制氧机膨胀机控制系统PLC改造.pdf

6 4 冶 金 动 力 ME TAL L URG I CAL P OWER 2 0 l 3年第 1 1 期 总 第 1 6 5期 制氧机膨胀机控制系统 P L C改造 王峰 ，周静 安 阳钢铁股份有 限公 司制氧厂 ， 河南安阳 4 5 5 0 0 4 【 摘要】 介绍了安阳钢铁股份有限公司对 2 6 0 0 0 制氧机的膨胀机进行 P L C改造的过程、工作原理及改 造后使用的效果。 【 关键词】 P L C ； 膨胀机； 梯形图 【 中图分类号】T P 3 1 1 【 文献标识码 】B 【 文章编号】 1 0 0 6 6 7 6 4 2 0 1 3 1 1 - 0 0 6 4 0 3 Up g r a di n g o f PLC f o r t h e Co n t r o l S y s t e m o f Ex p a n s i o n M a c h i n e o f Ox y g e n g e n e r a t o r Wa n g F e n g ，Z h o u J i n g T h e O x y g e n G e n e r a t i o n P l a n t o f An y a n g I r o n a n d S t e e l C o ． ，L t d ． ，A n y ang ,He n a n 4 5 5 0 0 4 ，C h i n a 【 A b s t r a c t 】 T h e u p g r a d i n g p r o c e s s a n d w o r k p r i n c i p l e o f P L C f o r t h e e x p a n s i o n m a c h i n e o f t h e No ． 2 6 00 0 m o x y g e n g e n e r a t o r o f An y a n g St e e l a r e i nt r o du c e d whi l e t h e e f f e c t o f t h e u p g r a d i n g p r o j e c t i s a l s o p r e s e n t e d ． 【 K e y w o r d s 】 P L C ；e x p a n s i o n m a c h i n e ；l a d d e r d i a g r a m 1 前言 过去安钢制氧厂 2 O 0 0制氧机 的膨胀机控制 系统 ， 完全采用的是传统接触器一 继 电器控制方式。 因其采用的是硬接线方式 ， 所 以使用元件多 、 结构 和接线非常复杂 ， 仅中间继 电器 的使用就有十个之 多。虽然至今仍可使用 ， 但有时往往 因为继电器 的 损坏 ， 触点 、 导线 、 二次插头接触不 良等原因 ， 而影 响了整个控制系统的正常启动和运行。查找和排除 故障是非常困难的 ， 要花费很长的时间影响了机组 的启动时间。鉴于现在 P L C技术 已非常成熟， 并且 发展迅猛 ， 已经成为当代工业 自动化 的主要支柱之 一 。为此我们对 2 ％0 0 0制氧机的膨胀机的控制系统 进行了 P L C改造 ， 并收到了良好的效果。 2 改造过程及工作原理 我们选用的是三菱 F X 2 N 一 5 6 MR型 P L C，进行 了编程和模拟盘试验。试验成功后 ， 为 了节约资金 和改造的方便我们将改造建立在原来控制回路的 基础上， 完全采用原有的按钮和控制开关并充分利 用其原有接线， 并将膨胀机的辅助油泵控制系统和 油箱加热器控制 系统与膨胀机 的控制系统一 同编 人一个 P L C程序中，使整个改造过程变得简单易 行。改造后的 P L C控制梯形图见图 1 ， 其输入 、 输出 点的注解请见表 1 。控制原理如下。 