PLC在自动化洗车系统中的应用.pdf

研 究 与 开发 齐 鲁 石 油 化 工 ， 2 0 1 1 ， 3 9 3 2 3 1 2 3 4 Q I L U P E T R O C H E M IC A L T E C H N O L O G Y P L C在 自动化洗车 系统 中的应用 晁岱清 ， 张东亮 ， 夏焕群 中国石化齐鲁分公司储运厂， 山东淄博 2 5 5 4 0 0 摘要 根据中国石化齐鲁分公 司储运厂槽罐车清洗作业的工艺 要求 ， 利用 P L C可编程控制器进行程序设计 ， 实现 “ 一 键 ” 操作， 从而达到 自动抽污 、 自动排污的 目的。 关键词 P L C自动化洗车应用 中图分类号 T P 2 7 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 9 8 5 9 2 0 1 I 0 3 0 2 3 1 一o 4 1 问题提出 中国石化齐鲁分公司储运厂 自动化洗 车系 统 ， 主要清洗设备由高压泵、 真空泵 、 立柱式三维 定位机 、 热水罐、 污水罐、 空压机、 长导管呼吸防护 器具 等组成 ， 主要用来清洗 G 6 0槽 罐 车。近年 来 ， 对 自动化洗车系统进行运行调试时发现了一 些问题 ， 基础资料缺乏、 对控制系统认知不足给问 题 的解决带来了非常大的麻烦， 特别是一些小问 题往往会成为制约系统运行的瓶颈难题 。在这种 情况下 ， 通过分析 P L C控制系统 的显示状态和模 块地址 ， 查找所发生问题的设备、 工艺位号 ， 确保 了系统的平稳运行 ， 总结了经验。 以某年 5月份 自动化洗车情况 为例进行说 明， 具体见表 1 。 表 1 某年 5月份 自动化洗 车情况统计 由表 1可以看出 ① 自动化洗车最快作业时 间可达 4 0 rai n ／ 台， 但是 ， 其作业时 间并没有包括 顶污水环节。在实际工作 中， 每次顶污水大约需 要2 04 5 mi n， 且 至少 需 要2 名 工 艺 人 员 在 现 场 。 收稿 日期 2 0 1 00 81 2 ； 修 回日期 2 0 1 1 0 _4 2 0 。 作者简介 晁岱清 1 9 8 2 一 ， 男 ， 工程 师。2 0 0 4年 毕业 于山 东科技大学信息专 业， 现任 中国石化齐鲁分公 司储 运厂液体 车问主任助理。电话 0 5 3 3 7 5 2 1 3 2 0 。 齐鲁石油化工 Q I L U P E T R O C H E MI C A L T E C H N O L O G Y 2 0 1 1 年第 3 9卷 综合计算起来， 自动化洗 车作业 时间为 6 O～8 5 r I l i n ／ 台。②P L C控制系统运行平稳。通过 自动化 洗车可以实现在控制室远程控制清洗过程， 可直 观的了解到清洗流程及清洗过程中的压力 、 温度、 液位等参数以及系统存在的各类问题， 便于过程 控制和设备维修。 2 自动化洗车系统总体设计 影响洗车作业效率 的原因 ①1 8 7 3 、 P 8 7 4真 空泵不能自动控制 ， 洗车过程中需要时开时关 ， 影 响了作业时间； ②抽、 排污水过程中需要大量的人 力劳动， 区域空间较大 ， 需要频繁开 、 关阀门， 耽误 作业时间； ③操作过程中， 高压泵、 真空泵、 7 2 1 洗 车栈台、 污水罐区等现场需要相应人员进行调配 ， 浪费了人力资源。 针对以上情况 ， 决定在 P 8 7 3 、 P 8 7 4的放空阀 上分别增加 1 个电磁阀 共 2个 ， 在 D 8 1 9 、 D 8 2 0 污水罐的排水系统上分别增加 4个 电磁 阀 共 8 个 ， 并将这 l 0个电磁阀纳入 自动化洗车控制系 统， 通过 P L C控制系统进行程序设计 ， 分别建立 抽、 排污水控制系统， 从而达到 自动抽、 排污水 的 目的。 2 ． 1 工艺流程 由于 P 8 7 3 、 D 8 1 9与 P 8 7 4 、 D 8 2 0的工艺基本 相同， 下面仅以 1 8 7 3和 D 8 1 9的配套工艺进行说 明， 工艺流程如图 i 所示。 