(dòng)給變頻器一個(gè)100%的轉(zhuǎn)速給定信號(hào)，待電機(jī)轉(zhuǎn)速和電流滿足條件后，程序等待30s，加速過(guò)程結(jié)束。

加速過(guò)程結(jié)束后，程序進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)各閥門都處于關(guān)閉狀態(tài)，離心機(jī)空載運(yùn)行。在待機(jī)狀態(tài)中，工藝人員可在監(jiān)控畫(huà)面中選擇生產(chǎn)或清洗任一狀態(tài)，程序便進(jìn)入到相應(yīng)的狀態(tài)運(yùn)行；也可以選擇手動(dòng)小排渣或手動(dòng)大排渣進(jìn)行手動(dòng)排渣，排渣程序運(yùn)行后程序重新返回待機(jī)狀態(tài)。待機(jī)狀態(tài)可轉(zhuǎn)換到生產(chǎn)狀態(tài)或清洗狀態(tài)，但生產(chǎn)狀態(tài)和清洗狀態(tài)之間根據(jù)原設(shè)計(jì)要求不能直接轉(zhuǎn)換，需先回到待機(jī)狀態(tài)，之后才能轉(zhuǎn)到另一狀態(tài)。

在待機(jī)狀態(tài)中選擇生產(chǎn)狀態(tài)后程序便進(jìn)入生產(chǎn)狀態(tài)，生產(chǎn)狀態(tài)各閥門運(yùn)行時(shí)序如圖2所示。在生產(chǎn)狀態(tài)中，進(jìn)料閥XV535B-1始終打開(kāi)，生產(chǎn)時(shí)間由Tpro控制，排渣程序運(yùn)行時(shí)間由Tflushdur控制，Tpro與Tflushdur的默認(rèn)時(shí)間分別為200s和40s，時(shí)間值在監(jiān)控畫(huà)面中均可更改。

圖2 生產(chǎn)狀態(tài)閥門運(yùn)行時(shí)序

在待機(jī)狀態(tài)中選擇清洗狀態(tài)后程序便進(jìn)入清洗狀態(tài)，清洗狀態(tài)各閥門運(yùn)行時(shí)序如圖3所示。在清洗狀態(tài)中，進(jìn)料閥XV535B-1始終關(guān)閉，清洗時(shí)間由Tcip控制，排渣程序運(yùn)行時(shí)間由Tflushdur控制，Tcip與Tflushdur的默認(rèn)時(shí)間分別為120s和40s，時(shí)間值在監(jiān)控畫(huà)面中均可更改。

圖3 清洗狀態(tài)閥門運(yùn)行時(shí)序

在生產(chǎn)狀態(tài)和清洗狀態(tài)中可執(zhí)行自動(dòng)排渣程序，也可以手動(dòng)執(zhí)行小排渣或大排渣程序(生產(chǎn)狀態(tài)中執(zhí)行的是小排渣程序，清洗狀態(tài)中執(zhí)行的是大排渣程序)。另外，在待機(jī)狀態(tài)中也可以手動(dòng)執(zhí)行小排渣或大排渣程序。排渣程序的時(shí)序如圖4所示。在排渣程序中，水洗閥XV535B-2關(guān)閉時(shí)間由Tpause控制，打開(kāi)時(shí)間由Tflush控制，排渣閥(小排渣為XV535B-4閥，大排渣為XV535B-5閥)在水洗閥XV535B-2第一次打開(kāi)后的關(guān)閉時(shí)刻打開(kāi)，打開(kāi)時(shí)間由Tdischarge控制，之后便一直處于關(guān)閉狀態(tài)，排渣程序總運(yùn)行時(shí)間由Tflushdur控制。Tpause、Tflush、Tdischarge和Tflushdur的默認(rèn)時(shí)間分別為7、3、5、40s，時(shí)間值在監(jiān)控畫(huà)面中均可更改。排渣閥打開(kāi)期間離心機(jī)的振動(dòng)可能比較大，因此在排渣閥打開(kāi)時(shí)振動(dòng)監(jiān)測(cè)量VI_535B的報(bào)警被禁止。

圖4 排渣程序時(shí)序

在離心機(jī)加速和運(yùn)行過(guò)程中都可以觸發(fā)聯(lián)鎖引起離心機(jī)停機(jī)，離心機(jī)聯(lián)鎖邏輯如圖5所示。

圖5 離心機(jī)聯(lián)鎖邏輯

加速中，工藝人員在監(jiān)控畫(huà)面中啟動(dòng)程序后，若在30s內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)速一直低于36r/min，或者8min后電機(jī)轉(zhuǎn)速未能達(dá)到1 440r/min，則觸發(fā)聯(lián)鎖。在程序運(yùn)行過(guò)程中，若電機(jī)轉(zhuǎn)速大于1 500r/min，或者離心機(jī)振動(dòng)值大于6mm/s且在1s內(nèi)未恢復(fù)，或者電機(jī)轉(zhuǎn)速低于1 440r/min且在30s內(nèi)未恢復(fù)，則觸發(fā)聯(lián)鎖。

