王福兵 王少勇

(中海油惠州石化有限公司)

S7-400 PLC在酸性水汽提氨壓機(jī)組中的應(yīng)用

王福兵 王少勇

(中海油惠州石化有限公司)

介紹了S7-400 PLC在某煉化酸性水汽提裝置氨壓機(jī)組中的應(yīng)用，說明氨壓機(jī)的關(guān)鍵儀表控制方案，總結(jié)機(jī)組開車調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，配合工藝操作人員優(yōu)化了人機(jī)操作界面。

氨壓機(jī) S7-400 PLC 儀表控制方案 調(diào)試經(jīng)驗(yàn) 操作界面優(yōu)化

中海油惠州石化有限公司酸性水汽提裝置氨氣壓縮機(jī)組采用螺桿式制冷壓縮結(jié)構(gòu)(屬容積式制冷壓縮機(jī))，用一對(duì)相互嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子在機(jī)體內(nèi)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，周期性改變轉(zhuǎn)子每對(duì)齒槽間的容積完成吸氣、壓縮和排氣過程。主要作用是將來自氨氣分液罐的120kPa氣態(tài)氨壓縮成1.2MPa的液態(tài)氨后送出裝置，是整套裝置的“心臟”。

氨壓機(jī)下位控制系統(tǒng)選用S7-400 PLC，上位控制系統(tǒng)選用Siemens WinCC flexible 組態(tài)，人機(jī)界面選用MP277、8″TOUCH觸摸屏，實(shí)現(xiàn)對(duì)螺桿式壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)控、機(jī)組報(bào)警聯(lián)鎖自動(dòng)觸發(fā)等功能。

1 控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)有兩臺(tái)氨壓機(jī)，每臺(tái)氨壓機(jī)單獨(dú)配置一套PLC系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)相互獨(dú)立，互不干擾。

每套PLC柜內(nèi)配置兩路220V(AC)供電電源，一路由現(xiàn)場(chǎng)電氣柜供電，一路由DCS系統(tǒng)的UPS電源供電，大幅提高了PLC供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

每套PLC系統(tǒng)采用S7-400 系列的雙CPU冗余配置，型號(hào)412-5 H PN/DP(1)，實(shí)現(xiàn)了硬件冗余，相對(duì)S7-300 CPU的軟冗余配置，S7-400雙CPU的運(yùn)行可靠性大幅提高。

在觸摸屏上設(shè)定好系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)后系統(tǒng)就能投入運(yùn)行，程序自動(dòng)對(duì)各輸入點(diǎn)的溫度、壓力等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)顯示。通過Modbus協(xié)議與DCS系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)PLC系統(tǒng)和遠(yuǎn)程DCS系統(tǒng)對(duì)氨壓機(jī)運(yùn)行狀況的同步監(jiān)控。

2 關(guān)鍵控制方案說明

2.1 機(jī)組開車啟動(dòng)邏輯

2.2.1 內(nèi)壓比調(diào)節(jié)

抽取外周血對(duì)孕婦和胎兒是沒有危險(xiǎn)的，并且唐氏篩查沒有副作用，既能縮小羊水檢查的范圍，又不會(huì)遺漏可能懷有唐氏兒的孕婦。檢查血清AFP、HGG還可篩查出胎兒是否有神經(jīng)管畸形、18三體綜合征及13三體綜合征。

圖1 壓縮機(jī)啟動(dòng)條件界面

2.2 負(fù)荷調(diào)整邏輯

氨壓機(jī)工作負(fù)荷調(diào)節(jié)分為內(nèi)壓比調(diào)節(jié)和能量調(diào)節(jié)兩種，使用電磁換向滑閥調(diào)節(jié)，使氨壓機(jī)的制冷量在15%～100%之間無級(jí)調(diào)節(jié)，滑閥調(diào)節(jié)的基本原理是通過控制滑閥油路換向改變轉(zhuǎn)子的有效工作長(zhǎng)度(即改變氨壓機(jī)陰、陽轉(zhuǎn)子齒間工件容積)，以達(dá)到能量調(diào)節(jié)的目的。

氨壓機(jī)由6kV高壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)條件全部滿足后，上位機(jī)觸摸屏畫面出現(xiàn)允許啟動(dòng)提示，此時(shí)點(diǎn)擊觸摸屏上的啟動(dòng)按鈕后，PLC系統(tǒng)向高壓電氣柜發(fā)出閉合脈沖干接點(diǎn)啟動(dòng)信號(hào)(圖1)，高壓電氣柜接收到PLC的啟動(dòng)信號(hào)后啟動(dòng)氨壓機(jī)，并在5s內(nèi)將運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)反饋給PLC，若PLC在預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有接收到氨壓機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，將發(fā)出機(jī)組故障報(bào)警信號(hào)并緊急停車。當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)條件不滿足時(shí)將無法正常開車。

