金森

(中國石油遼陽石化分公司尼龍廠，遼寧 遼陽 111003)

利用DCS控制代替離心機PLC控制的研究

金森

(中國石油遼陽石化分公司尼龍廠，遼寧 遼陽 111003)

我廠四臺離心機的控制系統(tǒng)采用P L C控制，近年來故障頻發(fā)，查找故障原因困難，故進行升級改造。我廠采用霍尼韋爾DCS控制系統(tǒng)，在化工生產(chǎn)自動控制中相對于P L C優(yōu)勢十分明顯，所以此次改造升級采用DCS控制系統(tǒng)代替P L C控制系統(tǒng)。

PLC；DCS；系統(tǒng)改造

我廠四臺離心機用于己二酸產(chǎn)品的分離增濃，是整個裝置的關鍵設備，其運行性能的好壞直接影響到產(chǎn)品的質量。設備選用的是Krauss-Maffei Centrifuge 公司的推進式旋轉離心機，實現(xiàn)漿料的分離和增濃。離心機運行過程中連續(xù)操作，需要配合相關流量計參數(shù)和閥門動作，有變化的洗滌要求，可變的轉速和推進頻率配合進行調節(jié)。通過P L C來實現(xiàn)離心機的自動控制，離心機在P L C中有高油溫、高振動、急停、門鎖、超速聯(lián)鎖。選用德國西門子公司SIMATICS7 系列P L C中的SIMATICS7-400系列，己二酸裝置的控制采用的是霍尼韋爾公司的分散控制（DCS）系統(tǒng)進行控制。

1 離心機控制系統(tǒng)存在的問題

己二酸裝置離心機系統(tǒng)故障頻繁，直接造成開車過程無法進行，或者無聯(lián)鎖保護運行，這給生產(chǎn)和安全都造成了很大影響，導致生產(chǎn)任務不能按預定計劃完成，同時也提高了成產(chǎn)成本。通過對設備運行狀況分析，同時結合維護工作的經(jīng)驗，現(xiàn)在的P L C控制系統(tǒng)主要有以下的問題。

第一，離心機的控制系統(tǒng)采用西門子公司的P L C控制系統(tǒng)，廠家提供的技術資料為英文和德文結合的注釋，日常維護人員理解起來有一定困難，同時控制系統(tǒng)的資料也不完整，給系統(tǒng)維修帶來了很大障礙。

第二，由于國外廠商技術的保密，廠家并沒有提供P L C原程序，當時并未對我們?nèi)藛T進行過程序和維護的培訓，加之運行時間較長，人員流動較大，技術人員無法對程序進行查看、維護和修改。如果請廠家技術人員進行指導，需要增加成本和大量時間，將進一步影響生產(chǎn)成本和生產(chǎn)計劃。

第三，我廠的絕大部分設備都是進入DCS系統(tǒng)進行控制，通過控制室和工程師站進行監(jiān)控和操作，離心機的P L C系統(tǒng)和DCS沒有通訊，同時P L C系統(tǒng)本身也沒有配置上位機監(jiān)控，所以設備出現(xiàn)故障和危險時不能及時發(fā)現(xiàn)，增加了設備和現(xiàn)場人員的危險程度，同時一些報警和事件無法進行歷史查詢。

與此同時控制系統(tǒng)已經(jīng)投入運行超過10年，元器件出現(xiàn)了老化，備件不充足，故障頻次大增，這次大檢修結束開車過程中，P L C控制系統(tǒng)啟動轉鼓電機的D O點沒有輸出，造成轉鼓電機無法啟動，只能采取臨時跨接繼電器方式啟動離心機保證生產(chǎn)。但是這種方式下離心機完全沒有聯(lián)鎖保護，容易產(chǎn)生損壞的風險，因此決定改造為由DCS系統(tǒng)控制，以保證離心機安全運轉。本文主要講述我廠己二酸離心分離系統(tǒng)控制部分改造的方法和措施。

