葉華蓉(中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北 武漢 430000)

一、簡介

某公司聚烯烴4套裝置風(fēng)送系統(tǒng)采用壓縮氮氣輸送粉料和粒料，輸送的壓縮氮氣由壓縮機提供，粉料和粒料系統(tǒng)全部使用AERZENER的無油螺桿壓縮機，共計16臺，壓縮機為高壓電機，每臺壓縮機都有配套的低壓油霧分離器。設(shè)備整體供貨及控制系統(tǒng)集成為國內(nèi)一企業(yè)自行設(shè)計、安裝，控制采用SIEMENS公司S7-400系統(tǒng)與繼電器組合的控制方式。在實際生產(chǎn)運行中，聚丙烯裝置一臺粒料風(fēng)機出現(xiàn)操作員在控制室操作停機但壓縮機未停而PLC操作畫面顯示壓縮機停機的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致機組燒毀，造成了較大的經(jīng)濟損失。綜合現(xiàn)場各種因素分析，該設(shè)備的控制方案存在重大安全隱患，必須加以改造。

二、控制方案的隱患分析

整套輸送系統(tǒng)使用西門子的PLC控制系統(tǒng)[2]，而每臺壓縮機則單獨由繼電器搭建的控制盤進行控制，所有和機組控制有關(guān)的來自PLC和MCC的啟動/停止命令以及狀態(tài)指示信號都經(jīng)過現(xiàn)場控制盤送到MCC和PLC系統(tǒng)。在就地控制模式時，工藝人員可以在現(xiàn)場進行啟動、停止操作。圖一為原始繼電器搭建控制原理圖：

圖一：原始繼電器搭建控制原理圖

存在的問題和隱患：

1.高壓電機主電機的啟動、停止命令由PLC系統(tǒng)發(fā)送正脈沖信號到現(xiàn)場控制盤，然后由控制盤送至MCC高壓柜，低壓電機油霧分離器的啟動命令由PLC系統(tǒng)發(fā)送正脈沖信號，停止命令為負脈沖信號。其中主電機的啟動命令在控制盤內(nèi)由201、203號端子輸出，PLC發(fā)出的停車信號與現(xiàn)場停車信號（按鈕開關(guān)）、緊急停車信號（現(xiàn)場帶防護的拍停開關(guān)）三路匯總在控制盤內(nèi)由205、209號端子輸出。本次事故發(fā)生后，操作人員按“現(xiàn)場停車按鈕”和“緊急停車按鈕”都無法將設(shè)備的電源斷開，經(jīng)檢查為中間接線端子205、209松動，送出的停機信號無法到達MCC高壓柜，導(dǎo)致系統(tǒng)無法切斷電源停止設(shè)備，唯一的方法就是在MCC系統(tǒng)內(nèi)將壓縮機的電源斷開，給操作帶來風(fēng)險和不便。

2.送到PLC系統(tǒng)的壓縮機啟動、停止狀態(tài)信號取自控制盤內(nèi)的中間繼電器。當中間繼電器收到動作命令信號后，將信號反送給PLC系統(tǒng)，用來在PLC操作員界面上指示電機運行的狀態(tài)。此信號反應(yīng)的是現(xiàn)場控制盤內(nèi)的繼電器狀態(tài)，邏輯上和電機的狀態(tài)應(yīng)該是一致的，但在故障狀態(tài)下，并不真實反應(yīng)電機的實際工作狀態(tài)。比如控制柜與MCC之間的回路節(jié)點出現(xiàn)問題，就會出現(xiàn)控制室內(nèi)壓縮機的操作狀態(tài)和現(xiàn)場壓縮機的動作狀態(tài)不一致的情況，導(dǎo)致壓縮機空轉(zhuǎn)，因非正常操作導(dǎo)致出口壓力升高過載運行，使雙轉(zhuǎn)子嚙合，殼體因高溫損壞，每臺設(shè)備直接經(jīng)濟損失高達170多萬元。

3.此例PLC系統(tǒng)和現(xiàn)場控制盤組合控制方式中的多數(shù)邏輯控制功能依靠繼電器實現(xiàn)，未能充分利用PLC系統(tǒng)SOE的功能，在故障分析、診斷方面存在缺陷。