氨壓機(jī)為容積式壓縮機(jī)，具有內(nèi)壓縮特性，通過改變內(nèi)壓比滑閥在壓縮機(jī)中的相對(duì)位置來改變?cè)?00%負(fù)荷時(shí)能量調(diào)節(jié)滑閥的徑向排氣口位置，進(jìn)而控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)氣體的壓縮程度，達(dá)到內(nèi)容積比與外壓比一致的目的。

由圖5可知，打磨機(jī)器人在[0，237π/1570]與[6669π/7850，2π]區(qū)間內(nèi)摩擦力的值為負(fù)，即摩擦力與打磨機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向相同；而在[237π/1570，6669π/7850]區(qū)間內(nèi)摩擦力的值為正，即摩擦力與打磨機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向相反[12]。

內(nèi)壓比滑閥的位置由位移傳遞桿連接到現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)壓比電位器上，滑閥的位置與內(nèi)壓比電位器的電阻值成比例關(guān)系，PLC系統(tǒng)檢測(cè)電位器的電阻值，經(jīng)換算處理后轉(zhuǎn)換為內(nèi)壓比反饋值，內(nèi)壓比反饋值ZT30702_R在PLC系統(tǒng)的計(jì)算式為：

ZT30702_R=[(ZT30702_T-ZI30702_F)/(ZI30702max-ZI30702_F)]×45+30

式中ZI30702_F——內(nèi)壓比滿位機(jī)器碼；

ZI30702max——內(nèi)壓比最大值機(jī)器碼；

ZT30702_T——內(nèi)壓比電位器測(cè)量值機(jī)器碼。

內(nèi)壓比的自動(dòng)調(diào)整原理是：在壓縮機(jī)正常運(yùn)行、控制系統(tǒng)無報(bào)警并且氨壓機(jī)處于自動(dòng)控制模式時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到設(shè)定壓力，PLC系統(tǒng)根據(jù)測(cè)量的外壓比值自動(dòng)調(diào)整內(nèi)壓比電磁換向滑閥，使內(nèi)壓比接近外壓比，使得機(jī)組的功耗更小，運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)。

本論文為河南省政府決策研究招標(biāo)課題委托課題《伏牛山區(qū)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源研究與分析》（課題編號(hào)：2017W015）階段性成果

能量調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要通過能量電磁換向閥調(diào)整能量調(diào)節(jié)滑閥的位置，從而改變氨壓機(jī)陰、陽轉(zhuǎn)子齒間工件容積，能量反饋的測(cè)量機(jī)構(gòu)主要由螺旋桿和旋轉(zhuǎn)電位器組成，能量滑閥的位置與旋轉(zhuǎn)電位器的電阻值成比例關(guān)系，PLC系統(tǒng)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)電位器的電阻值，經(jīng)換算處理后轉(zhuǎn)換為能量反饋值ZI30701_I，它在PLC系統(tǒng)的計(jì)算式為：

潤(rùn)滑油泵啟停邏輯(表2)的主要功能是當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)正在運(yùn)行的潤(rùn)滑油泵故障導(dǎo)致機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)壓力下降時(shí)，另一臺(tái)備用潤(rùn)滑油泵及時(shí)啟動(dòng)，以維持潤(rùn)滑油系統(tǒng)的壓力正常。

ZI30701_I=[(ZT30701_T-ZI30701_0)×100]/[(ZI30701_F-ZI30701_0)-(ZI30701_F-ZI30701max)×ZT30702_R]

式中ZI30701_0——能量零位機(jī)器碼；

ZI30701max——能量最大值機(jī)器碼；

ZI30701_F——能量滿位機(jī)器碼；

反季節(jié)種植即是在植物的非正常栽植時(shí)間進(jìn)行種植，其在一定程度上違背了植物的正常生長(zhǎng)規(guī)律，如果在種植過程中技術(shù)處理不當(dāng)、苗木選擇不當(dāng)，那苗木的成活率就得不到保證。為有效提升苗木成活率，保證工程施工質(zhì)量，在選擇苗木時(shí)應(yīng)注意以下要點(diǎn)：