2 離心機控制系統(tǒng)的DCS改造

鑒于生產(chǎn)形勢嚴峻和以上存在的種種問題，我們通過查閱霍尼韋爾的技術資料，并參考工作中的經(jīng)驗，決定對離心機控制系統(tǒng)的控制方式進行改造，改造定下來之后，就是改造方案的制定，應用原有的霍尼韋爾DCS系統(tǒng)，改造部分包括利用原來P L C柜部分功能，供電系統(tǒng)改造，卡件的安裝，電纜的鋪設，邏輯的確定，系統(tǒng)調試等項目。

下面以設備號為S 2202的離心機作為例子進行說明，通過跟工藝溝通，以及對原有圖紙和程序的理解，確定了控制方案。其中P L C控制柜中需要保留的原件包括：測量旋轉電機速度、油泵電機速度、溫度檢測、液壓系統(tǒng)壓力、油流油壓的安全柵，以及電機電流的分配器。

首先，將接入P L C控制柜的信號全部解除，統(tǒng)計離心機系統(tǒng)實現(xiàn)DCS控制所需的控制點，以及對應每個控制點的信號類型，將不符合DCS系統(tǒng)接受要求的信號通過轉換器轉換成DCS系統(tǒng)所能接受的信號類型。實現(xiàn)DCS控制所需的信號統(tǒng)計見信號類型統(tǒng)計表1。

根據(jù)統(tǒng)計的信號類型和個數(shù)，由于DCS系統(tǒng)容量有限，這次相應的分別在兩個HP M各增加D I卡一塊、D O卡一塊，以及相應的配套接線端子板（F T A），鋪設信號電纜，將所有的信號接入對應的通道上，與此同時，還重新配置了系統(tǒng)24 V D C電源，保證了供電系統(tǒng)的獨立穩(wěn)定。最后在DCS系統(tǒng)中把信號點相關信息進行組態(tài)，包括點位號、單元、通道號、點描述、量程、報警值、工程單位等。

表1 DCS控制系統(tǒng)信號點表

3 控制系統(tǒng)邏輯的實現(xiàn)

參考P L C控制系統(tǒng)的圖紙，并結合實際的維護經(jīng)驗和工藝車間的需求，設計離心機的順序啟動和聯(lián)鎖保護方案，并繪制邏輯示意圖，經(jīng)過交流討論后在DCS系統(tǒng)中按照邏輯圖進行組態(tài)。圖1以主電機啟動系統(tǒng)的邏輯示意圖作為例子，其中包括電機運行狀態(tài)的現(xiàn)場就地指示，電機的啟動條件和聯(lián)鎖停機條件，還包括電機運行狀態(tài)的遠傳指示等。

接下來的工作就是按照邏輯圖，利用霍尼韋爾DCS系統(tǒng)的強大功能進行邏輯的搭建。HP M中點分為兩類：一類是硬點，即模擬量輸入輸出點、數(shù)字量輸入輸出點；一類是軟點，比如RC點、RP點、L OG I C點、D C點等，控制邏輯主要采用邏輯點搭建，邏輯點（L OG I C P OI NT S）是HP M中非常重要、非常有用的軟點。邏輯點提供邏輯運算及數(shù)據(jù)傳送功能，一個邏輯點中可包括多個邏輯運算模塊，處理能力相當于一到兩頁梯形圖所實現(xiàn)的功能。一個邏輯點由邏輯運算塊、內(nèi)部標志寄存器、內(nèi)部數(shù)值寄存器、用戶自定義說明、輸入連接和輸出連接組成。

圖1 主電機啟動系統(tǒng)的邏輯示意圖

4 結語

綜上所述，四臺離心機從P L C控制系統(tǒng)改造為DCS控制系統(tǒng)，利用霍尼韋爾TPS系統(tǒng)強大的功能，解決了之前系統(tǒng)故障率高、故障查找困難的問題，經(jīng)過一段時間的運行，邏輯不斷完善，為單位節(jié)省了維修費用，減少了停機檢修時間，也保證了安全運行。這次改造達到了預期的效果，是一次學習的過程，積累了豐富的經(jīng)驗。

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