氧化鋁廠1#焙燒爐控制系統(tǒng)升級(jí)項(xiàng)目

冉靜

摘要：目前氧化鋁廠1#焙燒爐所使用的PLC系統(tǒng)均是91年投產(chǎn)建設(shè)時(shí)期產(chǎn)品，爐體控制系統(tǒng)使用AB公司的PLC5系列產(chǎn)品，三個(gè)燃燒站控制系統(tǒng)使用西門(mén)子公司的S5系列產(chǎn)品，均已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)使用超過(guò)20年，盡管使用過(guò)程中有損壞硬件的更換，但是由于此系列產(chǎn)品早已更新?lián)Q代并停產(chǎn)，造成備件儲(chǔ)備及系統(tǒng)穩(wěn)定性難以保障生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；燃燒站；安全聯(lián)鎖；設(shè)備控制；參數(shù)監(jiān)測(cè)

1#焙燒爐所使用的PLC系統(tǒng)均是投產(chǎn)建設(shè)時(shí)期產(chǎn)品，爐體控制系統(tǒng)使用AB公司的PLC5系列產(chǎn)品，三個(gè)燃燒站控制系統(tǒng)使用西門(mén)子公司的S5系列產(chǎn)品，均已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)使用超過(guò)20年，盡管使用過(guò)程中有損壞硬件的更換，但是由于此系列產(chǎn)品早已更新?lián)Q代（包括其相應(yīng)的編程軟件和附件）并停產(chǎn)，目前已無(wú)法買(mǎi)到備件，我們現(xiàn)僅有少量備件，但種類(lèi)不全，一但出現(xiàn)硬件損壞，我們將無(wú)法更換，會(huì)造成1#焙燒爐停爐無(wú)法繼續(xù)生產(chǎn)的重大事故。對(duì)生產(chǎn)連續(xù)性、穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重隱患。

一、項(xiàng)目建設(shè)的必要性、可行性

現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題：

目前氧化鋁1#焙燒爐仍然沿用投產(chǎn)設(shè)計(jì)的PLC控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)分別由四部分組成：

a.爐體控制系統(tǒng)。

b.T12燃燒站控制系統(tǒng)。

c.V08燃燒站控制系統(tǒng)。

d.V19燃燒站控制系統(tǒng)。

1#焙燒爐本體及周邊附屬設(shè)備的聯(lián)鎖保護(hù)、運(yùn)行監(jiān)測(cè)、參數(shù)控制均是通過(guò)此系統(tǒng)完成，如果此系統(tǒng)因?yàn)橛布蜍浖收习c瘓，將直接導(dǎo)致1#焙燒爐生產(chǎn)癱瘓。

（1）硬件淘汰。

目前1#焙燒爐所使用的PLC系統(tǒng)均是91年投產(chǎn)建設(shè)時(shí)期產(chǎn)品，爐體控制系統(tǒng)使用AB公司的PLC5系列產(chǎn)品，三個(gè)燃燒站控制系統(tǒng)使用西門(mén)子公司的S5系列產(chǎn)品，均已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)使用超過(guò)20年，盡管使用過(guò)程中有損壞硬件的更換，但是由于此系列產(chǎn)品早已更新?lián)Q代并停產(chǎn)，造成備件儲(chǔ)備及系統(tǒng)穩(wěn)定性難以保障生產(chǎn)要求。

（2）編程軟件淘汰。

與1#焙燒爐PLC控制系統(tǒng)配套的編程軟件及程序存儲(chǔ)介質(zhì)同樣已經(jīng)淘汰，特別是燃燒站PLC的存儲(chǔ)介質(zhì)還是使用EEPROM（電擦除存儲(chǔ)），無(wú)法使用電腦直接連接方式進(jìn)行程序編譯，導(dǎo)致一旦存儲(chǔ)介質(zhì)損壞，控制程序?qū)o(wú)法導(dǎo)入到PLC的CPU中，造成系統(tǒng)全面癱瘓。

（3）附件淘汰。

PLC的防斷電電池、與上位機(jī)鏈接專(zhuān)用接頭、驅(qū)動(dòng)程序等配件隨著主要產(chǎn)品的淘汰而退出市場(chǎng)，目前爐體PLC系統(tǒng)就是由于專(zhuān)用配件采購(gòu)不到，只能運(yùn)行在無(wú)防斷電電池的情況下。對(duì)生產(chǎn)造成了極大的隱患。

（4）供電問(wèn)題。

由于原來(lái)的UPS主機(jī)自1#焙燒爐投用以來(lái)未更換過(guò)，而且另一個(gè)供電回路直接從低壓配電室送上來(lái)，這對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的供電來(lái)說(shuō)存在安全隱患，建議更換UPS主機(jī)及配套的電池組，給另一路供電增加EVS電源，并增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的供電柜，新增供電開(kāi)關(guān)和重新敷設(shè)供電線路，以代替老化的開(kāi)關(guān)和線路，以確保供電的安全和穩(wěn)定。

二、改造的必要性、緊迫性及可行性分析

綜上所述，控制系統(tǒng)硬件及軟件急需進(jìn)行升級(jí)改造，主要改造的內(nèi)容、范圍：

（1）爐體控制系統(tǒng)。

取消爐體現(xiàn)用的PLC控制系統(tǒng)，增加DCS系統(tǒng)控制柜完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。