ZT30701_T——能量電位器測(cè)量值機(jī)器碼。

當(dāng)氨壓機(jī)處于自動(dòng)控制模式時(shí)，操作人員設(shè)定吸氣壓力控制值后，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)能量和內(nèi)壓比工作負(fù)荷，使吸氣壓力達(dá)到設(shè)定值，并使氨壓機(jī)工作在最佳狀態(tài)，降低能耗。操作人員可在觸摸屏上設(shè)置能量調(diào)節(jié)周期、能量調(diào)節(jié)偏差等相關(guān)控制參數(shù)來調(diào)整在自動(dòng)控制方式下的能量調(diào)節(jié)效果。能量和內(nèi)壓比調(diào)節(jié)的油路如圖2所示。

圖2 能量和內(nèi)壓比調(diào)節(jié)的油路

能量自動(dòng)調(diào)整的原理是：氨壓機(jī)處于自動(dòng)控制模式，當(dāng)吸氣壓力檢測(cè)值高于壓力設(shè)定值范圍“調(diào)節(jié)偏差”上限時(shí)，系統(tǒng)按照“調(diào)節(jié)周期”進(jìn)入能量自動(dòng)增載調(diào)節(jié)過程；當(dāng)吸氣壓力檢測(cè)值低于壓力設(shè)定值范圍“調(diào)節(jié)偏差”下限時(shí)，系統(tǒng)按照“調(diào)節(jié)周期”進(jìn)入能量自動(dòng)減載調(diào)節(jié)過程。

根據(jù)上述工作原理，得到的能量自動(dòng)調(diào)節(jié)流程如圖3所示。

項(xiàng)目質(zhì)量主要包括項(xiàng)目功能構(gòu)成以及質(zhì)量品質(zhì)。所以在項(xiàng)目管理當(dāng)中建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量具有重要作用。嚴(yán)格控制質(zhì)量不僅會(huì)影響工程項(xiàng)目本身，還會(huì)對(duì)整個(gè)建筑行業(yè)的發(fā)展造成影響。應(yīng)站在全局角度分析和評(píng)價(jià)工程項(xiàng)目輪廓和預(yù)期目標(biāo)，并且可以將價(jià)值作為根本因素，對(duì)項(xiàng)目實(shí)行總體分析和論證。在操作期間可以采用德爾菲法，對(duì)比分析法和文獻(xiàn)分析法全面研究和分析項(xiàng)目質(zhì)量問題，利用分析論證方式可以判斷質(zhì)量目標(biāo)的基礎(chǔ)性，有利于形成不同的質(zhì)量方案，并且可以按照實(shí)際情況采取對(duì)應(yīng)的質(zhì)量方案。

圖3 能量自動(dòng)調(diào)節(jié)流程

2.3 聯(lián)鎖停車邏輯

氨壓機(jī)聯(lián)鎖邏輯見表1。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)鎖儀表的測(cè)量值達(dá)到聯(lián)鎖值，且對(duì)應(yīng)的聯(lián)鎖條件處于投用狀態(tài)時(shí)，PLC系統(tǒng)觸發(fā)聯(lián)鎖停車邏輯并向高壓電氣柜發(fā)出脈沖閉合的干接點(diǎn)停車信號(hào)，氨壓機(jī)緊急停車，并向DCS系統(tǒng)發(fā)出停車報(bào)警信息。

表1 氨壓機(jī)聯(lián)鎖邏輯

2.4 氨系統(tǒng)控制邏輯和潤(rùn)滑油泵啟停邏輯

氨系統(tǒng)控制模塊的主要功能是監(jiān)控氨壓機(jī)出口液氨分液罐液位和儲(chǔ)氨罐液位，同時(shí)儲(chǔ)氨罐液位的高低報(bào)警參與現(xiàn)場(chǎng)液氨泵啟停邏輯，控制原理是：“氨泵控制”處于自動(dòng)模式，儲(chǔ)氨器液位測(cè)量值高于氨泵啟動(dòng)設(shè)定值時(shí)，氨泵自動(dòng)啟動(dòng)；當(dāng)儲(chǔ)氨器液位測(cè)量值低于氨泵停止設(shè)定值時(shí)，氨泵自動(dòng)停止。

北京市某城區(qū)從事精神衛(wèi)生工作或相關(guān)工作的105名在職工作人員,其中政府部門87人,包含街道主管部門、綜治、派出所、民政、司法、殘聯(lián)、社區(qū)居委會(huì)和精神衛(wèi)生防治專業(yè)人員18名(社區(qū)衛(wèi)生中心精神衛(wèi)生科)。共發(fā)放問卷105份,收回問卷105份。