手動(dòng)停機(jī)，工藝人員在監(jiān)控畫(huà)面中手動(dòng)停止程序后，也會(huì)觸發(fā)聯(lián)鎖。

聯(lián)鎖動(dòng)作，聯(lián)鎖動(dòng)作條件觸發(fā)后，程序向變頻器發(fā)出停止信號(hào)，停止離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，等到電機(jī)轉(zhuǎn)速降到1 000r/min后，再等待30s，自動(dòng)終止程序運(yùn)行，回到初始狀態(tài)。

手動(dòng)復(fù)位，聯(lián)鎖動(dòng)作后，必須手動(dòng)按動(dòng)操作臺(tái)上的復(fù)位按鈕才能解除發(fā)給變頻器的停止信號(hào)，離心機(jī)才能重新啟動(dòng)。手動(dòng)復(fù)位按鈕應(yīng)在聯(lián)鎖動(dòng)作后，電機(jī)轉(zhuǎn)速降到1 000r/min，并等待30s后按下才起作用。

報(bào)警，引起聯(lián)鎖的條件都有相應(yīng)的報(bào)警記錄，聯(lián)鎖動(dòng)作后操作臺(tái)上有相應(yīng)的鈴聲報(bào)警。

任何時(shí)刻只要離心機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速大于725r/min，操作水閥XV535B-3便打開(kāi)，否則該閥關(guān)閉。

2 離心機(jī)控制方案實(shí)現(xiàn)

河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司2#己二胺裝置采用的是Harmonas-DEO控制系統(tǒng)，將新設(shè)計(jì)的離心機(jī)控制方案轉(zhuǎn)化并在該系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，不僅可以節(jié)省隨機(jī)所帶的PLC系統(tǒng)費(fèi)用，而且也便于以后的系統(tǒng)維護(hù)。

2.1 控制算法選擇

在Harmonas-DEO系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)該離心機(jī)控制方案有多種選擇，如建立邏輯點(diǎn)、功能塊點(diǎn)及CL/DOPC程序等。由于離心機(jī)控制中要實(shí)現(xiàn)幾個(gè)狀態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換，用邏輯點(diǎn)和功能塊點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，綜合比較后，選擇CL/DOPC語(yǔ)言作為該控制方案的主要實(shí)現(xiàn)算法，邏輯點(diǎn)和功能塊點(diǎn)作為必要補(bǔ)充。

2.2 CL/DOPC控制語(yǔ)言

Harmonas-DEO系統(tǒng)提供的CL控制語(yǔ)言是一種高級(jí)算法控制語(yǔ)言，它運(yùn)行于DOPC系列控制器內(nèi)，通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的控制或時(shí)序邏輯。一個(gè)完整的CL/DOPC程序由主程序、子程序和異常處理程序組成。主程序只能有一個(gè)，而子程序和異常處理程序可以有多個(gè)。簡(jiǎn)單的CL/DOPC程序僅包括一個(gè)主程序。異常處理程序在某些異常條件發(fā)生時(shí)執(zhí)行。CL/DOPC程序只有和過(guò)程模件數(shù)據(jù)點(diǎn)連接后才能被執(zhí)行，被連接的過(guò)程模件數(shù)據(jù)點(diǎn)在主程序的頭部指定。在Harmonas-DEO系統(tǒng)的RTC工程組態(tài)環(huán)境中，可以對(duì)所編寫的CL程序進(jìn)行編譯生成目標(biāo)文件，并對(duì)該目標(biāo)文件進(jìn)行裝載使其裝入到DOPC內(nèi)存中運(yùn)行。

2.3 程序?qū)崿F(xiàn)

CL/DOPC程序代碼如下：

SEQUENCE TM_S535B(DOPC;POINT D2_SQ_S535B)

……

PHASE INITIAL

STEP ST01

……

PHASE ACC(SHUTDOWN ACCEL)

STEP ST01

……

PHASE READY(SHUTDOWN ILKSHUT)

STEP ST01

……

L002:SET D2_S535B_CS.PV=1

IF D2_DM_S535B.PV=2 THEN(SET D2_DM_S535B.PV=0;GOTO PHASE PRODUCT)

IF D2_DM_S535B.PV=3 THEN(SET D2_DM_S535B.PV=0;GOTO PHASE CIP)

IF D2_DM_S535B.PV=4 THEN(CALL SLAGOFF(0);SET D2_DM_S535B.PV=0)

IF D2_DM_S535B.PV=5 THEN(CALL SLAGOFF(1);SET D2_DM_S535B.PV=0)

GOTO L002

PHASE PRODUCT(SHUTDOWN ILKSHUT;HOLD STSCHG)

STEP ST01

SET D2_S535B_CS.PV=2

L003:……

CALL SLAGOFF(0)

GOTO L003

PHASE CIP(SHUTDOWN ILKSHUT;HOLD STSCHG)

STEP ST01

SET D2_S535B_CS.PV=3

L004:……

CALL SLAGOFF(1)

GOTO L004

EXIT

END TM_S535B

SHUTDOWN HANDLER ACCEL(WHEN NOT D2_S535B_STSW.PVFL OR ……)

