循环水泵房自控系统全面升级改造-2012.4END.doc

循环水泵房自控系统全面升级稳定性改造 摘 要：为了解决全厂循环供水安全和可靠，对其通讯、控制、变频、应急供电供水方面进行了全面升级稳定性改造，此次改造主要采用了集中监视、分散独立控制技术理念和事故应急供电供水，从而达到了循环供水不间断、不停机、无事故。 关键词：通讯；控制；变频器；组态；集中监视、分散独立控制；应急供电供水； 1 系统要求 工业循环水系统是为全厂生产设备实施水冷却而配置的，特别是给高温退火炉供水，退火炉运行时分为抽真空、升温、保温、降温四过程，在此过程中生产不能中断，一旦供水中断、压力不稳定，轻则影响产品的稳定性，重则高温炉耐火材料熔毁，退火炉和产品都将报废，给设备和生产造成巨大损失。所以循环水泵房供水自控系统是保证全厂生产用水的关键，为了安全供水，对循环水泵房自控系统主要要求为： 保证稳定性供水，供水不能中断。 保证合理压力区间供水，供水压力波动不能超过范围。 保证供电，一旦供电异常，立即使用应急供电供水。 基于以上原因，对原系统进行了全面升级稳定性改造。 2原系统存在的问题 2.1原系统结构 循环水泵房原系统采用的集中监控方式，监视和控制都集中在工控机组态上，控制系统分为三层：第一层为工控机组态，第二层为PLC，第三层现场设备（变频器、软启），即两级树型通讯方式：第一级组态通过工业以态网与PLC进行数据交换，第二级PLC通过Profibus DP与变频器进行数据交换。系统组成：中控室为1台工控机（IFIX组态）+1套PLC（S7-300）组成集中监控，就地采用一拖二+一拖三拖动共计5台110KW水泵2个子系统，一拖二子系统（1台90KW变频+1台110KW软启）和一拖三子系统（1台90KW变频+1台110KW软启）。 原系统自控系统结构图 2.2原系统存在的问题 ①、通讯及组态控制方面存在的问题 组态控制和通讯采用两级树型结构，节点为三级串联，任一节点出现故障，如PLC、计算机或变频器出现故障，都会造成无法运行或操作，此系统受PLC、工控机、变频器三层制约，出现故障后又需如下排除故障步骤： 第一步：人为进行变频器故障复位，需耗时3分钟左右。 第二步：建立PLC与变频器之间OPC通讯；需耗时1分钟左右。 第三步：建立组态与PLC之间通讯；需耗时1分钟左右。 第四步：工控机开机，操作人员进行启/停操作，需耗时2分钟左右。 可见，每次故障后，达到正常供水压力需耗时7分钟左右，在绝对不允许停机停水的工矿条件下，以上通讯控制方式是存在严重设计缺陷的，需对其网络系统结构进行修改。 ②、控制方面存在的问题 原系统采用一拖三+一拖二控制水泵方式，优点：节约资金，一次性投入小。缺点：采用了一拖三和一拖二一用一备控制方式，避免了一套系统失效，无法运行，虽然底层为两套系统一备一用，但是顶层监控组态、PLC、供电却只有1套。缺点是一旦顶层瘫痪，由于采用的是顶层控制，底层也跟着瘫痪。如果想采用这种控制方式，顶层设计应为：PLC采用双CPU互为备用，工控机采用2台互为热备，一拖三为1#线路供电，一拖二为2#线路供电，双回路供电，这样才更加可靠，但如果实现以上方式，一次性投资又会比较大，达不到即省钱又可靠运行的目的。 ③、变频器选型存在的问题 原系统循环水泵为110KW，变频器选型为90KW重载型，设计者考虑到了循环水泵为轻载，90KW重载变频器相当于110KW轻载，在选型上没有问题，可在实际使用中变频器经常过载保护，最高频率设定为45KW，有时还过流保护，设计者只是教条的引用了选型手册，没有考虑到现场的情况，现场变频器柜离水泵房距离过远，大概为150米，超出了变频器手册上的合理距离，还有循环水泵需长时间运行，最少运行2个月不停机，在长时间超距离运行过程中，不可避免出现临时瞬时过载，90KW变频器存在选型过小，没有预留余量，就会造成经常过载或意外停机。 ④、组态IFIX英文版存在的问题 上位机操作界面使用了国际上通用的IFIX英文版软件，没有考虑到操作人员的使用水平，操作人员大部分不熟悉计算机，更没学过英文，英文软件的确不适合现场使用。 组态上操作各泵的运转，先要选择泵是变频还是软启，再要给变频器输入运行频率，然后启动变频或软启运转，运行某台泵都需三步，增加了操作人员工作量，而此三步完全可以在PLC中一步完成。 总之，操作人员因看不懂英文，操作时都靠平时的经验和死记硬背，日常操作勉强可为，一旦出现事故，手忙脚乱时无从下手，人为增加了难度。 ⑤、原系统供电存在的问题 原系统配电室为两路供电，但互不相联，循环水系统供电主电采用1#进线，备用电采用电源进线备自投，备用回路引入了2#进线。虽然考虑到了2路供电，表面和理论上看没有问题，实现了应急供电应急供水，可是当1#主线路出现电压不稳，自动切换