趙一娟

摘 要：宣鋼動力廠對煤氣加壓機系統(tǒng)實施PLC技術控制取代原采用的20世紀90年代智能化儀表設置，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性有很明顯的改善。

關鍵詞：可編程控制器 工控機 PLC 現(xiàn)場總線 煤氣加壓機

中圖分類號：TH6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05 （a）-0062-01

宣鋼焦爐煤氣“東氣西輸”工程，管道中途設置了煤氣加壓機，以滿足末端用戶壓力需求。煤氣加壓機是武漢鼓風機有限公司生產(chǎn)的D200-32型離心鼓風機。作為監(jiān)視、控制生產(chǎn)工藝的儀表自動化裝置，主要選用了20世紀90年代的智能化儀表。整個儀表系統(tǒng)基本具有檢測、控制、保護等功能，但由于產(chǎn)品技術上的局限性，仍然存在著以下不足：

（1）作為系統(tǒng)的重要參數(shù)煤氣出口壓力未采取自動控制方式，人工操作滯后大，不能準確、及時地跟隨壓力變化，造成壓力波動，影響用戶使用。

（2）連鎖保護功能不完善，且線路復雜，故障率高，不利于維護。加壓機潤滑系統(tǒng)的主輔油泵未實現(xiàn)聯(lián)鎖切換，若油壓突降會直接導致停車。

（3）各項工藝參數(shù)無歷史趨勢記錄，對機組的運行方式是否經(jīng)濟無法分析，發(fā)生故障后不便于查找原因。

根據(jù)目前PLC的現(xiàn)狀，由PLC構成的監(jiān)控系統(tǒng)完全可以應用到大型離心鼓風機控制中，并且能夠實現(xiàn)顯示、控制、報警、歷史趨勢、自動報表等功能，從而進一步提高生產(chǎn)效率、保障生產(chǎn)安全和降低工藝能耗。

1 系統(tǒng)控制改造總體思路

1.1 電控部分改造思路

宣鋼焦爐煤氣鼓風機驅動電機電源由施耐德公司生產(chǎn)的ATV38系列變頻器提供，通過4～20 mA信號來控制變頻器輸出頻率，改變電機及鼓風機轉速，進一步改變系統(tǒng)煤氣供出量。控制變頻器轉速的4～20 mA信號由武漢市精達儀表廠生產(chǎn)的XMT5000系列儀表控制，采用手動給定信號。這次改造，把電控系統(tǒng)，尤其是變頻器操作和指示全部引入工控機操作界面，由PLC集中控制，不在單獨設置電氣操作柜。

電控部分對兩個環(huán)節(jié)進行改動，一是把變頻器起、停信號，變頻器轉速的4～20 mA信號等由操作臺按鈕改為PLC程序控制，如圖1中，變頻器4～20 mA接受信號端子AI2與PLC輸出卡件相接，轉速反饋信號AO1也發(fā)給PLC輸入卡件。二是對變頻器的運行即鼓風機電機的運行與系統(tǒng)壓力實現(xiàn)連鎖，利用PID調節(jié)，根據(jù)煤氣系統(tǒng)管網(wǎng)壓力自動調整，實現(xiàn)自動控制。

1.2 控制系統(tǒng)改造思路

充分利用西門子S7-300產(chǎn)品功能特點和STEP7、WINCC編程軟件，結合煤氣加壓機系統(tǒng)需要，實現(xiàn)控制系統(tǒng)最大自動化，保證設備安全穩(wěn)定運行。

2 控制方案

2.1 硬件配置

2#加壓機選用西門子S7-300系列，S7-300屬于模塊式PLC，主要由機架、CPU 模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設備組成。S7-300的CPU模塊（簡稱為CPU）都有一個編程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一個MPI（多點接口）網(wǎng)絡或DP網(wǎng)絡。只需要擴展一個機架，可以使用價格便宜的IM 365接口模塊對。數(shù)字量模塊從0號機架的4號槽開始，每個槽位分配4個字節(jié)的地址，32個I/O點。模擬量模塊一個通道占一個字地址。從IB256 開始，給每一個模擬量模塊分配8個字。