图 1 自动抽 、 排污工艺流程示意 2 ． 2 P L C控制过程要求 清洗启动按钮按下以后 ， 整个系统连续运行。 按下清洗暂停按钮 ， 整个系统停止运行。D 8 1 9和 D 8 2 0的抽、 排污系统可 自动运行 ， 也可手动控制。 具体流程控制要求 清洗启动， 高压泵升压 ， 真空泵开启 ； 开启抽真空阀门、 抽污水阀门， 同步 实现抽污水功能； D 8 1 9 、 D 8 2 0的液位变送器检测 罐中的液位， 罐中污水达到上限位， 清洗暂停， 高 压泵降压， 真空泵放压， 相应污水罐的抽真空阀门 和抽污水阀门关闭， 氮气 阀门和排污水阀门开启 ， 进行排污水； 当 D 8 1 9 、 D 8 2 0罐 的液位变送器检测 到罐中污水达到下限位时相应罐的氮气阀门和排 污水 阀门关闭， 清洗程序恢复 ， 高压泵升压， 真空 泵放空阀关闭， 污水罐的抽真空阀门和抽污水阀 门开启 ， 继续抽槽车内的污水。清洗完毕， 抽真空 阀门和抽污水阀门关闭 ， P 8 7 3 、 P 8 7 4的破真空 阀 门打开 ， 真空泵放压。 2 ． 3控制原理 在利用 P L C进行编程时 ， 主要考虑如下 4个 环节。 1 清洗开始时 1 8 7 3启动 ， D 8 1 9的破真空 控制阀、 氮气控制阀和排污水阀关闭 ， 抽真空控制 阀和抽污水控制阀打开 ， 抽吸槽罐车内的污水 。 2 清 洗 过 程 中 D 8 1 9 中 的液 位 变 送 器 L T 7 3 0 1 检测到罐内污水达到上限值的时候发 出液位达上限信号， P L C接到指令后发出清洗暂 停指令 ， 高压泵降压信号， 真空泵放压信号。同时 将污水罐的氮气阀打开 ， 排污阀打开， 抽真空阀关 闭。污水罐排放污水。 当 D 8 1 9的液位变送器 m 3 O 1 检测到液位 下限时， 发出报警信号， P L C接 到报警信号后 ， 发 出高压泵升压信号指令 ， 同时将真空泵破真空控 制阀 、 排污水阀和氮气阀关闭， 抽真空控制阀和抽 污水控制阀打开 ， 继续抽吸槽罐车 内的污水。达 到工作压力时， 解除清洗暂停程序指令， 使清洗程 序继续进行。 3 清洗完毕后 高压泵停 ， D 8 1 9的破真空 控制阀打开， 抽真空控制阀和抽污水控制阀关闭， 洗罐器等清洗设备复位。排污水 阀门和氮气 阀 X V ／ 7 4 0 1 可根据污水罐内液位情况 ， 自动操作 排放污水 。 ’ 4 污水罐的液位控制 根据抽排系统的工 艺要求 ， 污水罐中的液位必须控制在一定的范围 内。这就要求对污水罐的液位进行 自动控制。 安装在污水罐中的液位变送器将液位信号转 换成电信号 M P， 通过 D ／ A模块转换送入可编程 控制器中与程序软件设定 的参考信号 s P进行 比 第 1 期 晁岱清， 等 ． P L C在自动化洗车系统中的应用 ． 2 3 3． 较来控制各个电磁 阀的启闭 ； 当液位低 于设定值 下限时 自动开启抽真空阀， 抽吸罐车中的残液 ， 当 高于设定值上限时， 让高压泵降压 ， 停止清洗 ， 同 时打开破真空 阀、 排污阀， 排放污水 。如此往复 ， 始终使污水罐中的液位保持在要求的范围。 污水罐中的液位控制原理如图 2所示 。 图 2 污水罐中的液位控制原理 根据抽 、 排工艺 流程要求 ， 可以对信号 采集 点、 输入输出进行 I ／ 0分配。在整个抽水 系统 中， 采用带模拟量的液位变送器实时对污水罐中的液 位数据进行采集。污水罐抽真空控制 阀、 抽污水 控制阀、 氮气控制阀和排污水控制 阀全部采用 电 磁控制阀， 以便 P L C通过继 电器输 出控制阀的开 闭 。 2 ． 4 P L C选型 当前 ， 自动化洗车系统采用 的是西 门子公司 生产的中档机 s 7 3 0 0 。s 7 3 0 0具有 以下特点 1 高可靠性 系统采用西门子 s 7系列 P L C 为核心 ， 硬件集成度和系统可靠性很高。 