PLC在主风机组连锁自保控制系统中的应用.pdf

固 Journal ofAnshan Normal University 鞍 山 师 范 学 院 学 报 2005-04 。727 1 73 P L C在主风机组连锁自保控制系统中的应用 李 纪林 鞍钢职工大学 计 算机 系软件教研室， 辽宁 鞍山 1 1 4 0 0 0 摘要 以鞍钢大型厂催化裂化装置主风机组为例 ， 介绍、 分析 了工艺流程和控制 系统． 针对控制站的组态 过程进行 了重点的讨论 ， 从组态程序 中， 可以看 出 P L C系统针对逻辑控制的优越性及 简化性． 关键词 P L C； 工艺流程； 控制方案 ； 系统组态 中图分类号 T P 2 7 3 ． 5 文献标识码 A 文章篇号 1 0 0 8 2 4 4 1 2 0 0 5 0 2- - 0 0 7 1 - 0 3 Ap p l i c a t i o n 0 f PLC i n Ch in S e l f - p r o t e c t i o n Co n t r o l S y s t e m o f M a i n Fa n S e t U J i l i n S o f t w a r e O f f e ， D e p a r t m e n t o fC o m p u t e r ， A n g a n g C o l l e g e f o r Wo r k e r s a n d S t ， A n s h a n L i a o n i n g 1 1 4 0 0 0， C h i n a Abs t r a c t T o t a k e t h e f a n s e t o f the c a t a l y s i s a n d c r a c k i n g e q u i p me n t o f t h e L a r g e s e c t i o n Mi l l o f An g a n g a s a n e x a mp l e， i n t r o d u e a n d a n a l y z e t h e t e c h n i q u e a n d c o n t r o l s y s t e m ； d i s c u s s ma i n l y the w o r k i n g p r o c e s s o f t h e c o n t r o l s t a t i o n， a n d p r o v e t h e a d v a n t a g e s a n d s i mp l i c i t y o f P L C S y s t e m i n l o g i c a l c o n t r o 1 ． Ke y wo r d s P L C； T e c h n i q u e ； C o n t r o l p l a n； W o r k i n g p r o c e s s o f t h e s y s t e m 可编程程序控制器 P L C 是以微处理器为核心部件的工业控制计算机的一个重要分支． 它以工作可靠、 安装简单 、 可与工业现场信号直接连接、 组合及扩展灵活、 编程及变更程序容易、 维护方便及环境适应强等显著优点， 受到现场工程 技术人员、 生产操作和维护管理人员的普遍欢迎， 广泛应用于工业自 动控制的各个领域． 大型厂4 0 X 1 0 4 ‘／ a 催化裂化扩建工程配置一套主风机一 烟机能量回收机组． 该机组在装置正常运行时， 向再生器供 风， 并回收烟气中的能量． 当机组的某个重要工艺条件或参数不能满足正常运行或机组发生紧急故障时， 必须采取果断 措施， 使机组安全运行或紧急停车， 否则会给机组带来极其严重的损坏， 影响整个装置的正常运行． 因此， 设计并实现高 可靠性、 易于操作的自 动保护连锁系统是十分关键的． 1 工艺流程简介 组风机工艺流程如图1 所示． 从再生器排出的烟气进入多管式三级旋分器， 三旋有两个出口， 一路进入双动滑阀， 另一路进入烟气轮机． 当机组正常 运行时， 双动滑阀 应该全关， 所有烟气经过烟机人口闸筏X C V 1 4 0 1 和人口 蝶阀P V l l 0 1 C 带动烟机高速旋转， 将烟气的热能 转变为动能． 烟机的转动功率大于电 机的供给功率时， 对外发电； 反之， 主风机则由烟机和电机共同带动． 烟机出口 送至水 风罐， 水风罐实际上是一个低压大口径的切断阀． 所有烟气通过烟气轮做功后， 经水风罐送至余热锅炉回收其热能． 主风机人口 管道上装有测流量用的文丘利管及用于调节主风流量的气动蝶阀F A 1 4 0 A ， 出口 管道上装有气动单向阀 X C V 1 4 0 2 、 电动蝶阀及F A 1 4 0 2 ． 当机组正常运行时烟机人口闸筏X C V 1 4 0 1 打开， 人口 蝶阀P V 1 1 0 1 C和F V 1 4 0 2 处于自 动 调节状态， 单向止回阀 X C V 1 4 0 2打开． 当机组出现严重故障紧急停车时， 烟机的人口闸筏和人口 蝶阀关闭， 切断烟气进入烟机的通道， 同时防喘振放空阀 打开， 单向止回阀关闭， 使压缩气流紧急放空， 切断给再生器的供气． 大量烟气则经过双动滑阀和降压孔板降温、 降压后 进人余热锅炉． 