2.2 軟件設置

（1）流程圖畫面。

流程圖畫面是煤氣加壓站主畫面，包括整個煤氣加壓系統(tǒng)三臺機組和系統(tǒng)總流程。在該畫面中，能夠顯示煤氣加壓站總的入口壓力和溫度，出口壓力和溫度，出口瞬間流量和流量累計，還能顯示每臺壓縮機運行狀態(tài)，包括每臺機組出口壓力、各部分軸承溫度、振動數(shù)值、開機次數(shù)、累計運行時間以及變頻器運行狀態(tài)。在主畫面中，有9個按鈕，即：流程、1#機、2#機、3#機、報警、趨勢、報表、圖例、幫助。通過點按按鈕，可以切換到相應畫面，完成其它操作和監(jiān)視任務。

（2）報警畫面

通過主畫面“報警”按鈕，切換到報警畫面。在報警畫面中，有系統(tǒng)參數(shù)報警信息，如供水壓力、煤氣總進口壓力、煤氣總出口壓力及CO含量等，也有各機組自身運行狀態(tài)報警信息。通過報警畫面，還可以對報警音響進行“試音”和“消音”。對于報警信息，系統(tǒng)還設置了“報警歸檔”畫面，通過報警畫面中“報警記錄”按鈕，可以進入“報警歸檔”畫面。報警歸檔是通過WINCC組件報警存檔編輯器組態(tài)而成，在報警歸檔畫面中，按發(fā)生順序記錄了各項報警事項和操作事項。這些資料記載真實反應各種報警和操作，在發(fā)生事故等異常情況，便于分析原因，采取措施，保證設備在良好狀態(tài)運行。

（3）趨勢畫面

通過主畫面“趨勢”按鈕，進入趨勢畫面。趨勢畫面是利用WINCC組件變量存檔工具實現(xiàn)的，通過變量過程值存檔，以曲線形式顯示變量過程值，形成變量趨勢曲線。在趨勢畫面中，顯示公共變量即：煤氣入口/出口溫度、煤氣入口/出口壓力、水壓及CO含量隨時間變化趨勢，并且根據(jù)要求，可以選擇不同時間段的變量趨勢。

3 運行效果

該系統(tǒng)自投運至今一直運行穩(wěn)定，提高了控制水平，徹底解決了2#煤氣加壓機系統(tǒng)存在的問題，減輕了操作人員的勞動強度，減少了維護的難度，取得了良好的效果。endprint

摘 要：宣鋼動力廠對煤氣加壓機系統(tǒng)實施PLC技術控制取代原采用的20世紀90年代智能化儀表設置，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性有很明顯的改善。

關鍵詞：可編程控制器 工控機 PLC 現(xiàn)場總線 煤氣加壓機

中圖分類號：TH6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05 （a）-0062-01

宣鋼焦爐煤氣“東氣西輸”工程，管道中途設置了煤氣加壓機，以滿足末端用戶壓力需求。煤氣加壓機是武漢鼓風機有限公司生產(chǎn)的D200-32型離心鼓風機。作為監(jiān)視、控制生產(chǎn)工藝的儀表自動化裝置，主要選用了20世紀90年代的智能化儀表。整個儀表系統(tǒng)基本具有檢測、控制、保護等功能，但由于產(chǎn)品技術上的局限性，仍然存在著以下不足：

（1）作為系統(tǒng)的重要參數(shù)煤氣出口壓力未采取自動控制方式，人工操作滯后大，不能準確、及時地跟隨壓力變化，造成壓力波動，影響用戶使用。

（2）連鎖保護功能不完善，且線路復雜，故障率高，不利于維護。加壓機潤滑系統(tǒng)的主輔油泵未實現(xiàn)聯(lián)鎖切換，若油壓突降會直接導致停車。

