160 棧橋電氣控制系統報警故障分析及處理

魯 兵，程 剛

（中國石油蘭州石化公司，甘肅蘭州 730060）

0 引言

160 棧橋是油品儲運單位重要的單元之一，相關設備有別于一般的煉油化工裝置。操作人員、維護人員需要抓住設備的特點，綜合考慮現場出現的各種情況，及時處理設備故障，才能保證設備的長周期運行。

1 故障現象

160 棧橋8 道7 位、8 道8 位現場共用的電氣控制柜聲、光報警器一直動作，現場兩個桁架復位按鈕均無法取消報警，電氣柜上的旋鈕開關放置“報警消音”狀態，聲、光報警器停止動作。鶴管操作正常，定量裝車系統正常。

2 棧橋簡介

160 棧橋設計為一個貨位可以裝卸五種油品，各介質鶴管相互獨立，保證介質不受污染，結構主要由桁架、驅動小車、聯接管、提升裝置、一段伸縮管、伸縮垂管、密封帽、電動閥門，液壓控制系統以及電氣控制系統等構成。

2.1 桁架

160 棧橋采用桁架式結構，在桁架上安裝桁架小車，在桁架小車上安裝提升裝置，其下方連著聯接管，聯接管的中法蘭聯接一段伸縮管，聯接管下端連接伸縮垂管，在一級伸縮垂管下端裝有密封帽。小車的平移采用液壓馬達的蝸輪成速器來驅動，帶動整套鶴管沿罐車軸向移動，滿足裝車水平方向行程要求。

2.2 液壓系統

液壓系統設計成保壓回路機構，當鶴管到達合適裝車位置時，可將液壓泵停止，鶴管不會因自重和負載產生下滑和偏離。操作時，只需操作手動換向閥，就可實現鶴管自由上升、下降。伸縮垂管結構在裝車時，在自動作用下，使垂管直接插入罐底后油孔自動打開，實現自動液下裝車，最大程度提高鶴管裝車的安全性。高液位有防溢檢測探頭，當液位到達探頭檢測位置，電氣控制箱將發生報警，并且自動切斷進油電動球閥，從而防止介質溢出。

2.3 電氣控制系統

電氣控制系統采用目前流行的PLC 邏輯控制器西門子S7-200，采用集中控制、分別操作的運行方式，兩個貨位公用一個液壓總站和電器控制柜，液壓站布置在操作現場，操作更加方便、可靠。

3 故障分析及處理

3.1 在線診斷

現場電氣柜控制柜于2016 年改造后，承包商將PLC 控制系統程序，設置了訪問權限，現用的程序無法上載，無法在線診斷。

3.2 排除法

查看PLC 系統I/O 模塊指示燈情況，有5 路DI（Digital Input，數字量輸入）通道指示燈亮，1 路DO（Digital Onput，數字量輸出）通道指示燈亮，指示燈信息見表1。參考改造前的接線圖紙、PLC 卡件實際接線，改造前的PLC 程序如圖1 所示。

圖1 改造前報警輸出程序段

表1 PLC 系統I/O 控制模塊指示燈亮的通道信息

假定報警輸出“1”邏輯是由于報警輸入“1”產生，從卡件輸入端拆除通道亮燈的信號線，對應的通道指示燈熄滅，報警情況仍然存在。

切換電氣控制柜上的“報警等待、報警消除”按鈕，報警輸出對應的通道指示燈熄滅，對應的繼電器指示燈熄滅，聲光報警器停止動作。說明I/O 卡件輸出通道無故障，對應的繼電器無故障，聲光報警器也無故障。

由此可以斷定報警輸出是控制器邏輯判斷的結果，是由輸入信號經過邏輯運算后產生的報警。有可能，某些輸入回路是“0”邏輯導致的輸出報警。

3.3 對比法

參考兩個相鄰貨位電控柜內PLC 指示燈情況，發現只有目前報警的PLC 系統I/O 卡件的5 個通道（I3.4、I3.5、I3.6、I3.7、Q3.3）指示燈情況與其他的兩個卡件指示燈情況不同。所以不可能輸入“0”邏輯導致報警。報警原因應該來自亮燈的4個通道（I3.4、I3.5、I3.6、I3.7）。

拆除I3.4 和I3.5 兩個通道信號線，通道指示燈熄滅，報警情況仍然存在。

切換電控柜上的“緊急切斷”按鈕，I/O 卡指示燈無任何變化。打開按鈕接線箱箱蓋，發現“緊急切斷”按鈕信號線未進入該PLC 系統，而是進入火車棧橋定量裝車PLC 系統（西門子S7-400）。進入該PLC 系統的“緊急切斷信號”同樣來自火車棧橋定量裝車PLC 系統，接線示意如圖2 所示。

檢查發現火車棧橋定量裝車PLC 系統控制柜內DO 卡件只有兩個通道指示燈亮。通道信息見表2。PLC 系統I/O 卡件通道指示燈情況如圖3 所示。檢查裝車系統操作畫面，發現只有HW14 和HW16 顯示“急停”的位置顯示“恢復”，說明“急停”軟按鈕被按下了，操作畫面如圖4 所示。聯系工藝人員檢查確認后，點擊畫面HW14 和HW16“恢復”軟按鈕變成“急停”狀態，定量裝車系統PLC 輸出通道指示燈熄滅。棧橋電控柜控制系統PLC 對應的兩個通道指示燈熄滅。報警情況仍然存問題。

圖3 報警通道燈亮

圖4 操作畫面

表2 定量裝車系統DO 卡亮燈通道信息

3.4 嘗試法

咨詢工藝外操班長及其車間管理人員鶴管操作步驟。了解到此報警狀態持續了一段時間，操作人員人力資源整合，人員流動，內操人員反映無異常，外操作人員沒見過這種情況。根據經驗，各種系統報警都需要確認。目前現場已經沒有報警輸入點，點擊工藝操作中經常操作的桁架1、桁架2 復位按鈕，報警情況消失。推斷原程序桁架復位按鈕對應的程序（圖5）被修改，現在程序有如下特點：

圖5 原程序桁架復位按鈕相關程序段

（1）報警邏輯輸入增加了靜電報警、液位報警、急停切斷等條件。

（2）報警保持功能，桁架1、2 復位按鈕消除所有的報警保持。

（3）定量裝車系統發給現場棧橋電控柜，進行報警。

重復故障現象，進行驗證，確認現在程序的基本功能。梳理之前的故障處理過程，存在的疑問、邏輯上講不通的地方現在合理了。

4 結束語

設備技術不斷進步，對設備管理和維修技術人員的專業水平要求越來越高，然而這方面的培訓和教育卻一直處于停滯和落后狀態。涉及到專業分工的地方，容易出現管理上的漏洞。承包商提供成套設備的資料不全，PLC 系統程序存在“黑匣子”等問題給生產和維護帶來諸多困擾。盡快解決相關問題，才能保證設備長周期運行。