目前，國內(nèi)外分析PE樹脂中添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法有很多種[6-7]，其中卞麗琴等[8]通過紅外光譜法快速地測(cè)定了聚乙烯中微量抗氧劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，表明該方法能夠起到定量的作用。因此本工作也通過表面紅外光譜法來表征樣板表面抗氧劑的析出情況。

浮盤在運(yùn)行中需要固于規(guī)定位置，以滿足固定檢尺孔(檢查孔)對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)物料適時(shí)監(jiān)測(cè)、采樣、檢尺操作之用，為此浮盤均設(shè)有防轉(zhuǎn)裝置來固定浮盤移位。防轉(zhuǎn)裝置設(shè)置，當(dāng)儲(chǔ)罐直徑≤21m時(shí)，其鋁(不銹鋼)制內(nèi)浮頂每臺(tái)設(shè)置2套。當(dāng)儲(chǔ)罐直徑>21m，≤36m時(shí)鋁(不銹鋼)制內(nèi)浮頂每臺(tái)設(shè)置3套。當(dāng)儲(chǔ)罐直徑>36m時(shí)鋁(不銹鋼)制內(nèi)浮頂每臺(tái)設(shè)置4套。其安裝位置在內(nèi)浮頂面上均布，儲(chǔ)罐若設(shè)有導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，其防轉(zhuǎn)裝置可以相應(yīng)減少一套。

Cold weather and much snow in early winter, spring will come earlier next year; cold weather and much snow in midwinter, spring will come later next year.”

3 PLC下位機(jī)程序結(jié)構(gòu)說明

b. 氨系統(tǒng)報(bào)警和氨泵啟?？刂乒δ蹻C50/FC52，實(shí)現(xiàn)氨泵系統(tǒng)的聯(lián)鎖報(bào)警設(shè)置和觸發(fā)，聯(lián)鎖動(dòng)作觸發(fā)輸出；

2.2.2 能量調(diào)節(jié)

表2 潤(rùn)滑油泵啟?？刂七壿?/p>

a. 機(jī)組聯(lián)鎖報(bào)警功能FC30，實(shí)現(xiàn)機(jī)組各狀態(tài)監(jiān)控變量的報(bào)警設(shè)置和觸發(fā)，聯(lián)鎖動(dòng)作觸發(fā)輸出；

PLC下位機(jī)程序采用模塊化編程方式，部分程序如圖4所示。根據(jù)氨壓機(jī)的實(shí)際工況將控制程序分成二十多個(gè)不同的功能(FC)，每個(gè)FC實(shí)現(xiàn)氨壓機(jī)一個(gè)局部動(dòng)作控制，由組織塊OB1逐個(gè)調(diào)用各個(gè)FC，整套程序采用梯形圖編程語言，程序精簡(jiǎn)易讀。主要功能如下：

c. 潤(rùn)滑油泵系統(tǒng)控制功能FC34，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油泵的啟停控制；

d. 壓縮機(jī)啟動(dòng)條件確認(rèn)功能FC35，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)啟動(dòng)條件確認(rèn)，啟停壓縮機(jī)；

“2018陜西百強(qiáng)企業(yè)”，是按照國際通行的方式，參照中國500強(qiáng)企業(yè)排序辦法，堅(jiān)持公平公開公正等原則，依據(jù)企業(yè)2017年度營業(yè)收入，在企業(yè)自愿申報(bào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行排序，并經(jīng)“陜西省百強(qiáng)企業(yè)審定委員會(huì)”審定后產(chǎn)生的?，F(xiàn)將排序名單予以公布。

e. 能量自動(dòng)調(diào)節(jié)功能FC26/27/28/32/33，實(shí)現(xiàn)能量反饋計(jì)算，能量自動(dòng)調(diào)節(jié)控制；

f. 內(nèi)壓比自動(dòng)調(diào)節(jié)功能FC27/28/32/33，實(shí)現(xiàn)內(nèi)壓比反饋計(jì)算，內(nèi)壓比自動(dòng)調(diào)節(jié)控制；

g. 系統(tǒng)校驗(yàn)功能FC21/22/23/28/33，實(shí)現(xiàn)能量和內(nèi)壓比反饋的校正，能量和內(nèi)壓比自動(dòng)控制中的調(diào)節(jié)偏差、調(diào)節(jié)周期、能量和內(nèi)壓比電磁閥增載/減載時(shí)間等關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置。