（3）各項工藝參數(shù)無歷史趨勢記錄，對機組的運行方式是否經(jīng)濟無法分析，發(fā)生故障后不便于查找原因。

根據(jù)目前PLC的現(xiàn)狀，由PLC構成的監(jiān)控系統(tǒng)完全可以應用到大型離心鼓風機控制中，并且能夠實現(xiàn)顯示、控制、報警、歷史趨勢、自動報表等功能，從而進一步提高生產(chǎn)效率、保障生產(chǎn)安全和降低工藝能耗。

1 系統(tǒng)控制改造總體思路

1.1 電控部分改造思路

宣鋼焦爐煤氣鼓風機驅動電機電源由施耐德公司生產(chǎn)的ATV38系列變頻器提供，通過4～20 mA信號來控制變頻器輸出頻率，改變電機及鼓風機轉速，進一步改變系統(tǒng)煤氣供出量。控制變頻器轉速的4～20 mA信號由武漢市精達儀表廠生產(chǎn)的XMT5000系列儀表控制，采用手動給定信號。這次改造，把電控系統(tǒng)，尤其是變頻器操作和指示全部引入工控機操作界面，由PLC集中控制，不在單獨設置電氣操作柜。

電控部分對兩個環(huán)節(jié)進行改動，一是把變頻器起、停信號，變頻器轉速的4～20 mA信號等由操作臺按鈕改為PLC程序控制，如圖1中，變頻器4～20 mA接受信號端子AI2與PLC輸出卡件相接，轉速反饋信號AO1也發(fā)給PLC輸入卡件。二是對變頻器的運行即鼓風機電機的運行與系統(tǒng)壓力實現(xiàn)連鎖，利用PID調節(jié)，根據(jù)煤氣系統(tǒng)管網(wǎng)壓力自動調整，實現(xiàn)自動控制。

1.2 控制系統(tǒng)改造思路

充分利用西門子S7-300產(chǎn)品功能特點和STEP7、WINCC編程軟件，結合煤氣加壓機系統(tǒng)需要，實現(xiàn)控制系統(tǒng)最大自動化，保證設備安全穩(wěn)定運行。

2 控制方案

2.1 硬件配置

2#加壓機選用西門子S7-300系列，S7-300屬于模塊式PLC，主要由機架、CPU 模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設備組成。S7-300的CPU模塊（簡稱為CPU）都有一個編程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一個MPI（多點接口）網(wǎng)絡或DP網(wǎng)絡。只需要擴展一個機架，可以使用價格便宜的IM 365接口模塊對。數(shù)字量模塊從0號機架的4號槽開始，每個槽位分配4個字節(jié)的地址，32個I/O點。模擬量模塊一個通道占一個字地址。從IB256 開始，給每一個模擬量模塊分配8個字。

2.2 軟件設置

（1）流程圖畫面。

流程圖畫面是煤氣加壓站主畫面，包括整個煤氣加壓系統(tǒng)三臺機組和系統(tǒng)總流程。在該畫面中，能夠顯示煤氣加壓站總的入口壓力和溫度，出口壓力和溫度，出口瞬間流量和流量累計，還能顯示每臺壓縮機運行狀態(tài)，包括每臺機組出口壓力、各部分軸承溫度、振動數(shù)值、開機次數(shù)、累計運行時間以及變頻器運行狀態(tài)。在主畫面中，有9個按鈕，即：流程、1#機、2#機、3#機、報警、趨勢、報表、圖例、幫助。通過點按按鈕，可以切換到相應畫面，完成其它操作和監(jiān)視任務。