重新編制1#焙燒爐安全聯(lián)鎖、設(shè)備控制、參數(shù)檢測(cè)程序。

（2）燃燒站控制系統(tǒng)。

根據(jù)燃燒站現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)線路重新設(shè)計(jì)PLC控制柜。

根據(jù)煤氣燃燒控制要求、安全保護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及信號(hào)形式重新設(shè)計(jì)燃燒站控制程序。

（3）爐體控制系統(tǒng)供電設(shè)備。

更換UPS主機(jī)及配套的電池組，給另一路供電增加EVS電源，并增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的供電柜，新增供電開(kāi)關(guān)和重新敷設(shè)供電線路，代替老化的開(kāi)關(guān)和線路。

三、改造方案及技術(shù)的可行性

（1）爐體控制系統(tǒng)。

爐體控制系統(tǒng)目前采用PLC與DCS相互通訊完成控制功能，其控制原理如下圖所示：

所有控制程序均是在PLC中完成。

建議增加DCS系統(tǒng)輸入/輸出模塊，并增加一些AI、AO空余模塊，DI、DO模塊要留有余量以便滿足日后項(xiàng)目技改需要。取消PLC控制系統(tǒng)的硬件，在DCS系統(tǒng)中編制同等功能的控制程序，從而取代老舊的PLC系統(tǒng)。增加其控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)原理如下圖所示：

主要改造內(nèi)容：

根據(jù)現(xiàn)有進(jìn)入PLC控制系統(tǒng)的信號(hào)線路數(shù)量及網(wǎng)絡(luò)要求，配置DCS系統(tǒng)柜。

拆除控制室內(nèi)部老舊的PLC控制系統(tǒng)及配套接線柜。

安裝新的DCS系統(tǒng)柜及將原信號(hào)線路接入。

根據(jù)PLC控制程序并結(jié)合其他焙燒爐控制特點(diǎn)，重新編制1#焙燒爐的安全聯(lián)鎖、設(shè)備控制、參數(shù)監(jiān)測(cè)程序。

測(cè)試及完善。

（2）燃燒站控制系統(tǒng)。

燃燒站PLC控制系統(tǒng)為現(xiàn)場(chǎng)的控制柜，建議采取更新整體控制柜的方式進(jìn)行設(shè)備升級(jí)，主要改造內(nèi)容：

根據(jù)燃燒站現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)線路重新設(shè)計(jì)PLC控制柜。

根據(jù)煤氣燃燒控制要求、安全保護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及信號(hào)形式重新設(shè)計(jì)燃燒站控制程序。

拆除老舊燃燒站PLC控制柜及線路。

安裝新的PLC控制柜及將原信號(hào)線路接入。

測(cè)試及完善。

（3）供電系統(tǒng)。

a.更換UPS主機(jī)及配套的電池組。

b.給另一路供電增加EVS電源。

c.增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的供電柜，新增供電開(kāi)關(guān)和重新敷設(shè)供電線路，以代替老化的開(kāi)關(guān)和線路。

（4）改造的內(nèi)容及范圍。

a.改造內(nèi)容涉及氧化鋁1號(hào)焙燒爐PLC控制柜及供電、接線柜的拆除，新增DCS供電柜、DCS卡機(jī)柜與接線柜。

b.T12、V08、V19燃燒站PLC控制柜的拆除，新增控制柜安裝。

c.DCS系統(tǒng)中控制程序、聯(lián)鎖條件編制。

d.燃燒站控制柜控制程序編制。

效益分析收益類(lèi)項(xiàng)目必須列出計(jì)算方法、依據(jù)及過(guò)程；安全環(huán)保類(lèi)項(xiàng)目的效益描述清楚。由于DCS控制系統(tǒng)故障造成生產(chǎn)中斷的主燃燒站和輔助燃燒站機(jī)會(huì)損失費(fèi)用5.232萬(wàn)元/小時(shí)（利潤(rùn)損失3.855萬(wàn)元/小時(shí)、煤氣放散損失1.377萬(wàn)元/小時(shí)），啟動(dòng)燃燒站按照機(jī)會(huì)損失為煤氣放散損失1.377萬(wàn)元/小時(shí)。

通過(guò)提升控制系統(tǒng)可靠性，確保煤氣燃燒過(guò)程中的有效監(jiān)控，提升控制系統(tǒng)的防爆等級(jí)，滿足易燃易爆場(chǎng)所的用電規(guī)定，提升系統(tǒng)本質(zhì)安全性能。

通過(guò)技改提升系統(tǒng)穩(wěn)定性后有望將焙燒爐故障跳停次數(shù)下降50%，降低由于設(shè)備跳停后導(dǎo)致的煤氣、煙塵放散，降低有毒有害物資的排放。

通過(guò)技改提升焙燒爐系統(tǒng)報(bào)警信息完善、自動(dòng)控制水平，杜絕設(shè)備的誤操作和誤動(dòng)作，提升生產(chǎn)過(guò)程對(duì)有毒有害氣體的管控效率。