三、改造方案及實施

為了消除原始控制方案存在的隱患，也為了滿足石化行業(yè)控制系統(tǒng)的控制要求，使控制系統(tǒng)能夠真正做到安全可靠、保證生產(chǎn)的順利進行，因此，從以下幾個方面進行改造。

1.改造方案

本次改造既要保證繼電器控制系統(tǒng)的完好，又要保證所有信號的安全性和可靠性，因此，不取消原有系統(tǒng)之間的往來信號，僅通過增加PLC與MCC之間的信號以滿足控制的實際需求。

（1）將PLC發(fā)出的停車信號一分為二。由于到控制盤的停車信號需要參與其他邏輯，保留原有停車信號、增加兩對電纜將高壓電機和低壓油霧分離器的停車信號從PLC直接送往MCC，以確保MCC的停車信號真實可靠，保證現(xiàn)場設(shè)備與實際操作一致。

（2）增加MCC到PLC的“運行/停止”信號。將“運行”、“停止”信號直接從MCC送到PLC，取消現(xiàn)場控制盤的“運行/停止”信號，由MCC傳送過來的“運行”信號代替原有的“運行/停止”信號參與聯(lián)鎖控制，并在流程圖畫面進行顯示，以保證運行信號的真實性和可判斷性。

（3）在MCC綜保系統(tǒng)增加“聯(lián)鎖停車信號”和“現(xiàn)場停車信號”的區(qū)分功能，即保證了任何一個停止信號都能停壓縮機，又方便了操作停車或故障停車的原因查找。

以聚丙烯為例，上述改造需要增加的PLC和MCC之間的接線端子：

2.方案的實施

為了實現(xiàn)改進的控制方案，使系統(tǒng)具有友好的人機交互界面，需要從硬件和軟件兩方面實施。

（1）硬件實施

增加PLC和MCC直接的控制電纜和繼電器等相關(guān)設(shè)備。每臺設(shè)備需要給主電機和油霧分離器各自增加一對“停止”命令信號電纜，共計32對電纜。每臺設(shè)備需要給主電機增加兩對“運行/停止”指示信號，共計32對電纜。

實施前經(jīng)過工程計算需要敷設(shè)9000米電纜，為了確保質(zhì)量，需要在電纜穿管敷設(shè)前和敷設(shè)后對電纜進行絕緣、接地檢查；按照設(shè)計標準圖要求將電纜密封接頭安裝在儀表的進線口，安裝達到防爆要求；保證電纜在穿管和槽盒時不受損傷，做好盤柜布置并做好電纜標簽。

（2）軟件實施

由于各系統(tǒng)已經(jīng)正常運行，按照同一設(shè)備同一類型的點進入同一控制的原則進行備用通道的分配和查找，需要從同一控制器查找備用通道，在PLC系統(tǒng)內(nèi)增加32個DO點和32個DI點，分配并進行軟件的組態(tài)。同時需要對程序進行修改、下裝和調(diào)試。下圖為壓縮機修改后程序的控制功能模塊。

增加了“高壓MCC Running”DI1信號和“LCP Running”直接的邏輯關(guān)系，同時將DO信號“高壓MCC主電機”DO2和“低壓MCC油霧分離器”DO3送到MCC系統(tǒng)。

結(jié)束語

本次改造涉及到裝置中的16臺同類設(shè)備，在未對主題控制設(shè)備進行大范圍動改的基礎(chǔ)上，僅對信號控制源及控制指令的變更，消除了系統(tǒng)運行的安全隱患，工程施工量少，實施容易。目前國內(nèi)多家石化企業(yè)均應(yīng)用此控制方案，都存在類似的問題，在推廣應(yīng)用上應(yīng)有更大的空間。

[1]李展峰,鄒振裕.水廠的風(fēng)機控制系統(tǒng)改造中國給水排水2008.1第四卷第二期.

[2]黃義慧.湘鋼1#高爐電動風(fēng)機軟啟動控制系統(tǒng) 金屬材料與冶金工程2011.12第39卷第6期.