PLC系统在冷冻机控制系统改造中的应用.pdf

2 0 1 5 年 第 4 期 炼 油 与 化 工 R E nN I N G AN D C HE MI C AL I N DU S T RY 5l P L C系统在冷冻机控制系统改造中的应用 董 庆 龙 大庆石化公司信息技术中心， 黑龙江 大庆 1 6 3 7 1 4 摘要 结合某橡胶装置冷冻机控制系统的P L C改造， 阐述了冷冻机控制系统存在的问题， 并提出了 改进的措施； 介绍了罗克韦尔P L C系统的构成及控制逻辑的分析。 关键词 冷冻机； 可编程序控制器； 单板机； P L C 系统 中图分类号 T P 2 7 3 文献标 识码 B 文章编 号 1 6 7 1 4 9 6 2 2 0 1 5 0 4 - 0 0 5 1 - 0 3 Ap p l i c a t i o n o f PLC i n i mp r o v e me n t o f r e f r i g e r a t o r c o n t r o l s y s t e m Do n g D a q i n g P e t r o c h e m i c a l C o m p a n y I T C e n t e r ， D a q i n g 1 6 3 7 1 4 ， C h i n a Ab s t r a c t Co mb i n e d wi t h t h e P LC i mp r o v e me n t o f r e f r i g e r a t o r c o n t r o l s y s t e m o f a r u b b e r p l a n t ，t h i s p a p e r e x p o u n d e d t h e p r o b l e ms e x i s t e d i n t h e r e f r i g e r a t o r c o n t r o l s y s t e m， p r o p o s e d i mp r o v e me n t me a s u r e s ， i n t r o d u c e d t h e c o n s t ruc t i o n o f Ro c k we l l P L C，a n d d i s c u s s e d t h e c o n t r o l l o g i c o f t h e r e f r i g e r a t o r ． Ke y wo r d s r e f r i g e r a t o r ；P L C c o n t r o l l e r ；s i n g l e b o a r d c o mp u t e r ；PL C s y s t e m 某橡胶装置的冷冻机组由3 台冷冻机构成， 采 用 的是大连冷冻机股份有限公司 简称大冷 制造 生产的氨螺杆压缩机。该冷冻机 的控制系统使用 大冷专 有 的单 板机控制 器 ， 配 以 I ／ O数 据采集模 板、 步骤状态指示灯。在使用初期， 系统以其成本 低廉、 操作简单等优势， 给企业带来了可观的经济 效益。但是随着计算机及通信技术的飞速发展， 新型通用的 P L C 可编程控制器 ⋯技术 不断应用 到各个行业 中， 性 价 比突出 ， 可维护性好 的特点 ， 凸显出大冷专有控制器的技术落伍。 首先 ， 人机交互界面不友好。操作人员只能 通过一块单屏 L C D 并操作功能按键 ， 来了解机组 运行状况、 简单的报警信息； 没有历史趋势记录、 报警事件记 录、 首发报警等功能 ， 不便于操作人员 及时掌握机组运行状态， 不便于操作。其次， 冷冻 机组的控制 逻辑 固化在专 有单板机控制器 内 ， 仪 表维护人员无法查看其动作过程 ， 当遇到生产问 题时 ， 无法分析判断故障原因 ， 不利于装置的长周 期平稳 生产 。随着机组使用时间的加 长 ， 控制 系 统的备品备件成本逐年显著增加 ， 并且厂家也逐 渐停止了备件的生产 ， 带来的采购问题无法解 决。基于以上原因的考虑 ， 使用通用的P L C系统 对原有单板机进行更新替换， 就显得更加紧迫。 1控制系统的结构 1 ． 1 P L C系统的构成 该橡胶装置的3 台冷冻机控制系统改造， 采用 罗克韦尔公 司的A B C o n t r o l l o g i x 平台的L O G I X 5 0 0 0 系列 P L C， 搭配 1 7 5 6系列 I ／ 0卡件 ， 组成新的控制 系统 ， 替换原 有单板机控制器 。L O G I X5 5 6 1 处 理 器是3 2 位处理器 ， 典型程序扫描时间为0 ．