運用CENTUM VP系統(tǒng)順控SFC模塊實現(xiàn)壓縮機桿沉降最大最小值精確統(tǒng)計

黃軍政，張 磊，張彥軍，葉 琳

（新疆石油獨山子石化分公司 信息網(wǎng)絡公司 乙烯儀表車間，新疆維吾爾自治區(qū) 克拉瑪依 833600）

某裝置氫氣壓縮機采用往復式，其活塞桿由于設計上存在的機械原因，在往復運動過程中伴有微小的上下運動。為了掌握活塞桿支撐環(huán)磨損情況，儀表在活塞桿上方安裝了本特利3500位移探頭，通過測量探頭與活塞桿間隙值的變化，判斷支撐環(huán)磨損情況。通過設置報警值和聯(lián)鎖值，一旦間隙值超過聯(lián)鎖值，則立即觸發(fā)聯(lián)鎖停車檢修。同時，本特利3500將所有桿沉降值以MODBUS通訊[3]傳至DCS顯示，本文中DCS使用的是CENTUM VP系統(tǒng)。

圖1 桿沉降安裝示意圖Fig.1 Installation diagram of rod settlement

1 壓縮機桿沉降間隙測量值統(tǒng)計問題（1）的提出

對于6個氣缸中往復運動的6個活塞桿來講，儀表對應桿沉降RDI61006～RDI61006用來測量每個活塞桿往復運行時的上下移動情況，其測量值可以作為判斷壓縮機體的活塞桿支撐導向環(huán)磨損量大小的依據(jù)，如圖1所示，右側有轉動輪和連桿，轉動輪轉動時連桿帶動支撐導向環(huán)環(huán)繞的活塞桿來回往復運動。

為了掌握桿沉降測量值在整個壓縮機運行期間的變化情況，工藝、儀表都十分重視桿沉降測量值的趨勢變化。但是，僅靠人工觀察桿沉降測量長趨勢圖（其中，包括從壓縮機開機到下次停機，整個運行期間的趨勢變化），非常不方便而且容易遺漏，效果很不好。

于是儀表人員設想：如果對桿沉降測量值最大值、最小值進行觀察，將會避免遺漏，同時也非常方便。如果測量值最大值、最小值超過限定的初始最大值、最小值，就說明活塞桿周圍的部件發(fā)生了磨損或者儀表測量誤差變大。隨著壓縮機的繼續(xù)運行，這些最大值、最小值將不斷被突破。當工藝、儀表因為6個桿沉降測量值的其中之一或者幾個過大對壓縮機進行停機檢修時，又將會面對兩種情況：一是該沉降值儀表測量誤差太大，支撐環(huán)實際磨損值并不大，需要儀表進行檢修來減小測量誤差；二是儀表測量值精確，但因為壓縮機體的活塞桿支撐環(huán)磨損導致壓縮機桿沉降波動幅度太大，此時需要鉗工對該支撐環(huán)進行更換。由此可見，對桿沉降測量值及其最大值、最小值與鉗工支撐環(huán)實測值的分析，對于壓縮機檢修具有重大的指導意義。儀表人員需針對桿沉降測量最大值、最小值統(tǒng)計的實現(xiàn)，提出具體方案。

2 關于問題（1）的解決方案解析

如上文所述，雖然RDI61001～61006這6個桿沉降測量值在DCS上都有長趨勢，而且每個桿沉降瞬時測量值都有壓縮機剛啟動時所呈現(xiàn)的初始最大、最小值。但是，瞬時測量值是否超出最初限定的最大值、最小值和不斷被突破的最大值、最小值，僅靠肉眼觀察非常不便。因此，儀表人員決定采取軟件編程方法，實時將讀出的測量值進行比較，隨時將最新的最大、最小值用CENTUM VP軟儀表顯示出來。

經(jīng)過對常用的DCS控制模塊進行全面對比和綜合考慮，儀表人員決定利用SFCSW模塊[2]的編程功能和組態(tài)功能完成對壓縮機桿沉降測量數(shù)據(jù)的采集，然后實時完成最大、最小值運算和顯示功能。

首先，重點介紹利用SFCSW模塊實現(xiàn)桿沉降數(shù)據(jù)采集并進行比較，從而產(chǎn)生最大、最小值的編程步驟（簡稱步驟A）。

假設：某塊桿沉降測量儀表位號為RDI101，先以該表為例說明如下：

1）為桿沉降RDI101指定別名：RDI101。

2）將RDI101的最大值定義為%.AZDZ，并將其初值設定為200；將RDI101的最小值定義為%.AZXZ，并將其初值設定為100。

3）將RDI101.PV賦予變量%.A。

4）每次將變量%.A與當時的最大、最小值比較，若不超出，最大、最小值不變；若超出，則產(chǎn)生新的最大、最小值。

5）重復第3步至第4步。

3 壓縮機桿沉降間隙測量值統(tǒng)計問題（2）的提出

經(jīng)過對一段時間以來程序運行結果的觀察，儀表人員發(fā)現(xiàn)：有些最大、最小值的趨勢長時間呈一條直線，而且不發(fā)生改變，而桿沉降瞬時測量值卻總是在最大、最小值之間做微小變化。

這就出現(xiàn)了一個新的問題：桿沉降測量值的最大、最小值的產(chǎn)生由比較而來，可是它是否頻繁出現(xiàn)卻不一定，也許只出現(xiàn)過一次。雖然由于各種原因（有些甚至可能是因為工藝運行期間的某些偶然因素）這些最大值或最小值可能很大或者很小，但在時間上出現(xiàn)的頻率卻很低（甚至可能只出現(xiàn)一次），不具備代表性。但是這些不具備代表性卻很大或很小的值的存在，使得真正頻繁出現(xiàn)、具有代表性，甚至接近已得到的最大、最小值被屏蔽而不能顯示出來。而儀表人員希望這些最大值、最小值在整個壓縮機運行期間能夠頻繁出現(xiàn)，具有代表性，并能夠真實反映支撐環(huán)的磨損量。

