利用DCS控制代替離心機(jī)PLC控制的研究

金森

(中國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司尼龍廠，遼寧 遼陽(yáng) 111003)

利用DCS控制代替離心機(jī)PLC控制的研究

金森

(中國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司尼龍廠，遼寧 遼陽(yáng) 111003)

我廠四臺(tái)離心機(jī)的控制系統(tǒng)采用P L C控制，近年來(lái)故障頻發(fā)，查找故障原因困難，故進(jìn)行升級(jí)改造。我廠采用霍尼韋爾DCS控制系統(tǒng)，在化工生產(chǎn)自動(dòng)控制中相對(duì)于P L C優(yōu)勢(shì)十分明顯，所以此次改造升級(jí)采用DCS控制系統(tǒng)代替P L C控制系統(tǒng)。

PLC；DCS；系統(tǒng)改造

我廠四臺(tái)離心機(jī)用于己二酸產(chǎn)品的分離增濃，是整個(gè)裝置的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行性能的好壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。設(shè)備選用的是Krauss-Maffei Centrifuge 公司的推進(jìn)式旋轉(zhuǎn)離心機(jī)，實(shí)現(xiàn)漿料的分離和增濃。離心機(jī)運(yùn)行過(guò)程中連續(xù)操作，需要配合相關(guān)流量計(jì)參數(shù)和閥門動(dòng)作，有變化的洗滌要求，可變的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)頻率配合進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)P L C來(lái)實(shí)現(xiàn)離心機(jī)的自動(dòng)控制，離心機(jī)在P L C中有高油溫、高振動(dòng)、急停、門鎖、超速聯(lián)鎖。選用德國(guó)西門子公司SIMATICS7 系列P L C中的SIMATICS7-400系列，己二酸裝置的控制采用的是霍尼韋爾公司的分散控制（DCS）系統(tǒng)進(jìn)行控制。

1 離心機(jī)控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題

己二酸裝置離心機(jī)系統(tǒng)故障頻繁，直接造成開(kāi)車過(guò)程無(wú)法進(jìn)行，或者無(wú)聯(lián)鎖保護(hù)運(yùn)行，這給生產(chǎn)和安全都造成了很大影響，導(dǎo)致生產(chǎn)任務(wù)不能按預(yù)定計(jì)劃完成，同時(shí)也提高了成產(chǎn)成本。通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況分析，同時(shí)結(jié)合維護(hù)工作的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在的P L C控制系統(tǒng)主要有以下的問(wèn)題。

第一，離心機(jī)的控制系統(tǒng)采用西門子公司的P L C控制系統(tǒng)，廠家提供的技術(shù)資料為英文和德文結(jié)合的注釋，日常維護(hù)人員理解起來(lái)有一定困難，同時(shí)控制系統(tǒng)的資料也不完整，給系統(tǒng)維修帶來(lái)了很大障礙。

第二，由于國(guó)外廠商技術(shù)的保密，廠家并沒(méi)有提供P L C原程序，當(dāng)時(shí)并未對(duì)我們?nèi)藛T進(jìn)行過(guò)程序和維護(hù)的培訓(xùn)，加之運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，人員流動(dòng)較大，技術(shù)人員無(wú)法對(duì)程序進(jìn)行查看、維護(hù)和修改。如果請(qǐng)廠家技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)，需要增加成本和大量時(shí)間，將進(jìn)一步影響生產(chǎn)成本和生產(chǎn)計(jì)劃。

第三，我廠的絕大部分設(shè)備都是進(jìn)入DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過(guò)控制室和工程師站進(jìn)行監(jiān)控和操作，離心機(jī)的P L C系統(tǒng)和DCS沒(méi)有通訊，同時(shí)P L C系統(tǒng)本身也沒(méi)有配置上位機(jī)監(jiān)控，所以設(shè)備出現(xiàn)故障和危險(xiǎn)時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，增加了設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)人員的危險(xiǎn)程度，同時(shí)一些報(bào)警和事件無(wú)法進(jìn)行歷史查詢。

與此同時(shí)控制系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)行超過(guò)10年，元器件出現(xiàn)了老化，備件不充足，故障頻次大增，這次大檢修結(jié)束開(kāi)車過(guò)程中，P L C控制系統(tǒng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓電機(jī)的D O點(diǎn)沒(méi)有輸出，造成轉(zhuǎn)鼓電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，只能采取臨時(shí)跨接繼電器方式啟動(dòng)離心機(jī)保證生產(chǎn)。但是這種方式下離心機(jī)完全沒(méi)有聯(lián)鎖保護(hù)，容易產(chǎn)生損壞的風(fēng)險(xiǎn)，因此決定改造為由DCS系統(tǒng)控制，以保證離心機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。本文主要講述我廠己二酸離心分離系統(tǒng)控制部分改造的方法和措施。

