高會乾

【摘要】羅克韋爾自動化在化工領(lǐng)域的應用日益廣泛，各類控制系統(tǒng)的使用相對成熟，本文主要以羅克韋爾自動化在稀有氣體回收工藝流程中的干燥脫水流程應用為例，介紹相關(guān)的工藝流程、控制原理、控制程序等內(nèi)容。干燥脫水是整個工藝流程的一個重要中間環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】羅克韋爾自動化；干燥脫水；RSlogix5000；Factory View SE；順控

近年來，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展壯大，隨之而來的環(huán)境問題和稀有資源回收利用等越來越受到關(guān)注，尤其是石化行業(yè)，在工藝流程中很多稀有氣體需要回收再利用，這樣既能減少資源浪費，又可以防止其排放到大氣中造成環(huán)境的污染，一舉兩得。如果原料氣中含有較多的水分，會對稀有氣體回收效率造成很大的影響，因此很多稀有氣體回收工藝中都會配有干燥脫水裝置，干燥脫水的效果直接影響稀有氣體回收的效率。在干燥脫水工藝流程的自動程序化控制程序中，羅克韋爾自動化系統(tǒng)發(fā)揮的較好，效果尤為明顯。

一、干燥脫水工藝流程

原料氣→干燥→凈化氣

如圖1，本工序采用PTSA干燥流程，主要由兩臺干燥器D-355A/B，1臺電加熱器35E010，若干儀表及閥門組成。2臺干燥器一用一備，輪流工作，脫去原料氣中的水汽。

圖1

二、控制系統(tǒng)配置

控制系統(tǒng)用的是羅克韋爾應用最廣泛的ControlLogix系列PLC控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，功能強大，調(diào)試和維護都比較方便高效。系統(tǒng)配備有電源模塊、CPU模塊、冗余模塊、網(wǎng)絡通訊模塊以及模擬量、數(shù)字量IO模塊。是一個相對比較完整的冗余PLC控制系統(tǒng)。

人機界面HMI終端采用的是羅克韋爾的Panel View Plus 6終端1000，10寸彩色觸摸屏，自帶工業(yè)以太網(wǎng)口以及RS232口等可以與處理器進行通訊。

編程工具用的是最新的RSlogix5000版本，HMI組態(tài)工具用的是Factory View Me。

根據(jù)工藝生產(chǎn)的特點和操作要求，本系統(tǒng)將重要的工藝參數(shù)引至控制室監(jiān)視、調(diào)節(jié)和操作。HMI人機界面設有流程畫面、參數(shù)設定窗口、操作窗口、報警界面、數(shù)據(jù)趨勢曲線等實時顯示和記錄設備的狀態(tài)，儀表的數(shù)值等，方便用戶日常的生產(chǎn)操作及維護。

三、程序控制（編程）

1、PID調(diào)節(jié)控制

電加熱器的工作輸出由可控硅接收4-20mA信號控制輸出功率大小，出口氣體的溫度與控制可控硅的AO輸出構(gòu)成PID閉環(huán)回路。當出口氣體溫度維持在一定的范圍內(nèi)時，干燥效果最好。RsLogix5000編程環(huán)境中的PID指令非常的人性化，好用且簡單易懂，使本來相對復雜的PID調(diào)節(jié)控制變的簡單明了，只需要根據(jù)實際的工況進行PID幾個參數(shù)的修改即可。當然不同的工況，參數(shù)不一樣，只能根據(jù)實際情況進行相應的更改。

2、順序控制

順序控制是比較常見的相對比較復雜的邏輯控制過程，同一類型的順序控制實現(xiàn)的編程思路和方式也因設計者而異。順序控制主要通過不同的步驟時開關(guān)不同的閥門，來達到改變工藝流程路徑的最終目的。本系統(tǒng)的順序控制共設有8步，每一步都有不同的閥門開關(guān)及電加熱器啟停，每一步完成后自動進入下一步的工作中，而且程序中間設置可操作的“上一步”、“下一步”、“暫停/繼續(xù)”等按鈕，給順控編程增加了實現(xiàn)難度。該部分的順序控制是整個工藝程序控制的核心部分。

如果按照正常的順序控制編寫程序，一步一步寫，也能完成，但是程序相對繁瑣，占內(nèi)存多，而且容易出錯。本系統(tǒng)在順控編程時采用了一個比較巧妙的方法，那就是利用RSLogix5000編程環(huán)境里的加計數(shù)器CTU指令。利用CTU指令的預設值為順序控制步驟數(shù)N+1，當每一步完成時觸發(fā)計數(shù)器累加一次，從而累積值與順序控制步驟相同，例如，當工藝控制流程處于第5步時，CTU指令的累積值正好也為5。通過該思路編寫程序，使順序控制編程變得簡潔明了，順控邏輯內(nèi)容一目了然，而且無論再增加什么操作按鈕，也都不用改動原來的邏輯，這都極大的方便了編程者和程序維護人員。

3、連鎖保護及逐步保護

連鎖保護是為了避免生產(chǎn)事故以及保護設備而設置的邏輯保護程序。當某一連鎖保護條件達到時，會觸發(fā)連鎖保護，連鎖保護觸發(fā)后會立即停止正在進行的工作任務以及正在工作的設備等。

逐步保護主要是針對保護設備，本系統(tǒng)中的電加熱器在第2步加熱完成后進入第3步前要停止加熱器，不是立刻停止，而是每1分鐘通過降低PID過程變量設定值（SP）來逐步實現(xiàn)降低電加熱器的輸出功率，從而慢慢停止電加熱器。

四、結(jié)束語

隨著工業(yè)自動化的不斷發(fā)展進步，應用在干燥脫水裝置上的控制系統(tǒng)也越來越多，系統(tǒng)的質(zhì)量、穩(wěn)定性、可操作性等都成了選擇控制系統(tǒng)的主要因素，ContolLogix系統(tǒng)以其穩(wěn)定的性能、人性化的編程及組態(tài)環(huán)境受到越來越多用戶的信賴，應用也越來越廣泛。

參考文獻

[1]薛迎成.羅克韋爾PLC技術(shù)基礎及應用.中國電力出版社，2009.6.

[2]李月恒.羅克韋爾ControlLogix PLC實用教程.中國鐵道出版社，2015.1

[3]王煥梅.石油化工工藝基礎（第二版）.中國石化出版社，2013.2