收 稿 日期 2 0 0 41 01 2 作者简介 李纪林 1 9 6 5 一 ， 男 ， 辽宁鞍山人， 鞍钢职工大学计算机软件教研室讲师 维普资讯 7 2 鞍山师范学院学报 第 7卷 2 自动控制方案 图 l主风 机工艺 流程 图 根据工艺要求及机组本身性能， 机组自动控制 方案有 机组负荷控制 F L C 1 4 0 1 A 用风机出口流 量控制风机人口 蝶阀F V l 4 0 1 A ； 再生器压力与烟机 转速低选控制烟机转速； 机组超速保护； 机组轴系仪 表与保护； 机组润滑油系统监视与保护； 机组启动与 停机连锁； 主风机防喘振控制， 主风机人E l 流量控制 防喘振放空阀F V 1 4 0 2 [ 1 ] ． 2 ． 1 机组紧急停车连锁 机组紧急停车连锁是本系统的核心， 是机组允 许启动连锁的一个组成部分， 是机组设备免于损坏 的保证． 它由轴振动、 轴位移、 润滑油压力等条件组 成， 具体的逻辑关系如图2 所示． 2 ． 2 主风机防喘振控制 连 锁 投 用一 图2 机组紧急停车逻辑原理图 主风机为离心式压缩机， 它的特性曲线如图3所示． 由图3可知 ，阴 P ／ P 影部分为喘振区， 在转速为N 1 时， Q 为压缩机能否稳定操作的分界点 ，既 喘振点． 当主风流量大于Q 时压缩机正常运行； 当压缩机减低负荷使流 量小于Q n 时， 将发生喘振， 喘振时使止回阀发出撞击声， 它将使压缩机及 所连接的管网系统和设备发生强烈振动， 甚至使压缩机遭到破坏 ． 当喘振发生时， 应将防喘振放空阀打开， 单向止回阀关闭． 一 3 P L C控制系统概况 图3 特 性曲 线 德国西门子公司生产的 P L C控制系统应用了最尖端的电子技术 、计测控制技术， 吸取了各种可编程序控制器的长 处， 最大限度地满足了生产过程控制要求， 是具有优越的性能价格比的可编程控制器 ． P L C系统构成如图4所示， 主风机部分采用4台P L C ， 其中三机组 烟机． 主风机． 电机 考虑其复杂性和安全性要求 ， 采用热备的两台P L C 系统， 备机和增压机也采用热备的两台P L C系 统 ，另设两个操作站． 控制站与操作站之问通过高速 数据通道进行通讯， 操作站之问也相互通讯． 该系统不需要独立设置自 动保护系统E S F ，机组的自 动保护、 逻辑运算和控 制及过程量的显示、 报警、 手动、 遥控等功能均由 监控系统完成． 3 ． 1 操作站 Wi n C C 主风机控制系统由两台win C C 组成， 分别配有喷墨打印机和激光打印机 ，操作站主体装有2 1 “ 彩色C R T ，3 ． 5 ” 软驱， 维普资讯 第 2期 李纪林 P L C在主风机组连锁 自 保控制系统中的应用 7 3 内存为6 4 M， 操作系统为中文W i n d o w s N T 4 ． 0 ， 操作系统通过C P 5 4 1 2 与S 5 进行通讯． 操作站具有丰富的显示操作功能， 可显示出流程图、 趋势图， 可作报警、 报表打印等． C P 5 S5 1 1 5 H 4 3 1 L GS 图4 P L C系统构成 3 ． 2 控制站 s 5 - l l S I -I 控制站采用西门子公司的S 5 - l 1 5 H ． 我厂选用的S 5 - 1 1 5 为切换型冗余配置， 即中央处理单元冗余， 扩展单元不冗余． P S 9 5 1 为电源模板， 可直接外部2 2 0 V交流电源； C P U 9 4 2 H为中央处理单元； I M 3 2 4 、 I M 3 0 4 、 I M 3 1 4为接口 模板， 用于 把扩展单元连到中央基板上； I M 3 0 6 为编址模板； C P 5 3 1 用于和W i n c c 通讯； C P 5 2 4 用于和D C S 通讯； A I 为模拟量输入模 板； A O 为模拟量输出模板； D I 、 D O分别为数字量输入、 输出模板． 4 系统组态 S 5 - l 1 5 H均采用S T E P 5 语言在编程器上编程， ， 它有三种编程方式 S T L - 语句表编程、 L A D ． 梯形图编程、 C S F ． 控制流 程图编程l 2 I ． S 5 - l 1 5 H的主要主态过程如下 1 在程序块P B 1 中采用F B 2 5 0 对模拟输入信号进行处理， 一个模拟量对应一个 F B 2 5 0 ， 将处理完的结果输入数据 块 D B 5中． 2 在P B 2中采用F B 2 5 1 对D B 6 中的数据进行处理， 处理完的数据送入模拟量输出端子． 3 在P B 3中 将D B 5 中的输入数据按设计要求做报警处理， 设定高、 低报警值． 4 在P t M中将标志位及数字输入点存人数据块D B 5中． 5 在P B 5中编程实现相关逻辑控制． 6 在功能块F B 5 中， 将存在D B 5 中需要进行P I D控制的模拟量存入F B 1 0中， 然后调用O B 2 5 1 进行P I D控制， 并将 控制输出结果存入D B 6中以备P B 3 程序中调用． 7 在P B 1 0 中做一个低选程序， 用以实现再生器与烟机转速低选控制． 5 结束语 催化裂化装置主风机组P L C 连锁自 保控制系统经过模拟调试运行及实际运行， 证明组态程序完全符合生产工艺要 求． 整个系统安全可靠， 连锁动作灵敏、 准确， 在生产中取得了显著经济效益． 由于采用P L C 控制使系统软件化， 减少常规的控制元件， 大大简化外部接线． 需要实现新的控制作用时， 只需通过 软件编程便能完成； 减少了13 常维护量． 因此， 可编程控制器在连锁自 保控制系统上具有广泛的应用前景． 参考文献 [ 1 ]胡特生． 自动控制原理[ M] ． 北京 清华大学出版社 ， 2 O O 1 ． [ 2 ]李道霖． 可编程序控制器原理及其应用[ M] ． 北京 机械 工业出版社 ， 2 O O 1 责任编辑 张冬冬 ] 墨 一 孝 H 5 l l 一 5 S C P 5 5 C P 5 4 维普资讯