压缩机油站控制中PLC的应用论文

论文关键词：PLC；DCS；油站控制；MPI通讯网络；下装

论文摘要：本文介绍了利用SIEMENSS7系列PLC实现压缩机油站控制的方案设计及现场应用情况，论述了油站信号的处理方法与DCS系统的信号联锁以及计算机通讯网络的实现。

1引言

近年来，我国目前大中型化工厂工艺生产系统基本采用计算机控制系统，控制方式已由过去的仪表、继电器或计算机单机小系统转向了整个生产线的计算机集中操作与分散控制，但目前国内随主机配套的油站电控产品，大多还停留在过去传统的控制方式上，与当前的生产管理方式和控制水平不相适应。由于传统方式控制柜均采用继电器硬连线实现电控与联锁保护，存在着诸如可靠性低、联锁保护功能少及故障率高等许多问题；与计算机全线监控系统的信号联锁很少甚至没有，影响了现场巡检、中控集中操作管理；且在实际使用过程中，由于现场情况的变化，使得传统方式下的控制柜安装与调试存在较大难度。针对这种情况，我们采用可编程控制器(PLC)对油站进行控制，在实际生产中应用，取得了较为满意的应用效果。

2油站系统的控制方案

中煤龙化哈尔滨煤制油有限公司生产规模为年产燃料油4万吨，计算机监控采用浙大中控自动化有限公司生产的JX-300X集散控制系统(DCS)实现。该工艺生产系统有两个压缩机油站：循环氢压缩机、解析气压缩机油站。

2.1循环氢压缩机油站

循环氢压缩机在其前后轴承各设置了一个油站，用强制循环给油方式进行。每个供油站备有1台高压泵和2台低压泵，两个油站由一套PLC系统控制。

电机及压缩机主要参数如下：

电机：型号YAKK710-16功率355kW转速373r/min电压6000V频率50Hz

压缩机：型号DW2.2/15～102转速373r/min，输入功率355kW，传递功率355kW。

为了保护压缩机及主电机的安全运行，也设置了强制油站，各备有2台低压泵，两个油站由一套PLC系统控制。

2.2解析气压缩机油站

电机及压缩机主要参数如下：

电机：型号YAKK710-18功率315kW转速331r/min电压6000V频率50Hz

压缩机：型号DW1.53/81～102转速331r/min输入功率315kW传递功率315kW。

为了保护压缩机及主电机的安全运行，也设置了强制油站，各备有2台低压泵，两个油站由一套PLC系统控制。

为了确保压缩机设备的安全运行，提高系统的可靠性，我们采用以SIEMENS公司S7PLC为主控器开发的油站控制系统，实现压缩机及主电机油站电气控制及联锁保护。

因生产现场条件差，电噪音干扰大，系统的输入输出模块均采用高电压等级模板，以避免干扰信号而产生误动作，造成系统损坏。

为了实现数据共享，便于中控室的监控及管理，我们将油站控制系统与其他优化控制系统联成了一个计算机通讯网络。

3控制系统的组成及功能

3.1油站提供给JX-300X的信号

1)备妥信号2)允许启动信号3)联锁停车信号

3.2JX-300X提供给油站的信号启/停信号

3.3信号的处理

3.3.1备妥信号

包括以下内容：

1)“集中/机旁”控制方式中选择开关置于“集中”位置；

2)总电源空气开关的辅助接点闭合；

3)控制电源空气开关的辅助接点闭合；

4)油泵主回路空气开关的辅助接点闭合。

3.3.2允许启动信号

“允许启动信号”应由以下几个条件组成：

1)高压压力建立并达到整定值；

2)低压压力建立并达到整定值；

3)油温不低于下限；

4)油流不低于下限；

5)油位不低于下限。

3.3.3联锁停车信号

在一般的油站控制系统中，联锁停车信号是根据运行时“压力低”建立的。

由于在本控制系统中采用了功能强、灵活性大的PLC，因此，我们也将压缩机的保护功能编制到系统中。如在压缩机油站系统中，我们将压缩机温度的上限报警信号引锁停车中；将电机轴承温度上限报警信号引锁停车中。考虑到油压波动情况以及温度检测出现瞬时干扰，对于跳闸信号，我们对其加以10s延时后再送出。3.3.4备泵控制

低压备用泵的自动投运，一般是利用压力信号来处理的，包括备泵起动压力信号及备泵停止压力信号，当油压低于备泵起动压力值时，启动备泵；当油压高于备泵停止压力值时，关闭备泵。

3.4其他要点

油站在集中方式下的启动及停车，应完全由中控人员决定。在正常情况下，油站只能顺从地为主机服务，而不对上级控制有制约条件，如主机停车后油站自动停车。

由于DCS系统的SSR输出模板普遍存在漏电流过大，致使信号关断时仍存在电压，因此，由JX-300X系统发送的油站启停信号都采用中间继电器加以隔离。

3.5通讯网络

在一般的应用情况下，可单独使用油站控制系统，但控制系统具备良好的开放性及网络功能，可根据用户的实际需求，联成不同形式的通讯网络。在我公司，我们建立了一条包括8个站点的MPI控制网络，将现场油站信号参数引入中控室的上位监控系统。

多点接口MPI是一个集成在SIMATICS7-300CPU内的通讯接口，MPI能同时连接如下站点：

1)IBMPC兼容机；

2)编程器(PG)；

3)操作员界面(HMI)；

4)S7-300、M7-300；

5)S7-400、M7-400。

连网的CPU可利用“全局数据通讯”服务，周期性地相互交换数据。它最多可连接32个MPI站，其传输速度为187.5bps，且其相邻的MPI站点的距离最大可为9100m，(使用10个中继器)。

在使用过程中，我们发现：通讯电缆的敷设应引起重视，若通讯电缆与高压电缆敷设在一起，会出现干扰，引起通讯错误，因此通讯电缆应单独敷设，以提高系统的可靠性。

4上位监控系统

上位监控计算机采用PC总线工控机，配置SIMATICMPI通讯网卡，采用WINDOWS中文操作系统，通讯波特率为1.5Mbps。通过数据通讯对各油站数据进行检测，并在上位机上实时显示当前运行状态，以便操作员对现场情况随时进行处理。

5工程师工作站

为便于今后系统维护及监控，如对现场PLC控制柜中的程序进行修改、下装等工作，我们利用公司原有的一台DELLPentinum166MHz商用机，配置CP5411通讯卡，联入MPI网，成为一个在线工程师工作站，工程师站采用Windows2000操作系统，安装STEP7软件包。

STEP7是用于S7系列PLC编程的应用软件包，包括：

1)SIMATIC管理器；2)符号编辑器，用于定义符号名称、数据类型等；3)硬件组态，用于为自动化系统组态和各模板参数设置；4)通讯，用于定义MPI、PROFIBUS或工业以太网的数据传输；5)程序编辑器。

允许使用梯形逻辑图(LAD)、语句表(STL)和功能块(FBD)任何一种来编写程序，并进行在线调试及监控。

6结语

通过在我公司工艺生产系统上采用可编程控制器实现压缩机油站控制的实践证明，它与以往的继电器控制柜相比，可靠性及扩展性有了很大的提高，取得了较好的应用效果。在运行过程中,减少了操作人员的劳动强度。经过这两年多的运行,除了设备的机械故障外,基本上没有出现控制上面的问题,完全符合设计要求。