PLC 系統在溶解乙炔安全生產方面的應用

王貴強

（宜賓市華焰乙炔化工有限責任公司，四川 高縣 645152）

1 研究的目的和意義

PLC系統在企業安全生產方面有特別重要的作用，PLC 在乙炔溶解乙炔生產過程中的應用，解決了乙炔氣充裝時存在的安全隱患，編程控制會自動檢測生產過程中乙炔氣的壓力、溫度、液位，當達到設定的溫度、壓力液位超限，系統會自動報警并停機，使溶解乙炔氣瓶充裝的安全性大大提高。PLC 系統是溶解乙炔企業對生產過監測數據、報警設定值、系統聯鎖狀態、系統報警狀態進行監控的主要手段[1]，對確保溶解乙炔安全生產意義重大。

2 公司PLC 系統現狀分析

宜賓市華焰乙炔化工有限責任公司現有乙炔壓縮機控制系統一套，乙炔壓縮機進、出口管道壓力變器送對2 臺乙炔壓縮機進、出口管道壓力進行集中指示、報警以及聯鎖控制。

乙炔壓縮機PLC 控制系統控制器選用了LE5109（非冗余設置）或同功能控制器，其余卡件的配置考慮了擴展的需要，因此AI、AO、DI、DO 信號類型都需要考慮一定的余量[2]。上述系統僅僅對溶解乙炔裝置的核心設備Z-0.67/25 型溶解乙炔氣體壓縮機的進、出壓力進行了聯鎖控制，其他參數未進行控制；溶解乙炔的其他裝置未進行控制。

3 宜賓市華焰乙炔化工有限責任公司PLC 系統改進方案設想

經對相關安全法律法規和標準以及《四川省溶解乙炔生產企業安全控制實施指南》進行研究，并組織安全管理人員和生產技術骨干反復討論，宜賓市華焰乙炔化工有限責任公司提出了PLC系統改進方案設想，將溶解乙炔生產過程中信息所產生的信號遠傳傳輸至配電室的機柜間，在控制室設置上位機進行信號集中監視與報警顯示，記錄并產生故障報警生成報表及打印等功能。具體方案如下。

3.1 乙炔氣柜高位和低位聯鎖控制

將乙炔氣柜高位和低位限位開關報警信號同步引入新控制系統進行顯示記錄。

3.1.1 乙炔氣柜高位、低位檢測

1.乙炔氣柜高位限位開關檢測報警（ZSH-101）。

2.乙炔氣柜低位限位開關檢測報警（ZSL-101）。

3.1.2 聯鎖邏輯關系

具體如表1 所示。

表1

3.2 乙炔發生器溫度檢測聯鎖控制

3.2.1 乙炔發生器內部水的溫度遠傳檢測

乙炔發生器C201A 內部水溫檢測（WT113A），報警信號檢測（XA-C201A）以及聯鎖超過溫度開啟補水閥控制（XZ-C201A）。

3.2.2 聯鎖邏輯關系

具體如表2 所示。

表2

3.3 乙炔壓縮機溫度檢測聯鎖控制

3.3.1 乙炔壓縮機出口排氣溫度遠傳檢測

1.乙炔壓縮機C101A 出口排氣溫度檢測（WT114A），報警信號檢測（WA-C201A）以及聯鎖超過 40℃聯鎖停機控制（WZ-C101A1）。

2.乙炔壓縮機C101B 出口排氣溫度檢測（WT114B），報警信號檢測（WA-C201B）以及聯鎖超過 40℃聯鎖停機控制（WZ-C101B1）。

3.3.2 乙炔壓縮機冷卻水溫度高報警

1.乙炔壓縮機C101A 冷卻水溫度檢測（WT115A），報警信號檢測（WA-C201A2）以及聯鎖超過 90℃聯鎖停機控制（WZ-C101A2）。

2.乙炔壓縮機C101B 冷卻水溫度檢測（WT116A），報警信號檢測（WA-C201B2）以及聯鎖超過 90℃聯鎖停機控制（WZ-C101B2）。

3.3.3 聯鎖邏輯關系

具體如表3 所示。

表3

3.4 高壓干燥器出口壓力檢測聯鎖控制

1.通過壓力遠傳檢測：（1）高壓干燥器G101A 出口管道壓力檢測（PT114A）；（2）高壓干燥器G101B出口管道壓力檢測（PT114B）。

2.壓縮機控制及狀態檢測：（1）高壓干燥器G101A狀態信號檢測（PL-C101A）、報警信號檢測（PA-C102A）以及聯鎖停機控制（PZ-C101A）；（2）高壓干燥器G102B 狀態信號檢測（XL-C101B）、報警信號檢測（PA-C102B）以及聯鎖停機控制（PZ-C101B）。