前期編程人員在意識到以上弊端后，采取的措施是將該比較程序在定期運行一段時間以后，使程序停止運行，然后再重新運行起來。這樣做是為了使最大值、最小值在重新運行時初始化，從而能夠得到所有最大、最小值，尤其是具有代表性的那些值。

4 關于問題（2）的解決方案解析

考慮到以上分析中提到的最大、最小值的代表性問題，將按步驟A編寫的比較程序進行進一步的修改，使得最大、最小值在程序整個運行期間，每隔一段規(guī)定時間自動初始化，并以初始值繼續(xù)參與比較過程，以得到具有代表性的所有最大、最小值。具體是利用TM計時器模塊的“CTUP”，即計時器達到計時上限的標志。當出現(xiàn)這一標志時，將最大、最小值初始化。

具體處理體現(xiàn)在對編程步驟（A）的修改上，修改后變?yōu)椴襟E（B），具體如下：

1）為桿沉降RDI101指定別名：RDI101。

2）定義TM001計時器模塊。

3）定義TM001計時器計時上限。

4）將RDI101的最大值定義為%.AZDZ，并將其初值定義為200；將RDI101的最小值定義為%.AZXZ，并將其初值定義為100。

5）編寫if語句，如果計時器TM001.BSTS出現(xiàn)“達到上限”“停止”或“暫?！睜顟B(tài)時，使得計時器TM001繼續(xù)運行。

6）判斷計時器是否到達CTUP狀態(tài)，即計時器到達上限值。如果是CTUP狀態(tài)，將%.AZDZ初始值重新定義為200；將%.AZXZ初始值重新定義為100。

7）將RDI101.PV賦予變量%.A。

8）每次將變量%.A與當時的最大、最小值比較，若不超出，最大、最小值不變；若超出，則產(chǎn)生新的最大、最小值。

9）重復第5步至第8步。

5 SFCSW模塊介紹

在給出SFCSW組態(tài)過程及代碼之前，首先介紹一下該模塊。SFCSW模塊是順序控制模塊SFC的一種。SFC模塊是定義順控控制動作的圖解性程序設計語言，包括三位置開關型-SFCSW、按鈕型-SFCPB、模擬型-SFCAS 3種類型。SFC模塊是FCS[1]（DCS現(xiàn)場控制站）的控制功能之一。它在規(guī)模稍微大一點的順控控制、設備控制中使用，能夠使工程進程管理變得更為容易。SFC模塊使用步、移動、連接線3個要素記述程序內(nèi)容，而SFC模塊的每一個“步”中，可由SEBOL[2]順控表或邏輯圖編寫程序完成各種功能。

5.1 SFCSW組態(tài)方案介紹

為了實現(xiàn)以上確定的數(shù)據(jù)采集和處理方案，具體實施時，首先在CENTUM VP系統(tǒng)中按路徑：SYSTEM VIEW--PROJECT--FCS--FUNCTION BLOCK到達并打開CONTROL DRAWING窗口，在窗口中建立SFCSW模塊；然后在SFCSW模塊的變量定義窗口（data item definition）中定義在程序編輯中使用的變量；最后在SFCSW模塊的SFC編輯窗口（Edit SFC）中寫入編好的SEBOL程序。

圖2 示意編程代碼圖Fig.2 Shows the programming code diagram

按步驟（B）中的思路編寫程序，產(chǎn)生如圖2所示編碼。下裝運行后，程序每秒讀取桿沉降值并參與比較運算；每20 s又對最大、最小值進行初始化，然后繼續(xù)參與比較運算。模塊在“RUN”狀態(tài)將會一直如此運算下去。這里需要介紹一下程序中使用的ALIAS命令，在SEBOL程序中參與邏輯運算的位號必須是由ALIAS[2]命令將實際位號變更后的別名（可相同也可不同），才能參與邏輯運算。

在SFCSW模塊中，針對6個桿沉降測量值按步驟（B）編寫程序，逐個換算出6個桿沉降的最大、最小值，再分別定義12個PVI模塊將其引出并顯示出來。按著設計好的工程單位和量程組好每一塊軟表，通過畫面鏈接將需要的值顯示出來。如有需要還可增加相應趨勢,如報警甚至桿沉降上下波動幅度的顯示（將同一活塞桿的最大值和最小值做差值運算并用PVI模塊顯示在畫面上）等功能。

5.2 關于程序使用的幾個說明

首先，為了實現(xiàn)SFCSW模塊的功能，在程序下裝完畢后，需將模塊投用起來。但是在修改程序后，重新下裝時，必須將模塊程序打到“STOP”狀態(tài)，否則不能下裝。

其次，本文中提供的程序中，假設每20 s初始化1次最大、最小值，因此TM001.PH設為20。在實際編程時，應該結合實際情況選擇合適的TM001.PH值。因為DCS系統(tǒng)的掃描周期為1 s，即每秒讀取1次桿沉降值。在SFCSW模塊投入“自動”模式時，每秒都要進行比較運算，都會有機會產(chǎn)生新的最大、最小值。

6 結束語

橫河CS 3000系統(tǒng)的SFCSW模塊，在先進控制、超馳控制、裝置平穩(wěn)率計算等許多方面都有廣泛應用。筆者應用SFCSW模塊在實現(xiàn)數(shù)據(jù)比較、數(shù)值換算方面已經(jīng)做了一些有益的嘗試，希望對大家有一定的啟發(fā)作用。