0 8 m s ， 内存容量为5 l 2 K， 内存扩展可达 8 M， 最大I ／ 0点 数为 1 2 8 0 0 0 点 ， 支持数组浮点运算采用标 签化寻 a n d M e c h a n i c s ， 2 0 1 0 ， 3 2 6 7 3 9 7 4 8 ． [ 7 ]陈静， 伍军， 郑金华． 一种改进的非支配排序多目 标遗传算法[ J ] ． 计算机工程与应用 ， 2 0 0 9 ， 4 5 2 9 6 0 7 1 ． 【 8 ]张利宾， 史晓宁， 崔乃刚． 基于N s G A Ⅱ 算法的上面级转移轨道 中途修正时机优化[ J ] ． 控制与决策， 2 0 1 1 ， 2 6 9 1 3 8 4 1 3 8 6 ． [ 9 ]杨红． 气相色谱法测定裂解气中的烃类组成[ J ] ． 辽宁化工， 2 0 0 3 ， 3 2 7 3 0 9 - 3 1 2 ． [ 1 O ]全先亮， 高光英． 乙烯装置急冷系统模拟一混合组分法[ J ] ． 化工 进展 ， 2 0 0 7 ， 2 6 1 1 0 6 1 0 9 ． 收稿 日期 2 0 1 5 0 5 2 2 作者 简介 刘立岩 ， 男 ， 工程师 ， 1 9 9 9 年毕业于大庆石油学院通信工程 专业， 现从事工业生产自动化管理工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 炼 油 与 化 工 5 2 RE F I NI NG A N D CH E MI C A L I N D US T R Y 第 2 6 卷 址方式 ， 可以在设计 阶段独立于硬件完成 系统编 程 。C P U 中央处理器单元 内置 R S 一 2 3 2串口， 通过背板总线 ， 支持与E t h e r N e t 、 C o n t r o l N e t 、 D H等 网络的通信接口模块进行扩展 ， 能够实现支持多 种控制网络。另外 ， 模块无槽位 限制 、 带电插板 、 数据高速传送等特点， 也是区别于其他系统的独 有特性。所有 C o n t r o l L o g i x 处理器都经过认证。 冷冻机 P L C控制系统的硬件规格见表 1 。 表 1 P L C系统硬件规格 项 目 规 格 L O G I X 5 5 6 1 处理器 2 MB内存 1 1 0 2 4 0 V A C ， 5 V I O A ． C L X 冗余电源单元 C o n t r o l L 0 g i x V O背板框架 ， 1 0 槽位 以太网通讯接口模块 1 0 3 0 VD C， 1 6 路单独隔离数字输 入模块 1 6 点单独隔离数字输出模块 6 路隔离模拟量输入模块 6 路隔离热电阻输入模块 1 ． 2现场仪表 每套冷冻机控制系统， 包含3 个压力信号， 3 个 温度信号， 1 个滑动变阻器 作为能级信号 ， 另外 还包括 1 2 个开关量输入信号， l 1 个开关量输出信 号， 7 个模拟量传感器。 1 ． 3 系统软件平台 罗克韦尔公司提供从工业底层到顶层 的完整 的软件体 系， 并包括功能强大 的监控软件 、 编程软 件 、 通讯软件 、 驱动软件 、 数据库接 口软件等 。操 作站人机界面使用的是D e l l P r e c i s i o n 3 9 0 工作站， 配 液 晶 显 示 器 。 P L C编 程 软 件 使 用 的 是 R S L o g i x 5 0 0 0中文 版 ， O P C通讯 软件 使用 的是 R S L i n x 专业 版 ， 上位组 态监控 软件使 用 的是 R S V i e w 3 2 1 5 0 0 点 。R S V i e w 3 2 是一种易用的、 可 集 成 的 、 基 于 组 件 的人 机 界 面 系 统 。它 基 于 Mi c r o s o f t Wi n d o w s 平台设计 ， 为监视和运行控制系 统提供了极大的灵活性b ] 。 3台冷冻机的P L C控制器通过 以太网交换机 ， 接入2 台操作站， 2 台操作站画面相同， 可以实现冗 余互相备用。 2控制逻辑 冷冻机的控制程序包含 3 个部分 。 2 ． 1冷冻机的启动逻辑 冷冻机启动前 ， 先启动油泵 ， 为机组提供润 滑。油泵 的启动条件有 乙二醇出水温度 一 1 5℃， 油泵无故障， 现场按“ 油泵启动按钮” ， “ 开油泵” 继 电器带电 ， 油泵启动。 油泵启动运行6 O s 后， 在其他各项参数满足的 前提下， 才允许启动冷冻机， 启动条件见表2 。 