（2）報警畫面

通過主畫面“報警”按鈕，切換到報警畫面。在報警畫面中，有系統(tǒng)參數(shù)報警信息，如供水壓力、煤氣總進口壓力、煤氣總出口壓力及CO含量等，也有各機組自身運行狀態(tài)報警信息。通過報警畫面，還可以對報警音響進行“試音”和“消音”。對于報警信息，系統(tǒng)還設置了“報警歸檔”畫面，通過報警畫面中“報警記錄”按鈕，可以進入“報警歸檔”畫面。報警歸檔是通過WINCC組件報警存檔編輯器組態(tài)而成，在報警歸檔畫面中，按發(fā)生順序記錄了各項報警事項和操作事項。這些資料記載真實反應各種報警和操作，在發(fā)生事故等異常情況，便于分析原因，采取措施，保證設備在良好狀態(tài)運行。

（3）趨勢畫面

通過主畫面“趨勢”按鈕，進入趨勢畫面。趨勢畫面是利用WINCC組件變量存檔工具實現(xiàn)的，通過變量過程值存檔，以曲線形式顯示變量過程值，形成變量趨勢曲線。在趨勢畫面中，顯示公共變量即：煤氣入口/出口溫度、煤氣入口/出口壓力、水壓及CO含量隨時間變化趨勢，并且根據(jù)要求，可以選擇不同時間段的變量趨勢。

3 運行效果

該系統(tǒng)自投運至今一直運行穩(wěn)定，提高了控制水平，徹底解決了2#煤氣加壓機系統(tǒng)存在的問題，減輕了操作人員的勞動強度，減少了維護的難度，取得了良好的效果。endprint

摘 要：宣鋼動力廠對煤氣加壓機系統(tǒng)實施PLC技術控制取代原采用的20世紀90年代智能化儀表設置，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性有很明顯的改善。

關鍵詞：可編程控制器 工控機 PLC 現(xiàn)場總線 煤氣加壓機

中圖分類號：TH6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05 （a）-0062-01

宣鋼焦爐煤氣“東氣西輸”工程，管道中途設置了煤氣加壓機，以滿足末端用戶壓力需求。煤氣加壓機是武漢鼓風機有限公司生產(chǎn)的D200-32型離心鼓風機。作為監(jiān)視、控制生產(chǎn)工藝的儀表自動化裝置，主要選用了20世紀90年代的智能化儀表。整個儀表系統(tǒng)基本具有檢測、控制、保護等功能，但由于產(chǎn)品技術上的局限性，仍然存在著以下不足：

（1）作為系統(tǒng)的重要參數(shù)煤氣出口壓力未采取自動控制方式，人工操作滯后大，不能準確、及時地跟隨壓力變化，造成壓力波動，影響用戶使用。

（2）連鎖保護功能不完善，且線路復雜，故障率高，不利于維護。加壓機潤滑系統(tǒng)的主輔油泵未實現(xiàn)聯(lián)鎖切換，若油壓突降會直接導致停車。

（3）各項工藝參數(shù)無歷史趨勢記錄，對機組的運行方式是否經(jīng)濟無法分析，發(fā)生故障后不便于查找原因。

根據(jù)目前PLC的現(xiàn)狀，由PLC構成的監(jiān)控系統(tǒng)完全可以應用到大型離心鼓風機控制中，并且能夠實現(xiàn)顯示、控制、報警、歷史趨勢、自動報表等功能，從而進一步提高生產(chǎn)效率、保障生產(chǎn)安全和降低工藝能耗。

1 系統(tǒng)控制改造總體思路

1.1 電控部分改造思路

宣鋼焦爐煤氣鼓風機驅動電機電源由施耐德公司生產(chǎn)的ATV38系列變頻器提供，通過4～20 mA信號來控制變頻器輸出頻率，改變電機及鼓風機轉速，進一步改變系統(tǒng)煤氣供出量?？刂谱冾l器轉速的4～20 mA信號由武漢市精達儀表廠生產(chǎn)的XMT5000系列儀表控制，采用手動給定信號。這次改造，把電控系統(tǒng)，尤其是變頻器操作和指示全部引入工控機操作界面，由PLC集中控制，不在單獨設置電氣操作柜。