召開會(huì)議是部署、落實(shí)和推動(dòng)黨委和政府工作的慣常手段，但開會(huì)過多過濫，會(huì)導(dǎo)致行政效率下降，形式主義抬頭，工作作風(fēng)漂浮。中央的八項(xiàng)規(guī)定，其中明確要求精簡(jiǎn)會(huì)議活動(dòng)，切實(shí)改進(jìn)會(huì)風(fēng)；但“文山會(huì)海”現(xiàn)象在一些地方和部門屢禁不絕。這其中難免有官僚主義思想作祟，覺得開會(huì)才算重視，才是部署工作應(yīng)有的儀式。

圖4 PLC下位機(jī)部分程序

4 系統(tǒng)調(diào)試總結(jié)

上位機(jī)觸摸屏增加報(bào)警記錄查詢功能，在機(jī)組非正常停車時(shí)可以通過查看觸摸屏菜單上的“報(bào)警清單”和“聯(lián)鎖清單”查看并分析停車原因。

上位機(jī)觸摸屏增加聯(lián)鎖投用和摘除畫面，設(shè)置為工程師權(quán)限操作，以防止出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x表故障后機(jī)組聯(lián)鎖無法復(fù)位導(dǎo)致氨壓機(jī)無法開車的現(xiàn)象。

作為農(nóng)村學(xué)校的學(xué)生來說，學(xué)英語最大的困難就是缺少實(shí)踐的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致出現(xiàn)了很多做題行，開口難的現(xiàn)象。教師在教學(xué)過程中，就應(yīng)該多關(guān)注這一方面，多為學(xué)生學(xué)生創(chuàng)設(shè)開口交際的機(jī)會(huì)和時(shí)間，教師可以利用課堂前五分鐘進(jìn)行duty report，free talk等，讓學(xué)生上臺(tái)鍛煉。

由于現(xiàn)場(chǎng)兩套PLC共同控制液氨泵，PLC A通過柜內(nèi)的KA5/KA6繼電器控制主輔氨泵的啟/停，PLC B通過柜內(nèi)的KB5/KB6繼電器控制主輔氨泵的啟/停，同一氨泵的啟?？捎蓛蓚€(gè)PLC系統(tǒng)控制，為避免兩個(gè)PLC系統(tǒng)對(duì)同一氨泵的控制指令沖突，設(shè)置為當(dāng)兩臺(tái)氨壓機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，選擇其中一套PLC系統(tǒng)HMI界面操作液氨泵時(shí)，另一套PLC系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的液氨泵控制界面被屏蔽。

PLC柜內(nèi)控制氨壓機(jī)主電機(jī)停止的繼電器KA4/KB4由1聯(lián)鎖改為0聯(lián)鎖，繼電器觸點(diǎn)方式由NO改為NC，即機(jī)組運(yùn)行時(shí)，KA4/KB4線圈帶電，觸點(diǎn)斷開；聯(lián)鎖停車時(shí)，KA4/KB4線圈失電，觸點(diǎn)閉合。主要作用是當(dāng)PLC系統(tǒng)斷電時(shí)能向高壓電氣柜發(fā)出停車指令，保護(hù)機(jī)組安全，實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全的目的。

5 結(jié)束語

改造后的氨壓機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，兩套PLC系統(tǒng)獨(dú)立控制互不干擾，有效防止了人為誤操作，減輕了操作人員的勞動(dòng)負(fù)荷，提高了工藝生產(chǎn)的靈活性，同時(shí)儀表維護(hù)人員可以通過查看S7-400下位機(jī)控制程序分析處理機(jī)組運(yùn)行故障，保障機(jī)組的安、穩(wěn)、長(zhǎng)運(yùn)行。

WANG Fu-bing, WANG Shao-yong
(CNOOCHuizhouRefineryCompany)

The S7-400 PLC application in the ammonia stripping compressor for acidic water of a refinery company was introduced, including the key instrument’s control strategy for the compressor unit; meanwhile, the experiences of debugging and operating the compressor unit were summarized and cooperating with process operators to optimize operation interface was implemented.

ammonia compressor, S7-400PLC, control scheme for instrument, experience of debugging, operation interface optimization

TH45

B

1000-3932(2017)07-0693-05

2016-12-26,

2017-04-18)

S7-400PLCApplicationinAmmoniaStrippingCompressorUnitforAcidicWater

王福兵(1983-)，工程師，從事石油化工儀表自動(dòng)化技術(shù)管理工作,wangfubingcnooc@163.com。