表2 冷冻机允许启动条件 在表 2 条件都满足的条件下 ， 保持 5 S ， 冷冻机 允许启动灯 K 1 2 点亮 ， 此时按“ 启动冷冻机按 钮” ， “ 开冷冻机 K1 ” 继电器带电， 冷冻机启动。 2 ． 2冷冻机的停车逻辑 冷冻机运行期间 ， P L C控制系统实时监控机组 各项参数的变化情况 ， 如果有停车条件产生 ， 立即 停止冷冻机运行 。停车条件见表3 。 表 3 冷冻机停车条件 在表 3 的条件中 ， 有任何 1 个条件满足 ， 就触 发“ 停冷冻机 K 2 ” 继电器 ， 把冷冻机停下来 ， 同时 点亮“ 冷冻机停 Kt 1 ” 指示灯。冷冻机停止后 ， 油 泵继续保持运行 3 0 S ， 然后 自动停止。 2 ．3首发报警逻辑 为了方便仪表维护人员直观地判断 出冷冻机 的停 车原 因 ， 在 P L C程序 中， 增加 “ 首 发报警 ” 功 能 ， 针对停冷冻机 的7 个条件进行首发判断 ， 抓取 第 1 个产生停车的条件 ， 在人机界面上进行报警和 显 示 。 3人机界面 删 一 一 一 一 一 一 ～ 惭 1 l 1 I 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5 年 第 4 期 董庆龙． P L C系统在 冷冻机控制 系统改造 中的应用 5 3 原大冷冷冻机只带有一块单屏 L C D显示屏 ， 改造后， 使用 2 台互备计算机作为操作站， 配合简 单直观的操作界面 ， 为操作人员操作冷冻机组 ， 提 供很大的方便b 。 当操作站启动后 ， w i n d o w s 操作系统 自动进入 主流程 画 面 ， 见 图 1 。 P 一7 0 2润滑油泵 图 1冷冻机操作画面 图 1 显示工艺流程 ， 并集中显示各个仪表运行 参数。在主流程画面底部 ， 有 8 个按钮 ， 始终显示 在最前端 ， 点击按钮切换到相应画面 ， 分别对应不 同功能模块 流程画面 、 仪表数据 、 操作画面、 趋势 组 、 启 车联锁 图 、 停 车联锁 图 、 首发报 警 、 报警 汇 总。 “ 仪表数据” 画面 ， 用于显示所有仪表数据 ， 包 括模拟量、 开关量。模拟量显示当前数值， 开关量 用不同颜色表示 ， 绿色表示“ 1 ” ， 红色表示“ 0 ” 。 “ 操作 画面 ” 画面 ， 用 于工 艺 人员 的常规 操 作。此画面主要包括联锁旁路、 首发报警、 常用工 艺数据、 油泵／ 冷冻机操作 4 部分的内容 。 “ 趋势组 ” 显示趋势列表 画面 ， 可根据需要查 看相应工艺参数的趋势。 “ 启车联锁图” 、 “ 停车联锁图” 画面， 用于显示 本次启／ 停车 的联锁满 足情况 。条件满 足显示绿 色 ， 不满足显示红色。 “ 首发报警” 页面显示是哪个工艺变量引起 的 停车联锁 ， 当停 车时 ， 引起的停车工艺变量 首发 报警 变红并闪烁。 “ 报警汇总” 画面 ， 显示 当前报警信息 。当有 报警发生时 ， 首先音箱发 出声响提示操作人员 ， 同 P 一 7 0 1 盐 水循环泵 时“ 报警汇总” 按钮变成红色， 并闪烁。在确认报 警后 ， 铃声停止 ， “ 报警汇总” 按钮恢复正常颜色。 4结束语 自第 1 套大冷冷冻机控制 系统 P L C改造成功 后， 先后对其他2 套冷冻机的控制器系统也都逐一 进行改造。新的系统投用后， 降低了控制系统的 故障率， 增强了系统稳定性， 方便了操作人员的操 作 ， 提高了仪表维护人员对机组故障的分析判断 能力， 降低了冷冻机组的运行成本和维护费用 ， 得 到用户的好评 。 参考文献 [ 1 ] 廖常初．P L C 编程及应用[ M ] E 京 机械工业出版社， 2 0 0 5 卜2 ． [ 2 ]罗克韦尔 自动化公 司． C o n t r o l l o g i x 选型指南用户手册[ M] ．北京 出版者不详， 2 0 0 6 1 2 1 3 ． [ 3 ]陈晓嘉． 可编程序控制器系统[ M] ． 杭州 浙江大学出版社， 2 0 0 0 1 9 0 - 1 9 1 ． [ 4 ]周少武． 大型可编程序控制器系统设计[ M] ． 北京 中国电力出版 社 ， 2 0 0 1 5 2 5 3 ． [ 5 ]刘明伟． 可编程序控制器 系统设计 『 J ] ．耽 2 0 1 0 2 7 2 7 2 9 ． 收稿 日期 2 0 1 5 0 7 2 7 作者简介 董庆龙 ， 男， 工程师， 1 9 9 7 年毕业 于哈尔滨工程大学计算机 专业 ， 现从事计算机控制工程项 目的开发与实施工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m