S7-400 PLC在酸性水汽提氨壓機組中的應用

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組中的應用

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組中的應用，說明氨壓機的關鍵儀表控制方案，總結機組開車調試經驗，配合工藝操作人員優化了人機操作界面。

氨壓機 S7-400 PLC 儀表控制方案 調試經驗 操作界面優化

中海油惠州石化有限公司酸性水汽提裝置氨氣壓縮機組采用螺桿式制冷壓縮結構(屬容積式制冷壓縮機)，用一對相互嚙合的陰陽轉子在機體內做回轉運動，周期性改變轉子每對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氣態氨壓縮成1.2MPa的液態氨后送出裝置，是整套裝置的“心臟”。

氨壓機下位控制系統選用S7-400 PLC，上位控制系統選用Siemens WinCC flexible 組態，人機界面選用MP277、8″TOUCH觸摸屏，實現對螺桿式壓縮機運行狀態參數的自動監控、機組報警聯鎖自動觸發等功能。

1 控制系統的主要特點

現場有兩臺氨壓機，每臺氨壓機單獨配置一套PLC系統，兩套系統相互獨立，互不干擾。

每套PLC柜內配置兩路220V(AC)供電電源，一路由現場電氣柜供電，一路由DCS系統的UPS電源供電，大幅提高了PLC供電系統的穩定性。

每套PLC系統采用S7-400 系列的雙CPU冗余配置，型號412-5 H PN/DP(1)，實現了硬件冗余，相對S7-300 CPU的軟冗余配置，S7-400雙CPU的運行可靠性大幅提高。

在觸摸屏上設定好系統的各項參數后系統就能投入運行，程序自動對各輸入點的溫度、壓力等參數進行監測并實時顯示。通過Modbus協議與DCS系統實時通信，實現現場PLC系統和遠程DCS系統對氨壓機運行狀況的同步監控。

2 關鍵控制方案說明

2.1 機組開車啟動邏輯

2.2.1 內壓比調節

抽取外周血對孕婦和胎兒是沒有危險的，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管畸形、18三體綜合征及13三體綜合征。

圖1 壓縮機啟動條件界面

2.2 負荷調整邏輯

氨壓機工作負荷調節分為內壓比調節和能量調節兩種，使用電磁換向滑閥調節，使氨壓機的制冷量在15%～100%之間無級調節，滑閥調節的基本原理是通過控制滑閥油路換向改變轉子的有效工作長度(即改變氨壓機陰、陽轉子齒間工件容積)，以達到能量調節的目的。

氨壓機由6kV高壓電機驅動，當機組啟動條件全部滿足后，上位機觸摸屏畫面出現允許啟動提示，此時點擊觸摸屏上的啟動按鈕后，PLC系統向高壓電氣柜發出閉合脈沖干接點啟動信號(圖1)，高壓電氣柜接收到PLC的啟動信號后啟動氨壓機，并在5s內將運行狀態信號反饋給PLC，若PLC在預定時間內沒有接收到氨壓機運行狀態信號，將發出機組故障報警信號并緊急停車。當機組啟動條件不滿足時將無法正常開車。

氨壓機為容積式壓縮機，具有內壓縮特性，通過改變內壓比滑閥在壓縮機中的相對位置來改變在100%負荷時能量調節滑閥的徑向排氣口位置，進而控制壓縮機轉子對氣體的壓縮程度，達到內容積比與外壓比一致的目的。

由圖5可知，打磨機器人在[0，237π/1570]與[6669π/7850，2π]區間內摩擦力的值為負，即摩擦力與打磨機器人運動方向相同；而在[237π/1570，6669π/7850]區間內摩擦力的值為正，即摩擦力與打磨機器人運動方向相反[12]。

內壓比滑閥的位置由位移傳遞桿連接到現場內壓比電位器上，滑閥的位置與內壓比電位器的電阻值成比例關系，PLC系統檢測電位器的電阻值，經換算處理后轉換為內壓比反饋值，內壓比反饋值ZT30702_R在PLC系統的計算式為：

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

式中ZI30702_F——內壓比滿位機器碼；

ZI30702max——內壓比最大值機器碼；

ZT30702_T——內壓比電位器測量值機器碼。

內壓比的自動調整原理是：在壓縮機正常運行、控制系統無報警并且氨壓機處于自動控制模式時，當系統壓力達到設定壓力，PLC系統根據測量的外壓比值自動調整內壓比電磁換向滑閥，使內壓比接近外壓比，使得機組的功耗更小，運行更經濟。