2 电源冗余化 电源采用 2 4 V双套高频开 关型直流电源 ， 其过流等保护功能齐全 ， 允许输入 电压 波动范 围大 ， 输 出稳定性好 ； 各单元单独供 电， 配备 U P S蓄电池 ， 进一步提高了供电可靠性 。 3 冗余化设计 系统采用冗余 化设计 ， 用户 可以在不更改系统任何配线的情况下增加功能或 扩展洗车台位 ， 也可采用双 P L C配置， 实现 自动 切换 。 4 功能强 s 7 3 0 0除了配有开关量的输入 和输出模块以外， 还有多点 I ／ 0 、 A Z D、 D ／ A高速 计数器、 模拟定时部件 、 温度传感器、 压力传感器 等。S 7 3 0 0内部还有计数器、 数据存储器 、 移位 寄存器 、 四则运算 、 比较运算等。 5 应用灵活 其标准的积木 式结构及模块 化的软件设计， 使得系统安装和现场接线简便 ， 并 可按积木方式扩充和删减其系统规模 。 6 多样化的通信功能 s 73 0 0可 以与具有 R S一 4 2 2接 口的计算 机进行通信 ， 构成监视控制 系统。在计算机上可 以使用组态软件对 s 73 0 0 进行梯形图编程 和调试 ， 对 I ／ 0的信号时序进行 监控， 对数据进行监制及对程序的执行进行跟踪。 7 高开放性 系统 可扩展上位机进行事故 追忆， 逻辑图、 模拟图、 趋势图及相关控制参数的 显示， 键盘 、 鼠标 、 一键操作等。 近几年的运行情况表 明， s 73 0 0运行 情况 良好， 比较符合洗车作业环境的需要 ， 因此 ， 可继 续使用 S 7 3 0 0可编程控制器。 2 ． 5 系统结构 系统采用管理层一控制层一设备层的递阶控 制网络结构 ， 如图 3所示。 率申申 高压泵、洗罐辨、 电磁阀、三维定位机、 各类仪表等执行设备 第一层管理层 第二层 控制层 第三层 设备层 图 3 系统结构示意 1 管理层 工程师站。工程师站是 自动化 洗车系统的操作核心 ， 操作人员通过工程师界面 ， 选择清洗参数 、 设定清洗时间、 监视清洗系统运行 设备的状态及清洗工艺流程的全过程 ， 并通过界 面按钮操作清洗设备。可以实时显示重要的清洗 参数的报警 ， 能查询清洗系统参数的历史记录， 并 能实时显示和查询系统 中连续量参数的变化情 况 ， 以供操作员分析和判断系统故障。 2 控制层 P L C控制 系统 、 控制 室操 作台、 现场操作箱。其 中， P L C控制采用一带二控制方 式 ， 即 1台 P L C控制 2个罐车的清洗系统 。P L C 主机的用户程序是在基于 s i e m e n s 公 司的 s i m a t i e s t e p 7 ． 0软件平 台上完成硬件组态、 地址 和站址 的分配以及高压清洗程序 的设计开发 的， 在 主控 制程序 中将各种控制功能和各 P L C站点间 的通 讯数据分别编写在不同的子程序中。 3 设备层 高压泵、 洗罐器、 三维定位机、 各 个 电磁 阀及仪表等执行设备。 2 ． 6 P L C抗干扰 措施 设备在运行过程 中， 可能会有干扰信号被带 人 P L C主机 内。所 以， 必须考虑 P L C的抗干扰措 齐鲁石油化工 Q I L U P E T R O C H E MI C A L T E C H N O L O G Y 2 0 1 1 年第 3 9卷 施。抗干扰措施主要有 1 输入输出信号的电缆与强电的电缆都要 分开设置 ， 不能扎在一起。 2 选用带有屏蔽层的输人输 出信号电缆 ， 并注意一端接地。 3 多芯电缆中的备用芯线要一端接地， 一 是为了扩大屏蔽作用， 二是抑制芯线间的信号 串 扰和外部干扰。 4 为避免干扰 ， 同一 电平等级的信号用一 条多芯 电缆传输。所 以对数字信号 和模拟信号， 在任何情况下， 都能分开电缆进行传输。尽量缩 短了模拟量 i ／ o信号线 的长度， 并采用双芯屏蔽 线作为信号线。 5 P L C机柜和电源柜设有独立 的接地线， 接地电阻小于 l O Q。 3 应用效果与效益 通过 P L C可编程控制器提高系统 自动化水 平 ， 洗车作业效率进一步提高 ， 更加绿色、 环保 、 节 能。 