……

RESTART

……

RESUME PHASE INITIAL

END ACCEL

SHUTDOWN HANDLER ILKSHUT(WHEN NOT D2_S535B_STSW.PVFL OR ……)

……

RESTART

……

RESUME PHASE INITIAL

END ILKSHUT

HOLD HANDLER STSCHG(WHEN D2_DM_S535B.PV=1 OR

& D2_DM_S535B.PV=4 OR

& D2_DM_S535B.PV=5)

WAIT 1 SECS

RESTART

IF D2_DM_S535B.PV=1 THEN(SET D2_DM_S535B.PV=0;RESUME PHASE READY)

ELSE IF(D2_DM_S535B.PV=4 AND D2_S535B_CS.PV=2)THEN(CALL SLAGOFF(0);

& SET D2_DM_S535B.PV=0;RESUME PHASE PRODUCT)

ELSE IF(D2_DM_S535B.PV=4 AND D2_S535B_CS.PV=3)THEN(CALL SLAGOFF(0);

& SET D2_DM_S535B.PV=0;RESUME PHASE CIP)

ELSE IF(D2_DM_S535B.PV=5 AND D2_S535B_CS.PV=2)THEN(CALL SLAGOFF(1);

& SET D2_DM_S535B.PV=0;RESUME PHASE PRODUCT)

ELSE IF(D2_DM_S535B.PV=5 AND D2_S535B_CS.PV=3)THEN(CALL SLAGOFF(1);

& SET D2_DM_S535B.PV=0;RESUME PHASE CIP)

END STSCHG

SUBROUTINE SLAGOFF(SL:IN NUMBER)

……

EXIT

END SLAGOFF

程序由主程序TM_S535B、異常處理程序ACCEL、ILKSHUT、STSCHG和子程序SLAGOFF組成。主程序TM_S535B由INITIAL、ACC、READY、PRODUCT和CIP組成，分別對(duì)應(yīng)圖1中的初始、加速、待機(jī)、生產(chǎn)和清洗5個(gè)狀態(tài)。異常處理程序ACCEL主要對(duì)在加速過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行處理，處理后程序重新回到初始狀態(tài)。異常處理程序ILKSHUT主要完成在離心機(jī)運(yùn)行過(guò)程中聯(lián)鎖情況的處理，處理后程序重新回到初始狀態(tài)。異常處理程序STSCHG是狀態(tài)轉(zhuǎn)換處理程序，完成生產(chǎn)或清洗狀態(tài)到待機(jī)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換和手動(dòng)大排渣或小排渣。子程序SLAGOFF完成離心機(jī)的排渣：當(dāng)傳遞給子程序的參數(shù)為0時(shí)進(jìn)行小排渣處理，參數(shù)為1時(shí)完成大排渣處理。程序中，數(shù)據(jù)點(diǎn)D2_S535B_CS表示程序當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，其值為1～3，分別表示待機(jī)、生產(chǎn)和清洗狀態(tài)；數(shù)據(jù)點(diǎn)D2_DM_S535B表示操作員手動(dòng)選擇的命令，其值為1～5，分別表示待機(jī)、生產(chǎn)、清洗、手動(dòng)小排渣和手動(dòng)大排渣5個(gè)轉(zhuǎn)換命令。從上述程序可以看出，用CL/DOPC語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)控制是比較靈活的，狀態(tài)之間的語(yǔ)句控制和子程序的運(yùn)用都是比較高效的。

2.4 程序運(yùn)行

源程序編輯完成后需要進(jìn)行編譯和語(yǔ)法檢查，鏈接綁定過(guò)程模件數(shù)據(jù)點(diǎn)，并生成目標(biāo)文件。鏈接綁定的過(guò)程模件數(shù)據(jù)點(diǎn)在源程序的頭部指定，因此需事先建立(如程序中的D2_SQ_S535B)，目標(biāo)文件生成后需將其轉(zhuǎn)入控制器內(nèi)存中才能運(yùn)行，后續(xù)只需通過(guò)該過(guò)程模件數(shù)據(jù)點(diǎn)即可操作并運(yùn)行此程序。編譯和裝載均在RTC工程組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行。

該離心機(jī)控制方案主要由上述的CL/DOPC控制語(yǔ)言來(lái)完成，還包括幾個(gè)邏輯點(diǎn)和功能塊點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)排渣期間的報(bào)警禁止、聯(lián)鎖復(fù)位解除及同其他聯(lián)鎖之間的關(guān)聯(lián)等功能，同時(shí)還要結(jié)合流程圖畫(huà)面來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝操作人員的監(jiān)控和操作。

3 結(jié)束語(yǔ)

筆者從實(shí)際應(yīng)用的角度介紹了離心機(jī)控制方案的設(shè)計(jì)構(gòu)思及其在Harmonas-DEO系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)。該控制方案的實(shí)現(xiàn)不僅使河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司擺脫了對(duì)進(jìn)口離心機(jī)隨機(jī)所帶控制系統(tǒng)的依賴，而且也節(jié)省了隨機(jī)所帶的PLC系統(tǒng)費(fèi)用，節(jié)約了成本，減少了系統(tǒng)的維護(hù)工作量。