本論文為河南省政府決策研究招標課題委托課題《伏牛山區農業生物質資源研究與分析》（課題編號：2017W015）階段性成果

能量調節系統主要通過能量電磁換向閥調整能量調節滑閥的位置，從而改變氨壓機陰、陽轉子齒間工件容積，能量反饋的測量機構主要由螺旋桿和旋轉電位器組成，能量滑閥的位置與旋轉電位器的電阻值成比例關系，PLC系統檢測旋轉電位器的電阻值，經換算處理后轉換為能量反饋值ZI30701_I，它在PLC系統的計算式為：

潤滑油泵啟停邏輯(表2)的主要功能是當現場正在運行的潤滑油泵故障導致機組潤滑油系統壓力下降時，另一臺備用潤滑油泵及時啟動，以維持潤滑油系統的壓力正常。

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

式中ZI30701_0——能量零位機器碼；

ZI30701max——能量最大值機器碼；

ZI30701_F——能量滿位機器碼；

反季節種植即是在植物的非正常栽植時間進行種植，其在一定程度上違背了植物的正常生長規律，如果在種植過程中技術處理不當、苗木選擇不當，那苗木的成活率就得不到保證。為有效提升苗木成活率，保證工程施工質量，在選擇苗木時應注意以下要點：

ZT30701_T——能量電位器測量值機器碼。

當氨壓機處于自動控制模式時，操作人員設定吸氣壓力控制值后，系統自動調節能量和內壓比工作負荷，使吸氣壓力達到設定值，并使氨壓機工作在最佳狀態，降低能耗。操作人員可在觸摸屏上設置能量調節周期、能量調節偏差等相關控制參數來調整在自動控制方式下的能量調節效果。能量和內壓比調節的油路如圖2所示。

圖2 能量和內壓比調節的油路

能量自動調整的原理是：氨壓機處于自動控制模式，當吸氣壓力檢測值高于壓力設定值范圍“調節偏差”上限時，系統按照“調節周期”進入能量自動增載調節過程；當吸氣壓力檢測值低于壓力設定值范圍“調節偏差”下限時，系統按照“調節周期”進入能量自動減載調節過程。

根據上述工作原理，得到的能量自動調節流程如圖3所示。

項目質量主要包括項目功能構成以及質量品質。所以在項目管理當中建設項目質量具有重要作用。嚴格控制質量不僅會影響工程項目本身，還會對整個建筑行業的發展造成影響。應站在全局角度分析和評價工程項目輪廓和預期目標，并且可以將價值作為根本因素，對項目實行總體分析和論證。在操作期間可以采用德爾菲法，對比分析法和文獻分析法全面研究和分析項目質量問題，利用分析論證方式可以判斷質量目標的基礎性，有利于形成不同的質量方案，并且可以按照實際情況采取對應的質量方案。

圖3 能量自動調節流程

2.3 聯鎖停車邏輯

氨壓機聯鎖邏輯見表1。當現場聯鎖儀表的測量值達到聯鎖值，且對應的聯鎖條件處于投用狀態時，PLC系統觸發聯鎖停車邏輯并向高壓電氣柜發出脈沖閉合的干接點停車信號，氨壓機緊急停車，并向DCS系統發出停車報警信息。

表1 氨壓機聯鎖邏輯

2.4 氨系統控制邏輯和潤滑油泵啟停邏輯

氨系統控制模塊的主要功能是監控氨壓機出口液氨分液罐液位和儲氨罐液位，同時儲氨罐液位的高低報警參與現場液氨泵啟停邏輯，控制原理是：“氨泵控制”處于自動模式，儲氨器液位測量值高于氨泵啟動設定值時，氨泵自動啟動；當儲氨器液位測量值低于氨泵停止設定值時，氨泵自動停止。

北京市某城區從事精神衛生工作或相關工作的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、社區居委會和精神衛生防治專業人員18名(社區衛生中心精神衛生科)。共發放問卷105份,收回問卷105份。

目前，國內外分析PE樹脂中添加劑質量分數的方法有很多種[6-7]，其中卞麗琴等[8]通過紅外光譜法快速地測定了聚乙烯中微量抗氧劑的質量分數，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。

浮盤在運行中需要固于規定位置，以滿足固定檢尺孔(檢查孔)對儲罐內物料適時監測、采樣、檢尺操作之用，為此浮盤均設有防轉裝置來固定浮盤移位。防轉裝置設置，當儲罐直徑≤21m時，其鋁(不銹鋼)制內浮頂每臺設置2套。當儲罐直徑>21m，≤36m時鋁(不銹鋼)制內浮頂每臺設置3套。當儲罐直徑>36m時鋁(不銹鋼)制內浮頂每臺設置4套。其安裝位置在內浮頂面上均布，儲罐若設有導波雷達液位計，其防轉裝置可以相應減少一套。