1 社会效益显著。 自动化洗车作业过程中 采用的高压水能够将槽车内壁附着的化工产品彻 底清理 ， 区域化工气体排放 量减少 了 9 0 ％以上 ， 职工直接接触化工异味 的作业 时间减少 了 5 0 ％ 以上， 大大改善了作业环境， 确保了职工身心健 康 。 2 经济效益明显。自动化洗车作业取消或 减少了蒸车环节， 每台蒸车时间平均缩短了 8 0 ％ 左右， 节约了大量蒸汽； 同时， 实现了 G 6 0槽车的 冬季洗车作业， 每年可减少 G 6 0槽车蒸车 6 0 0台 左右， 与人工洗车作业相比， 每年可节约能源成本 3 O多万元 ， 减少污水排放约 5 0 0 0 m 。 经测算 ， 人工清洗和 自动化清洗 1台 G 6 0槽 罐车耗能对比列于表 2 。 表 2 人工清洗和 自动化清洗能耗对 比 4结语 自动化洗车避免了槽车内高温、 有毒、 灼伤等 情况对洗车工造成的人身伤害 ， 是今后槽车洗涤 行业 的必然发展方 向。通过 P L C可编程控制器 提高系统 自动化水平， 进一步提高 了洗车作业效 率 ， 优化了作业程序， 减少了人工成本的投入 ， 实 现了绿色洗车作业。 APPLI CATI oN oF PLC I N AUToⅣ【 ATI C CAR 一、 VASHI NG SYSTEM Ch a o Da i qi n g，Zh a n g Do n g l i a ng，Xi a Hu a nq u n S t o r a g e T r a n s p o r t a t i o n C o m p l e x o fQ i l u B r a n c h C o ． ， S I N O P E C， Z i b o S h a n d o n g 2 5 5 4 0 0 Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e p r o c e s s r e q u i r e me n t s o f t a nk e r c l e a n i n g o p e r a t i o n i n S t o r a g e T r a n s p o r t a t i o n C o m p l e x o f Q i l u B r a n c h C o ． ， S I N O P E C ，p r o g r a mm a b l e l o g i c c o n t r o l l e r P L C wa s u s e d i n p r o gra m d e s i g n a n d “ o n e k e y”o p e r a t i o n wa s i mpl e me n t e d t o d i s c h a r g e o r pu mp o u t s e wa g e a u t o ma t i c a l l y ． Ke y wor d s P L C a u t o ma t i c e a rwa s h i n g； a p p l i c a t i o n 镍 系汽 油加氢催化 剂在 大庆 工业应用 由中国石 油化工研 究院兰州化工研 究中心研发 的 L Y一 2 0 0 8 镍 系汽 油加氢催化 剂， 日前在大庆石化成功 实现 工业应 用， 并产 出合格产 品。目前装置 负荷 1 0 0 ％ ， L Y一 2 0 0 8催化剂床层入 口温度 4 5 ℃ ， 床层 温升 5 O℃ ， 完全满足大庆石 化裂 解汽油一段加 氢的各项技术要求。 2 0 0 8年 ， 该催化荆在独山子 石化公 司首次成 功 实现工业应用。与独 山子石化公 司不同． 大庆石化是 以中间馏分裂 解汽油为原料 ， 循环比不足独 山子的 4 0 ％ ， 产品分析 方法及指标也不 同。针对这些 问题 ， 项 目组认真分析 首次投 油过程 中的各项数据， 终于摸 索出适应 大庆石化工况的催化荆钝 化方案。 本刊摘编