3.5 儀表造型

新做除乙炔氣柜高位和低位聯鎖控制外的聯鎖PLC 系統機柜，以便將所有聯鎖控制遠傳至中控室進行監控[3]。

現場儀表選用智能電子式，壓力變送器采用4～20m ADC標準信號，計量單位采用公制單位KPa、MPa、℃等。

現場安裝的電子儀表根據爆炸區域的等級劃分，選用具有防爆合格證的產品，防爆等級不低于d ⅡCT4 級。

3.6 儀表供電

PLC 系統機柜的供電采用不間斷電源系統UPS，現場儀表的24VDC 供電由PLC 系統提供。輸入UPS 電源容量為2.0KVA，輸入220VAC 輸出220VAC，后備時間能夠滿足用電設備滿負荷運行不小于30 分鐘。

3.7 接地要求

PLC 系統機柜應可靠接地，整個系統的參考接地僅以接地網一點為基準，各系統、盤、機柜的接地就分別接地匯流排、保護接地匯流排上；保護接地應接在保護接地匯流排上。在分別從工作接地匯流排、保護接地匯流排直接接引出接地線（VV1×25mm2）連接到接地總干線上[4]。

接地網絡可利舊，系統地接和保護接地接入已有接地網即可。

4 宜賓市華焰乙炔化工有限責任公司PLC 系統改進方案的優勢分析

4.1 提高了溶解乙炔生產裝置及儲存設施自動化控制系統的水平

原來只有兩臺核心設備Z-0.67/25 型溶解乙炔氣體壓縮機的進、出壓力進行了聯鎖控制，安全系數低，改進后將其他參數都進行了控制；溶解乙炔的其他裝置也進行了控制，形成溶解生產過程參數的全控制，提高了溶解生產的本質安全水平。

4.2 降低現場人員巡回檢查的工作量

PLC 系統改進后，最大程度地實現了溶解乙炔在生產過程的自動水平，實現了生產參數的全過程監測，以前要求工作人員每班每小時或每半小時巡回檢查一次的頻率可以降低[5]。對生產過程的情況，通過中控室人員進行嚴密監測，以防參數超過設定值。

4.3 降低對紙質記錄文檔的依賴，節省文控管理的成本

PLC 系統改進后，實現了信號集中監視、系統功能組態、自動化邏輯控制、數據報警、控制參數的在線修改和設置，自動記錄并實現產生故障報警生成報表及打印等功能，減少對紙質記錄文檔的依賴，節省文控管理的成本。

4.4 為公司的安全管理決策提供了高效的信息支撐

PLC 系統改進后，公司安全管理人員只要登錄LPC系統，就能隨時對溶解乙炔生產裝置的運行信息進行查閱，信息發生變化時可及時交流，調整生產的進度安排，信息協作更加方便快捷。

5 推行PLC 系統改進方案中主要存在的問題及應對措施

5.1 對現有裝置進行PLC 系統改造，存在一定的安全風險

在PLC 系統改造過程中，必然會在裝置現場進行動火、高處作業等特殊作業，而溶解乙炔裝置中必然存在乙炔，乙炔屬于易燃易爆的危險化學品，在改造過程中肯定存在一定的安全風險。

在PLC 系統改造過程中，必須加強對裝置的置換管理，嚴格執行《危險化學品企業特殊作業安全規范》（GB30871-2022）的安全管理規定，并開展相應的應急救援演練，確保改造過程中的安全[6]。

5.2 PLC 系統改造的資源投入不足

由于是老企業進行PLC 系統改造升級，企業管理層對PLC 系統改造升級的必要性和重要性缺乏深刻的認識，對PLC 系統改造的技術缺乏了解，在操作實踐、管理理念上無法跟上信息化的要求；加上近年來企業生產經營情況受市場大環境的影響，效益下滑，給PLC 系統改造升級的資金投入造成了一定的困難。

企業加大對相關硬件及人力資源的投入力度，采取分步實施，總體推進的方法，陸續開展PLC 系統改造升級，讓企業管理層逐漸認識到PLC 系統改造升級的必要性和重要性，進一步了解PLC 系統的作用；同時減少對改造資金及人力資源的壓力。

6 結語

溶解乙炔生產裝置及儲存設施必須裝備自動化控制系統，以實現生產過程的自動連續如實記錄相關參數，以便公司管理層和安全管理人員進行安全生產的決策，進行PLC 系統改造是必要的也是必須的。企業要認清當前安全管理所存在的問題，不斷創新安全管理理念，充分利用計算機技術，推進和完善安全生產管理方式。

如PLC 系統改造成功運用，不僅規范和完善了作業進入作業現場巡查的安全風險，而且實現了溶解乙炔生產過程的動態觀察，為“早發現安全風險隱患、早解決安全風險隱患”提供了基礎保障，同時大大提高了工作效率，降低了溶解乙炔生產過程的安全風險。

由于信息數字化的不斷發展，在PLC 系統改造成功使用中不斷改進和完善，使PLC 系統在實際安全、生產過程中更加方便、快捷地提高安全生產的數據，將使公司的安全管理更加規范，也為其他同類提供了較好的參照模板。

在以后的安全工作中，宜賓市華焰乙炔化工有限責任公司將根據PLC 系統的運用情況，逐漸推進PLC系統在公司工業氣體車間的運用，使安全生產管理向信息化、自動化邁進。