2 離心機(jī)控制系統(tǒng)的DCS改造

鑒于生產(chǎn)形勢(shì)嚴(yán)峻和以上存在的種種問(wèn)題，我們通過(guò)查閱霍尼韋爾的技術(shù)資料，并參考工作中的經(jīng)驗(yàn)，決定對(duì)離心機(jī)控制系統(tǒng)的控制方式進(jìn)行改造，改造定下來(lái)之后，就是改造方案的制定，應(yīng)用原有的霍尼韋爾DCS系統(tǒng)，改造部分包括利用原來(lái)P L C柜部分功能，供電系統(tǒng)改造，卡件的安裝，電纜的鋪設(shè)，邏輯的確定，系統(tǒng)調(diào)試等項(xiàng)目。

下面以設(shè)備號(hào)為S 2202的離心機(jī)作為例子進(jìn)行說(shuō)明，通過(guò)跟工藝溝通，以及對(duì)原有圖紙和程序的理解，確定了控制方案。其中P L C控制柜中需要保留的原件包括：測(cè)量旋轉(zhuǎn)電機(jī)速度、油泵電機(jī)速度、溫度檢測(cè)、液壓系統(tǒng)壓力、油流油壓的安全柵，以及電機(jī)電流的分配器。

首先，將接入P L C控制柜的信號(hào)全部解除，統(tǒng)計(jì)離心機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)DCS控制所需的控制點(diǎn)，以及對(duì)應(yīng)每個(gè)控制點(diǎn)的信號(hào)類型，將不符合DCS系統(tǒng)接受要求的信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成DCS系統(tǒng)所能接受的信號(hào)類型。實(shí)現(xiàn)DCS控制所需的信號(hào)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)信號(hào)類型統(tǒng)計(jì)表1。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)的信號(hào)類型和個(gè)數(shù)，由于DCS系統(tǒng)容量有限，這次相應(yīng)的分別在兩個(gè)HP M各增加D I卡一塊、D O卡一塊，以及相應(yīng)的配套接線端子板（F T A），鋪設(shè)信號(hào)電纜，將所有的信號(hào)接入對(duì)應(yīng)的通道上，與此同時(shí)，還重新配置了系統(tǒng)24 V D C電源，保證了供電系統(tǒng)的獨(dú)立穩(wěn)定。最后在DCS系統(tǒng)中把信號(hào)點(diǎn)相關(guān)信息進(jìn)行組態(tài)，包括點(diǎn)位號(hào)、單元、通道號(hào)、點(diǎn)描述、量程、報(bào)警值、工程單位等。

表1 DCS控制系統(tǒng)信號(hào)點(diǎn)表

3 控制系統(tǒng)邏輯的實(shí)現(xiàn)

參考P L C控制系統(tǒng)的圖紙，并結(jié)合實(shí)際的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)和工藝車間的需求，設(shè)計(jì)離心機(jī)的順序啟動(dòng)和聯(lián)鎖保護(hù)方案，并繪制邏輯示意圖，經(jīng)過(guò)交流討論后在DCS系統(tǒng)中按照邏輯圖進(jìn)行組態(tài)。圖1以主電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的邏輯示意圖作為例子，其中包括電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)就地指示，電機(jī)的啟動(dòng)條件和聯(lián)鎖停機(jī)條件，還包括電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)傳指示等。

接下來(lái)的工作就是按照邏輯圖，利用霍尼韋爾DCS系統(tǒng)的強(qiáng)大功能進(jìn)行邏輯的搭建。HP M中點(diǎn)分為兩類：一類是硬點(diǎn)，即模擬量輸入輸出點(diǎn)、數(shù)字量輸入輸出點(diǎn)；一類是軟點(diǎn)，比如RC點(diǎn)、RP點(diǎn)、L OG I C點(diǎn)、D C點(diǎn)等，控制邏輯主要采用邏輯點(diǎn)搭建，邏輯點(diǎn)（L OG I C P OI NT S）是HP M中非常重要、非常有用的軟點(diǎn)。邏輯點(diǎn)提供邏輯運(yùn)算及數(shù)據(jù)傳送功能，一個(gè)邏輯點(diǎn)中可包括多個(gè)邏輯運(yùn)算模塊，處理能力相當(dāng)于一到兩頁(yè)梯形圖所實(shí)現(xiàn)的功能。一個(gè)邏輯點(diǎn)由邏輯運(yùn)算塊、內(nèi)部標(biāo)志寄存器、內(nèi)部數(shù)值寄存器、用戶自定義說(shuō)明、輸入連接和輸出連接組成。

圖1 主電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的邏輯示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，四臺(tái)離心機(jī)從P L C控制系統(tǒng)改造為DCS控制系統(tǒng)，利用霍尼韋爾TPS系統(tǒng)強(qiáng)大的功能，解決了之前系統(tǒng)故障率高、故障查找困難的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，邏輯不斷完善，為單位節(jié)省了維修費(fèi)用，減少了停機(jī)檢修時(shí)間，也保證了安全運(yùn)行。這次改造達(dá)到了預(yù)期的效果，是一次學(xué)習(xí)的過(guò)程，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

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