楊東升

摘要：本文介紹了利用SIEMENSS7系列PLC實現(xiàn)壓縮機潤滑油站控制的方案設(shè)計及現(xiàn)場應(yīng)用情況，論述了油站信號的處理方法與DCS系統(tǒng)的信號聯(lián)鎖以及計算機通訊網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)。

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

1 引言

近年來，我國目前大中型化工廠工藝生產(chǎn)系統(tǒng)基本采用計算機控制系統(tǒng)，控制方式已由過去的儀表、繼電器或計算機單機小系統(tǒng)轉(zhuǎn)向了整個生產(chǎn)線的計算機集中操作與分散控制，但目前國內(nèi)隨主機配套的潤滑油站電控產(chǎn)品，大多還停留在過去傳統(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現(xiàn)電控與聯(lián)鎖保護，存在著諸如可靠性低、聯(lián)鎖保護功能少及故障率高等許多問題；與計算機全線監(jiān)控系統(tǒng)的信號聯(lián)鎖很少甚至沒有，影響了現(xiàn)場巡檢、中控集中操作管理；且在實際使用過程中，由于現(xiàn)場情況的變化，使得傳統(tǒng)方式下的控制柜安裝與調(diào)試存在較大難度。針對這種情況，我們采用可編程控制器(PLC)對潤滑油站進行控制，在實際生產(chǎn)中應(yīng)用，取得了較為滿意的應(yīng)用效果。

2 潤滑油站系統(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4萬噸，計算機監(jiān)控采用浙大中控自動化有限公司生產(chǎn)的JX-300X集散控制系統(tǒng) (DCS)實現(xiàn)。該工藝生產(chǎn)系統(tǒng)有兩個壓縮機潤滑油站：循環(huán)氫壓縮機、解析氣壓縮機油站。

2.1 循環(huán)氫壓縮機潤滑油站

循環(huán)氫壓縮機在其前后軸承各設(shè)置了一個潤滑油站，用強制循環(huán)給油方式進行潤滑。每個供油站備有1臺高壓泵和2臺低壓泵，兩個潤滑油站由一套PLC系統(tǒng)控制。

電機及壓縮機主要參數(shù)如下：

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

壓縮機：型號DW 2.2/15～102轉(zhuǎn)速373r/min，輸入功率355kW，傳遞功率355kW。

為了保護壓縮機及主電機的安全運行，也設(shè)置了強制潤滑油站，各備有2臺低壓泵，兩個潤滑油站由一套PLC系統(tǒng)控制。

2.2 解析氣壓縮機潤滑油站

電機及壓縮機主要參數(shù)如下：

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

壓縮機：型號DW 1.53/81～102轉(zhuǎn)速331r/min 輸入功率315kW 傳遞功率315kW。

為了保護壓縮機及主電機的安全運行，也設(shè)置了強制潤滑油站，各備有2臺低壓泵，兩個潤滑油站由一套PLC系統(tǒng)控制。

為了確保壓縮機設(shè)備的安全運行，提高系統(tǒng)的可靠性，我們采用以SIEMENS公司S7PLC為主控器開發(fā)的潤滑油站控制系統(tǒng)，實現(xiàn)壓縮機及主電機潤滑油站電氣控制及聯(lián)鎖保護。

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

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

3 控制系統(tǒng)的組成及功能

3.1 潤滑油站提供給JX-300X的信號

1)備妥信號2)允許啟動信號 3)聯(lián)鎖停車信號

3.2 JX-300X提供給潤滑油站的信號啟/停信號

3.3 信號的處理

3.3.1 備妥信號

包括以下內(nèi)容：

1)“集中/機旁”控制方式中選擇開關(guān)置于“集中”位置；

2)總電源空氣開關(guān)的輔助接點閉合；

3)控制電源空氣開關(guān)的輔助接點閉合；

4)油泵主回路空氣開關(guān)的輔助接點閉合。

3.3.2 允許啟動信號

“允許啟動信號”應(yīng)由以下幾個條件組成：

1)高壓壓力建立并達到整定值；

2)低壓壓力建立并達到整定值；

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

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

由于在本控制系統(tǒng)中采用了功能強、靈活性大的PLC，因此，我們也將壓縮機的保護功能編制到系統(tǒng)中。如在壓縮機油站系統(tǒng)中，我們將壓縮機溫度的上限報警信號引入聯(lián)鎖停車中；將電機軸承溫度上限報警信號引入聯(lián)鎖停車中?？紤]到油壓波動情況以及溫度檢測出現(xiàn)瞬時干擾，對于跳閘信號，我們對其加以10s延時后再送出。

3.3.4 備泵控制

低壓備用泵的自動投運，一般是利用壓力信號來處理的，包括備泵起動壓力信號及備泵停止壓力信號，當(dāng)油壓低于備泵起動壓力值時，啟動備泵；當(dāng)油壓高于備泵停止壓力值時，關(guān)閉備泵。

3.4 其他要點

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

由于DCS系統(tǒng)的SSR輸出模板普遍存在漏電流過大，致使信號關(guān)斷時仍存在電壓，因此，由JX-300X系統(tǒng)發(fā)送的油站啟停信號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，可單獨使用潤滑油站控制系統(tǒng)，但控制系統(tǒng)具備良好的開放性及網(wǎng)絡(luò)功能，可根據(jù)用戶的實際需求，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個站點的MPI控制網(wǎng)絡(luò)，將現(xiàn)場油站信號參數(shù)引入中控室的上位監(jiān)控系統(tǒng)。

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

1)IBMPC兼容機；

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“全局數(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MPI站，其傳輸速度為187.5bps，且其相鄰的MPI站點的距離最大可為9100m，(使用10個中繼器)。

在使用過程中，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，會出現(xiàn)干擾，引起通訊錯誤，因此通訊電纜應(yīng)單獨敷設(shè)，以提高系統(tǒng)的可靠性。

4 上位監(jiān)控系統(tǒng)

上位監(jiān)控計算機采用PC總線工控機，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。通過數(shù)據(jù)通訊對各油站數(shù)據(jù)進行檢測，并在上位機上實時顯示當(dāng)前運行狀態(tài)，以便操作員對現(xiàn)場情況隨時進行處理。

5 工程師工作站

為便于今后系統(tǒng)維護及監(jiān)控，如對現(xiàn)場PLC控制柜中的程序進行修改、下裝等工作，我們利用公司原有的一臺DELL Pentinum166MHz商用機，配置CP5411通訊卡，聯(lián)入MPI網(wǎng)，成為一個在線工程師工作站，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)符號編輯器，用于定義符號名稱、數(shù)據(jù)類型等； 3)硬件組態(tài)，用于為自動化系統(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)、語句表(STL)和功能塊(FBD)任何一種來編寫程序，并進行在線調(diào)試及監(jiān)控。

6結(jié)語

通過在我公司工藝生產(chǎn)系統(tǒng)上采用可編程控制器實現(xiàn)壓縮機潤滑油站控制的實踐證明，它與以往的繼電器控制柜相比，可靠性及擴展性有了很大的提高，取得了較好的應(yīng)用效果。在運行過程中,減少了操作人員的勞動強度。經(jīng)過這兩年多的運行,除了設(shè)備的機械故障外,基本上沒有出現(xiàn)控制上面的問題,完全符合設(shè)計要求。