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下位機程序結構說明

b. 氨系統報警和氨泵啟停控制功能FC50/FC52，實現氨泵系統的聯鎖報警設置和觸發，聯鎖動作觸發輸出；

2.2.2 能量調節

表2 潤滑油泵啟停控制邏輯

a. 機組聯鎖報警功能FC30，實現機組各狀態監控變量的報警設置和觸發，聯鎖動作觸發輸出；

PLC下位機程序采用模塊化編程方式，部分程序如圖4所示。根據氨壓機的實際工況將控制程序分成二十多個不同的功能(FC)，每個FC實現氨壓機一個局部動作控制，由組織塊OB1逐個調用各個FC，整套程序采用梯形圖編程語言，程序精簡易讀。主要功能如下：

c. 潤滑油泵系統控制功能FC34，實現潤滑油泵的啟停控制；

d. 壓縮機啟動條件確認功能FC35，實現壓縮機啟動條件確認，啟停壓縮機；

“2018陜西百強企業”，是按照國際通行的方式，參照中國500強企業排序辦法，堅持公平公開公正等原則，依據企業2017年度營業收入，在企業自愿申報的基礎上進行排序，并經“陜西省百強企業審定委員會”審定后產生的。現將排序名單予以公布。

e. 能量自動調節功能FC26/27/28/32/33，實現能量反饋計算，能量自動調節控制；

f. 內壓比自動調節功能FC27/28/32/33，實現內壓比反饋計算，內壓比自動調節控制；

g. 系統校驗功能FC21/22/23/28/33，實現能量和內壓比反饋的校正，能量和內壓比自動控制中的調節偏差、調節周期、能量和內壓比電磁閥增載/減載時間等關鍵運行參數的設置。

召開會議是部署、落實和推動黨委和政府工作的慣常手段，但開會過多過濫，會導致行政效率下降，形式主義抬頭，工作作風漂浮。中央的八項規定，其中明確要求精簡會議活動，切實改進會風；但“文山會海”現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，覺得開會才算重視，才是部署工作應有的儀式。

圖4 PLC下位機部分程序

4 系統調試總結

上位機觸摸屏增加報警記錄查詢功能，在機組非正常停車時可以通過查看觸摸屏菜單上的“報警清單”和“聯鎖清單”查看并分析停車原因。

上位機觸摸屏增加聯鎖投用和摘除畫面，設置為工程師權限操作，以防止出現現場測量儀表故障后機組聯鎖無法復位導致氨壓機無法開車的現象。

作為農村學校的學生來說，學英語最大的困難就是缺少實踐的機會，導致出現了很多做題行，開口難的現象。教師在教學過程中，就應該多關注這一方面，多為學生學生創設開口交際的機會和時間，教師可以利用課堂前五分鐘進行duty report，free talk等，讓學生上臺鍛煉。

由于現場兩套PLC共同控制液氨泵，PLC A通過柜內的KA5/KA6繼電器控制主輔氨泵的啟/停，PLC B通過柜內的KB5/KB6繼電器控制主輔氨泵的啟/停，同一氨泵的啟停可由兩個PLC系統控制，為避免兩個PLC系統對同一氨泵的控制指令沖突，設置為當兩臺氨壓機同時運行時，選擇其中一套PLC系統HMI界面操作液氨泵時，另一套PLC系統對應的液氨泵控制界面被屏蔽。

PLC柜內控制氨壓機主電機停止的繼電器KA4/KB4由1聯鎖改為0聯鎖，繼電器觸點方式由NO改為NC，即機組運行時，KA4/KB4線圈帶電，觸點斷開；聯鎖停車時，KA4/KB4線圈失電，觸點閉合。主要作用是當PLC系統斷電時能向高壓電氣柜發出停車指令，保護機組安全，實現本質安全的目的。

5 結束語

改造后的氨壓機控制系統運行穩定可靠，兩套PLC系統獨立控制互不干擾，有效防止了人為誤操作，減輕了操作人員的勞動負荷，提高了工藝生產的靈活性，同時儀表維護人員可以通過查看S7-400下位機控制程序分析處理機組運行故障，保障機組的安、穩、長運行。

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化技術管理工作,wangfubingcnooc@163.com。