表 1 输入、 输出列表 输入 输出 x 0 6 J 仪控允许启动 Y o I HD仪控故障 Xl l O J 仪控正常 Y l 2 HD电网电压故障 X 2 1 Y J 低电压保护 Y 2 3 H D主电机过负荷 X 3 2 Y J 低电压保护 Y 3 2 B D主电机投入 3 Y J 低电压保护 3 B D紧急切换阀打开 X 5 1 P d热继电器保护 Y 5 DB电笛 6 1 3 KK 3 - 4 Y 6 7 Z J中间继电器 X 1 3 KK 1 - 2 Y 8 7 2中间继电器 Xl0 1 Z K空气开关辅助触点 Yl0 3 S V紧急切换阀 X l 1 J K气源接通 Y I l 2 C 油泵接触器 X12 S R A S 4 0 I 电机转速 Y ∞ 主机运行信号至仪控 Xl3 2 T A停车按钮 Xl4 I T A停车按钮 Xl5 1 Q A启动按钮 Xl6 J CA XI7 1 2 K K 1 1 - 1 2 X 2 0 P S 4 0 4密封气压力 X 2 l 2 1 Q A油泵停车按钮 X 2 1 T A油泵启动按钮 X K K 1 - 3 2 0 1 3 年第 l l 期 总 第 1 6 5期 冶 金 { ； 】 力 MF r A L L U R G I C A L P O WE R 6 5 X1 1 ① I 卜厂l H H卜⑩ r M1 0 X1 6 l 卜一 ⑩ M 1 0 M M I 卜_J H卜一① l I H卜 珂 I 卜 丑 M6 X2 3 I 卜 I 卜一① 。 f 卜 『 圃 P L S I } __ 一 l I M l 图 1 改造后 P k C控制梯形图 2 ． 1 膨胀机的程序控制原理 1 开车条件 当仪控允许起动时， X 0 接通； 仪控 正常时， x 1 接通 ， 则 M1 得电， 其常开点闭合， 常闭 点断开； 当电网电压正常时 ， X 2 、 X 3 、 X 4接通 ， M2得 电， 其 常开点闭合 ， 常闭点断开 ； 主 电机正常时 ， X 5 接通 ， M3得电，其常开点闭合 ，常闭点断开 。M1 、 M 2 、M 3 都得电以后使 M 4 得电、 动作， 开机条件满 足 。 2 信号报警 回路 在膨胀机控制系统中， 有 以 下几个报警信号， Y 0为仪控故 障， Y 1 为 电网电压故 障 ， Y 2为主电机过负荷 ， Y 3为主电机投入 ， Y 4为紧 急切换阀打开 ， Y 5为故障音响 。当开关 1 3 K K打至 X6接通 时为音 响及信号检查 ，此 时 ， Y 0 、 Y 1 、 Y 2 、 Y 3 、 Y 4 、 Y 5 全部得电故障指示灯全亮，并发出故障 音响报警 ；当开关 1 3 K K打至 X 7接通时为工作后 ， M1 接通时 Y 0得电， M2接通时 Yl 得电， M3接通时 Y 2得 电， M6接通时 Y 3得电 ， M7接通时 Y 4得电 ， 当 X 7与 M4同时接通时， 电笛报警。 3 开车过程 当开车条件满足后 ， M 4常开点闭 合， 按下启动按钮 X 1 5 接通， M1 0 得电， 其常开点闭 合并自锁， M1 0 得电后使 Y 1 0 得电，这时仪控三通 电磁阀 即紧急切 断阀 3 S V 得 电动作打开 ， 开启膨 胀机进气阀， 使透平膨胀机及与之联接的电机加速， 这时 X1 1 动作， Y 6断电，使中间继电器 7 Z J 失电跳 开 ，当机组转速达到 1 0 2 1 0 3 ％同步转速时 ， x1 2动 作闭合， Y 7 得电， 使中间继电器 8 z J 得电吸合。 从而 导致 自动空气 开关 1 Z K合闸 ，异步发电机投入电 网 ， 电机在吸收电网无功能量的情况下 ， 作为发电机 工I 冶 金 动 力 MFr A LL UR GI C AL P OWE R 2 0 1 3年第 l 1期 总 第 1 6 5期 运行。 启动过程结束 ， 同时 ， 主开关 1 Z K合 闸后 X1 0 接通使 M6 得 电， M6 得电后使 M7得电，紧急切换 阀打开信号灯亮。同时输出 Y 2 0至仪控。 4 停车过程 当按下 X1 3或 X1 4停车按钮或 者是有某一项开 车条件不满 足使 M4失 电时 ， 则 M1 0失 电， Y1 0失电 ， M7失电 ， 紧急打断阀关 闭， 当 气源关闭后 ， X 1 1 动作使 Y 6得电 ， Y 6得 电后使 Y 7 失电， 从而使 自动空气开关跳闸。膨胀机电机停车。 2 ． 2 辅助油 泵的程序 控制原 理 1 手动控制 将转换开关 K K打到手动位 ， X 2 3断开 ，将转换开关 1 2 K K打至工作位 ， X1 7接 通 。按下启动按钮 X 2 1 接通 ， Y1 1 置位 ，使接触器 2 C得电吸合 ， 辅助油泵启动。按下停车按钮 X 2 2接 通 Y 1 1复位 ， 接触器 2 C失电跳开 ， 辅助油泵停车 。 当油泵工作时 ， 如果仪表密封气压力低于 0 ． 