西門子S7－300系列PLC在液氨儲(chǔ)存及安全生產(chǎn)管理中的應(yīng)用

保善財(cái)，郭建強(qiáng)，王向釗，范承梅，范慧敏

（青海發(fā)投堿業(yè)有限公司，青海 德令哈 817000）

液氨作為一種重要的化工原料，應(yīng)用廣泛。由于液氨屬于有毒、易燃、易爆介質(zhì)，因此保證液氨罐區(qū)的安全運(yùn)行成為一個(gè)必須認(rèn)真重視的課題。青海發(fā)投堿業(yè)有限公司運(yùn)行多年，液氨庫區(qū)原有控制系統(tǒng)已不能保證公司安全生產(chǎn)的需要。現(xiàn)對(duì)改進(jìn)后自動(dòng)控制系統(tǒng)做如下詳細(xì)闡述。

1 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及控制原理

1.1 控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

由氨濃度檢測報(bào)警儀、PLC控制系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、緊急切斷裝置、人機(jī)控制界面6個(gè)部分組成。

1.2 控制原理

安裝于液氨庫區(qū)及卸氨區(qū)的氨濃度檢測報(bào)警儀（現(xiàn)場為聲光報(bào)警）負(fù)責(zé)檢測庫區(qū)及卸氨區(qū)內(nèi)氨氣濃度，并將濃度結(jié)果傳送給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警濃度與實(shí)測濃度進(jìn)行比較，當(dāng)發(fā)生泄漏后，會(huì)相應(yīng)啟動(dòng)排風(fēng)系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)（降溫降壓與稀釋濃度）及緊急切斷裝置。安裝于各儲(chǔ)罐及管道遠(yuǎn)傳壓力變送器及溫度變送將壓力信號(hào)及溫度信號(hào)傳送給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定值與實(shí)測值進(jìn)行比較，當(dāng)發(fā)生超溫、超壓時(shí)啟動(dòng)噴淋系統(tǒng)進(jìn)行降溫降壓并稀釋濃度。

1.3 裝置區(qū)各系統(tǒng)聯(lián)鎖設(shè)定

1）罐外壁溫度35℃高限報(bào)警（測點(diǎn)閃光報(bào)警）并聯(lián)鎖啟動(dòng)噴淋系統(tǒng)，40℃高高限報(bào)警并聯(lián)鎖啟動(dòng)卸氨液相及氣相緊急切斷裝置。

2）罐體壓力、供氨氣相壓力、供氨液相壓力及卸氨總管壓力1.2MPa高限報(bào)警（測點(diǎn)閃光報(bào)警）并聯(lián)鎖啟動(dòng)雨淋系統(tǒng)，1.5MPa高高限報(bào)警并聯(lián)鎖啟動(dòng)卸氨液相及氣相緊急切斷裝置。

3）臥罐液位2.0m高限報(bào)警（測點(diǎn)閃光報(bào)警），2.1m高高限報(bào)警并聯(lián)鎖啟動(dòng)卸氨液相及氣相緊急切斷閥。球罐液位5.0m高限報(bào)警（測點(diǎn)閃光報(bào)警），5.1m高高限報(bào)警并聯(lián)鎖啟動(dòng)卸氨液相及氣相緊急切斷裝置。

4）各控制點(diǎn)氨濃度（現(xiàn)場）報(bào)警儀20ppm為低限報(bào)警，50ppm為高限報(bào)警（現(xiàn)場聲光報(bào)警）。PLC各控制點(diǎn)氨濃度報(bào)警設(shè)置為33ppm報(bào)警（測點(diǎn)閃光報(bào)警）。冰機(jī)房氨濃度報(bào)警儀33ppm聯(lián)鎖啟動(dòng)冰機(jī)房排風(fēng)系統(tǒng)，待濃度低于33ppm自動(dòng)停止排風(fēng)系統(tǒng)工作（冰機(jī)房排風(fēng)系統(tǒng)可由PLC及現(xiàn)場人為控制）。

以上測點(diǎn)檢測值高于聯(lián)鎖值則人為無法干預(yù)或者控制卸氨氣相及液相閥門（以確保人員及設(shè)備安全）。

2 控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

2.1 信號(hào)處理模塊

信號(hào)處理模塊主要分為四類：開關(guān)量輸入DI、開關(guān)量輸出DO、模擬量輸入AI、模擬量輸出AO。

模塊名稱和性能：

1）開關(guān)量輸入模塊：SM321 16點(diǎn)輸入，24V DC；13～30V為信號(hào)1；－30～5V為信號(hào)0。

2）開關(guān)量輸出模塊：SM322 16點(diǎn)輸出，24V DC；信號(hào)1時(shí)輸出L＋－0.8V；每通道的最大輸出電流0.5A；阻性負(fù)載的最高輸出頻率100Hz，感性為0.5Hz；帶短路電子保護(hù)。

3）模擬量輸入模塊：SM331 8點(diǎn)模擬量輸入；用于電阻測量時(shí)，為4點(diǎn)。

4）模擬量輸出模塊：SM332 4點(diǎn)模擬量輸出。

2.2 CPU中央處理器

我廠采用的是S7－300系列CPU 314用于安裝中等規(guī)模的程序以及中等指令執(zhí)行速度的程序。

2.3 隔離安全柵

采用英國MTL5500系列；其特點(diǎn)是應(yīng)用層面廣，操作簡單。

2.4 外圍設(shè)備硬件設(shè)計(jì)

氨濃度檢測報(bào)警儀選用中安電子探測器技術(shù)有限公司的QD6330點(diǎn)型氣體探測器6塊，其中4塊安裝于罐區(qū)，2塊安裝于卸氨區(qū)。液位變送由艾默生3301系列液位計(jì)（球罐2套）及西安定華電子有限公司ELL－FI－AE型外側(cè)液位計(jì)提供（臥罐2套）。溫度為Pt100（8支），測量罐內(nèi)及罐外溫度。雨淋閥選用寧波市北侖吉龍消防有限公司ZSFM150型，安裝于廠內(nèi)消防系統(tǒng)管線。緊急切斷閥選用永嘉縣威科自控閥門有限公司ZDRO型切斷閥（6臺(tái)），安裝于卸氨及供氨管線。防爆軸流風(fēng)機(jī)一臺(tái)，安裝于氨壓縮機(jī)機(jī)房。壓力變送由EJA提供（7塊）分別安裝于儲(chǔ)罐及管線。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 STEP7軟件介紹

STEP7編程軟件是一個(gè)用于SIMATIC S7－300／400可編程邏輯控制器的組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包?？梢允褂锰菪螆D邏輯、功能塊圖及語句進(jìn)行編譯操作。

3.2 數(shù)據(jù)庫軟件

采用實(shí)時(shí)分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過對(duì)監(jiān)控對(duì)象的組態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制各監(jiān)控對(duì)象，并自動(dòng)生成操作記錄、遙信變位、事故記錄等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)庫能夠通過DDL、DDE及OLE等與其它應(yīng)用軟件交換數(shù)據(jù)，并帶有標(biāo)準(zhǔn)的SQL接口和ODBC接口，為系統(tǒng)維護(hù)、管理提供技術(shù)基礎(chǔ)。

4 結(jié) 語

我公司氨氣檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)自2014年6月份投用以來，不僅自動(dòng)化程度大大調(diào)高，且運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠、保證公司液氨儲(chǔ)存及安全生產(chǎn)的需要。