電控部分對兩個環(huán)節(jié)進行改動，一是把變頻器起、停信號，變頻器轉速的4～20 mA信號等由操作臺按鈕改為PLC程序控制，如圖1中，變頻器4～20 mA接受信號端子AI2與PLC輸出卡件相接，轉速反饋信號AO1也發(fā)給PLC輸入卡件。二是對變頻器的運行即鼓風機電機的運行與系統(tǒng)壓力實現(xiàn)連鎖，利用PID調節(jié)，根據(jù)煤氣系統(tǒng)管網(wǎng)壓力自動調整，實現(xiàn)自動控制。

1.2 控制系統(tǒng)改造思路

充分利用西門子S7-300產(chǎn)品功能特點和STEP7、WINCC編程軟件，結合煤氣加壓機系統(tǒng)需要，實現(xiàn)控制系統(tǒng)最大自動化，保證設備安全穩(wěn)定運行。

2 控制方案

2.1 硬件配置

2#加壓機選用西門子S7-300系列，S7-300屬于模塊式PLC，主要由機架、CPU 模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設備組成。S7-300的CPU模塊（簡稱為CPU）都有一個編程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一個MPI（多點接口）網(wǎng)絡或DP網(wǎng)絡。只需要擴展一個機架，可以使用價格便宜的IM 365接口模塊對。數(shù)字量模塊從0號機架的4號槽開始，每個槽位分配4個字節(jié)的地址，32個I/O點。模擬量模塊一個通道占一個字地址。從IB256 開始，給每一個模擬量模塊分配8個字。

2.2 軟件設置

（1）流程圖畫面。

流程圖畫面是煤氣加壓站主畫面，包括整個煤氣加壓系統(tǒng)三臺機組和系統(tǒng)總流程。在該畫面中，能夠顯示煤氣加壓站總的入口壓力和溫度，出口壓力和溫度，出口瞬間流量和流量累計，還能顯示每臺壓縮機運行狀態(tài)，包括每臺機組出口壓力、各部分軸承溫度、振動數(shù)值、開機次數(shù)、累計運行時間以及變頻器運行狀態(tài)。在主畫面中，有9個按鈕，即：流程、1#機、2#機、3#機、報警、趨勢、報表、圖例、幫助。通過點按按鈕，可以切換到相應畫面，完成其它操作和監(jiān)視任務。

（2）報警畫面

通過主畫面“報警”按鈕，切換到報警畫面。在報警畫面中，有系統(tǒng)參數(shù)報警信息，如供水壓力、煤氣總進口壓力、煤氣總出口壓力及CO含量等，也有各機組自身運行狀態(tài)報警信息。通過報警畫面，還可以對報警音響進行“試音”和“消音”。對于報警信息，系統(tǒng)還設置了“報警歸檔”畫面，通過報警畫面中“報警記錄”按鈕，可以進入“報警歸檔”畫面。報警歸檔是通過WINCC組件報警存檔編輯器組態(tài)而成，在報警歸檔畫面中，按發(fā)生順序記錄了各項報警事項和操作事項。這些資料記載真實反應各種報警和操作，在發(fā)生事故等異常情況，便于分析原因，采取措施，保證設備在良好狀態(tài)運行。

（3）趨勢畫面

通過主畫面“趨勢”按鈕，進入趨勢畫面。趨勢畫面是利用WINCC組件變量存檔工具實現(xiàn)的，通過變量過程值存檔，以曲線形式顯示變量過程值，形成變量趨勢曲線。在趨勢畫面中，顯示公共變量即：煤氣入口/出口溫度、煤氣入口/出口壓力、水壓及CO含量隨時間變化趨勢，并且根據(jù)要求，可以選擇不同時間段的變量趨勢。

3 運行效果

該系統(tǒng)自投運至今一直運行穩(wěn)定，提高了控制水平，徹底解決了2#煤氣加壓機系統(tǒng)存在的問題，減輕了操作人員的勞動強度，減少了維護的難度，取得了良好的效果。endprint