0 3 MP a 时 X 2 0接通 ， 使 Y1 1 复位， 2 c失电跳开 ， 油泵停车。 2 自动控制 将转换开关 1 2 K K打至工作位 ， X1 7 接通 ， 将转换开关打至 自动位 ， X 2 3 接通油压低 于 0 ． 1 8 M P a 时 X 0接通 ， Ml 2通过正跳变 ，瞬间接 通一次 ， 使 Y1 1 置位 ， 2 C得电， 辅助油泵启动。当膨 胀机启动正常后， M6接通 ，计时器 T 1开始计时 ， 1 分钟后 ，接通 M1 1 ， M1 1 通过正跳变 ，瞬间接通一 次， 使 Y 1 1 置位， 2 c失电， 油泵停止工作。当膨胀机 停车后 ， 油压降至 0 ． 1 8 MP a 时 ， X 0接通 ， M1 2通过 正跳变， 瞬间接通一次 ， 使 Y1 1 置位 ， 2 C得电， 辅助 油泵启动。 3 改造后的效果 采用 P L C控制后 ， 一切的控制转换过程全部在 P L C内部完成。与继电器控制相 比节省了大量的元 器件 ， 避免 了过多继 电器触点间的相互转换 ． 使系 统运行的可靠性大大增加。通过模拟盘试验可以看 到 ， 采用 P L C控制后 ， 接线简单 明了， 出现故障时只 需通过手编器对程序进行修改即可。不仅维护简单 方便 ， 而且大大减轻了工人的劳动强度 ， 同时提高 了工作效率 。据统计采用 P L C控制后 ， 一台膨胀机 控制 回路可节省掉原来继 电器控制回路 中的时间 继 电器 和 中间继 电器共 1 2个 。这 样使 用 一部 F X 2 N 一 5 6 MR型 P L C每年可节省大量备品备件及资 金 ， 具有较好的经济效益 。 4 结束语 通过这次改造使安钢制氧厂的电器控制水平 又提高了一个档次 ， 电控的稳定性大大提高。从而 为保证我厂多出氧、 出好氧打下了更坚实的基础 。 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 5 1 6 作者简介 王峰 1 9 7 6 一 ， 男， 大学本科学历， 工程师， 现从事电气维 检技术工作 。 上接第 6 3页 衰减的影响， 由于空气中温度和湿 度的增加， 将导致设备的紫外光增强 ， 因此要减少环 境温度和湿度给紫外成像测试准确性带来影响 ， 测 试时间选择时避免大风环境对测试造成的损耗。 4 ． 4 深入红外和紫外测试数据集成分析 ， 建立统一 决策分析系统 按照预防性试验的管理模式 ，进一步研究 、 提 高 ， 从技术手段上 、 软件功能上加强数据集成 、 数据 展示 、 数据统计分析。 测试时通过一些不太明显的表 面现象仔细分析 ， 发现问题 ， 解决问题 ， 总结经验 ， 积 累一些典型的温度数据和热图谱 ，这样在发现异常 时才能进行 比较 ， 对发现的问题不仅要按照 导则 的要求进行定性 ，通过一些手段和方法找出问题的 成因， 具体问题具体分析。 对同一设备红外成像和紫 外成像基础数据相关信息系统信息进行整合，实现 没备状态评价 、 异常预警 、 巡视周期调整 、 检修建议 等决策功能， 为输变电设备状态检修提供参考。 4 _ 5 与 日常巡点检、 年检和局放测试等其他先进仪 器结 合使用 从我们 目前掌握的红外紫外成像检测技术水平 来看 ， 还不能对所有设备的内部缺陷、 故障做出准确 判断。 故应将定期试验和红外紫外成像检测相结合 ， 才有利于电气设备内部缺陷、 故障的诊断。 5 结束语 随着马钢供 电系统的发展 ，对高压设备运行 的 可靠性提出了更高的要求 ，传统的设备检测方法往 往需要停电， 难 以适应钢铁企业生产的要求 ， 而红外 和紫外成像法检测的是红外和紫外光信号，可灵敏 的发现高压设备的异常温度分布或者放 电现象 ， 相 对于传统的检测方法 ， 具有能够 以远距离 、 非接触 、 快速地以在线检测方式获取运行设备的状态信息 ， 该技术能对电气设备发热和放电故障大面积快速扫 捕成像 ， 对设备 的早期故障缺 陷的“ 诊断” 有非常积 极的作用。 因而可 以说 ， 红外和紫外成像技术是维护 钢铁企业供电系统安全可靠运行的一项行之有效的 现代化技术手段，对推动马钢供电系统状态检修的 开展具有重要意义。 收稿 日期 2 0 1 3 ⋯0 7 1 2 作者简介 樊军超 1 9 8 2 一 ， 男， 大学本科学历， 毕业于合肥 r 业大 学 ．气 工程及其 自动化专 、 现从事电气专、 技术管理工作