我廠輕灰自控系統改造

張連剛，杜竹之

（山東海化集團純堿廠，山東 濰坊 262737）

海化堿廠老線輕灰系統有5臺煅燒爐，每臺煅燒爐的電氣部分由一套西門子S5PLC控制，外圍系統由另外兩套S5PLC控制。本工段儀表部分及其它工段采用艾默生DCS控制，每套PLC系統均有一只S5通訊卡與DCS的DELTAV通訊卡相連，通過MODBUS協議通訊，DCS上配有上位機，DCS向PLC發出指令和讀取信息，實現了上位機對PLC控制的設備進行控制和指示。供電方面：PLC輸入卡、輸出卡均為交流220V，每套PLC均由一只穩壓電源供電，該穩壓電源既供給PLC工作，也供給接于該PLC系統的接觸器線圈電源。如圖1所示。

控制電纜采用的是KVV10＊1.5，一根電纜帶2至3臺設備。

圖1 改造前的接線圖

1 存在的問題

該系統運行了十幾年，發現存在如下問題：

1）輸出卡件經常燒毀。由于煅燒工藝特點，某些設備容易結疤，落下來的疤塊會卡停運行的設備，工藝操作人員會對卡停的設備頻繁點車（連續快速開停電機），將堿疤打碎，這個過程中該設備的接觸器要切斷啟動電流，該電流要比正常電流大許多，所以拉弧較大，有時波及到線圈接線處，引至PLC輸出卡，造成卡件燒毀。其原因是卡件輸出未加中間繼電器隔離，外部故障直接引入到了卡件內部。

2）備品備件價格高、周期長。目前西門子公司的S5產品已經停產多年，采購的備件主要依賴全國各地的庫存，價格高，而且周期長達半年，給生產維護帶來了不便。

3）感應電壓高，維護不便。由于控制電纜采用的是非屏蔽電纜，而且PLC柜至配電盤的接觸器線圈線只接火線，零線在配電室內直接接入零排，造成控制電纜內部產生大量不平衡電場，使不帶電的控制纜感應電壓較高，能高達180V，維護人員無法單純用電筆測量端子的帶電情況，不便于故障處理。

4）聯鎖不可靠。原系統是在PLC內部實現的聯鎖，它通過讀取PLC中輸出通道狀態來判斷聯鎖，這會使設備發生某些故障如線圈燒壞、接線頭松等，造成接觸器沒有吸合或接觸器釋放，設備不運轉，但PLC的輸出存在，PLC仍然認為設備運轉，所以前方設備不聯鎖停車，造成設備堵料，導致較大的事故發生。

2 系統改造

鑒于以上幾方面的原因，我廠于2012年8月大修期間對該PLC系統進行改造，改為DELTAV系統的DCS。本次改造本著與原DCS系統統一的原則，并對原配電盤盡可能少的改動。

1）將PLC柜更換為DCS柜，保留原PLC的穩壓電源，DCS系統的輸入和輸出信號均采用24V直流信號，輸出卡增加輸出中間繼電器（圖2中KA），中間繼電器輸出結點接220V穩壓電源，既能將輸出的24V電壓轉換為220V輸出，還能將外部故障隔離在卡件外部，中間繼電器在DCS柜定做時由廠家集成到DCS柜中。

2）為確保DCS準確識別設備運行狀態，作出可靠的聯鎖動作，增加了原有的接觸器的一對常開觸點作為開車指示（圖2中5號端子），這種信號反映設備運行狀態準確，設備聯鎖程序作在DCS中，DCS通過讀取接觸器常開觸點的狀態，判斷設備運行狀態，作出準確的聯鎖輸出。

3）由于開車指示信號的增加，原有控制纜的芯數不足，每個配電盤增加一根KVVRP7＊1.5控制電纜，DCS的輸入信號為直流24V，而經中間繼電器輸出的信號為交流220V信號。為防止兩種不同信號在同一根電纜中產生干擾，而將新增的屏蔽控制電纜接經中間繼電器輸出的交流220V信號（圖2中4號端子），給接觸器線圈供電，同一個配電盤內所有的接觸器共用此電纜，原有的控制電纜接24 V輸入信號，這樣，同一根控制電纜傳輸的信號一致。在配電盤內部，將原來接接觸器線圈的電纜芯改為接觸器常開觸點（開車指示）的返回信號（圖2中5號端子），這樣在盤內改動最少，屏蔽控制電纜的屏蔽層在DCS側單端接地，此種接線，使得控制電纜中交流220V產生的不平衡電場隔離在電纜內部，消除了感應電的產生。另外DELTAV系統控制輸出的電源為直流負端（或接地端），當產生感應電壓時，經直流負端接地也能將其消除。改造后的接線圖如圖2。

圖2 改造后的接線圖

3 改造總結

該項目于2012年8月25日完成，此次改造的設備共計97臺，而新增的電纜僅有460m，節省了電纜的投資，改造過程中，配電室側僅將接觸器增加了一對結點引至端子排，調整了線圈接線端子，在配電盤內其它均未改動，做到了最少改動。

DCS投用后，至今運行正常。經測量感應電壓較低，最高時僅有十幾伏，發生異常事故時能正常聯鎖停車，也未因頻繁點車造成卡件燒毀，達到了改造的目的。