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PLC 应用一例

2004/10/17    来源:自动化博览    作者:谢志玲  花茂全  牟建宏  李文波      
关键字:PLC  

    1 概述

    在石油加工工业中,大型旋转机组是装置设备的重要组成部分,如催化裂化装置的主风机、气压机组、烟气轮机及汽轮机组等。这些机组功率大,运行条件苛刻,控制系统复杂,是化工生产中的关键设备。因此,对这些设备在突发事故中的保护是至关重要的。现在各大石油化工企业普遍采用的是专用ESD紧急停车系统,系统结构复杂,成本高(上百万元)。针对上述情况,沈阳石蜡化工有限公司80x104 t/a 重油催化裂化气压机组的联锁-自保系统采用了PLC 进行系统构建,其在随后的生产过程中表现稳定,动作可靠,多次在事故状态下对机组及生产装置实行了自我保护,杜绝了恶性事故的扩大和蔓延,取得了显著的效果。

    2 工艺设备及主要联锁参数

    在催化裂化装置中,从沉降器出来的油气经分馏塔分馏后得到粗汽油、柴油和富气,富气从分馏塔顶出来经气压机压缩后送到稳定塔,与粗汽油在稳定塔内充分互溶,得到稳定汽油。在这部分流程中,气压机是最关键的设备,它的运行是否平稳直接影响着整个流程。如果气压机受到损坏,会对单位的经济效益产生极大的影响。因此,对气压机组的保护是至关重要的。该厂80x104 t/a重油催化裂化气压机组采用的是电机-气压机-汽轮机三机组,在装置开工时采用汽轮机启动机组,达到额定转速(6000转)后开启电动机,采用双动力三机组的形式,主要是为了增加机组运行的可靠性。机组的主要联锁参数包括气压机轴位移超标停车、汽轮机轴位移超标停车、润滑油压力低停车、密封油压力低停车、汽轮机入口蒸汽流量低停车、汽轮机背压低停车、机组转速超标停车、手动紧急停车、供电跳闸停车等,这些量都是开关量输入,其中任意一项或多项出现,都要求PLC能迅速切断汽轮机入口蒸汽速关阀和电机电源,同时关闭气压机入口阀,打开放火炬阀,以保证气压机及装置的安全。

    3 方案的确定

    自保-联锁系统是指将影响装置安全和设备安全的重要参数,如温度、压力、流量、温度等引入ESD(紧急停车系统)系统,由ESD监测,并以显著的声光形式进行报警,达到联锁条件时自动实行联锁保护,保障设备和装置的安全,并打印出故障原因及时间,以利于事故分析。随着微电子技术的发展,PLC产品在功能和性能指标上都得到了极大地丰富和完善,并以质优价廉受到用户的欢迎。因此,从满足工艺生产需求出发,考虑到安全性、可靠性、经济性、可扩展性等因素,采用了OMRON公司生产的CPM2AH ?0CDR-A型PLC,并选用了OMRON公司的CX-Programmer软件。

    4 系统构成

    4.1 硬件构成(如图1所示)

    其中CPM2AH自带I/O接口,可以接36点输入,24点输出,输出形式是继电器,并且通过RS232C串口与PC机1通讯。PC机1位于气压机控制室内,使用的是Windows2000操作系统,通过CX-Programmer软件与PLC通讯,实现组态、监控及事故记录功能。由于我厂采用分散控制、集中管理,因此要求在主控室也可以直接看到气压机的自保联锁状态。因此,利用微软的Windows2000的终端服务功能,在主控室设置了PC机2,将气压机控制室内的PC机1作为终端服务端,主控室内的PC机2作为终端客户端,两台PC机因为距离较远,采取光纤以太网连接,在主控室内的PC机2上,可通过终端服务功能运行位于气压机控制室内PC机1上的CX-Programmer软件,对PLC进行监控及各种操作。输入、输出定义见下表:

    4.2 软件设计

    根据工艺要求,自保联锁的逻辑图如下:

    其中,润滑油压力及密封油压力低停车采取三取二逻辑,汽轮机入口蒸汽流量及汽轮机背压采取二取二逻辑,以减少由于现场仪表失灵造成的自保误动情况。为满足不同的工况需要,特别设置了手动紧急停车按钮,放在操作台的隐蔽位置,供工艺人员使用。每一项自保条件动作,PC机都会按时间顺序记录下来,供事后分析。PLC系统的软件设计是依据上述逻辑关系,以梯形图方式编写后写入PLC中。在PC机中,可实现在线组态、监控,对输入、输出点可以强制状态,以满足调试、维护需要。

    5 结语

    本系统投入生产后,运行良好,可靠性高,而且程序简洁,维护方便,保证了装置的长周期运行,为工厂取得了可观的经济效益,将在今后的生产实践中,逐步考虑采用双PLC或三PLC冗余的方案,以达到更高的可靠性。
 

责任编辑:施南客
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