制氮站控制系统解析.doc

制氮机的自动化控制系统 一、概述 该空气压缩站服务于新阳煤矿新一采区、新二采区根据，新一采区新二采区总计172 m3/min。因此空压站选用台型空压机，正常时台使用，一台备用，一台检修；最大用气量时台同时使用，一台。 (1) 操作站: 用于运行操作监视和历史数据记录, 进行报表显示以及向上位计算机提供数据服务等。操作站采用Windows XP 作为操作系统的通用PC 机。 (2) 控制中心: 以西门子S7-300为控制中心，采集压风机、高开柜等设备开关信号，根据采集的传感器信号与控制系统信号，根据控制要求，实际全流程控制。 (3) 控制柜: 用于过程I/ O 信号处理, 完成模拟量采集, 实现连续控制、顺序控制和批量控制, 完成实时控制的功能。系统网络包括Ethernet 、Ethernet 是操作站、工程师站以及上位计算机之间信息数据的传输通道, 符合IEEE 80213 标准, 是系统的开放网络, 通信速率为100Mb/ s。用于进行操作监视及信息交换的双重化实时控制网络, 通讯方式采用总线是控制站CPU 同远程I/ O 节点。 2 　循环水系统控制 四套空分设备共用1 套循环水系统。此系统由3 台水泵组成, 水泵由6kV 高压电机驱动。正常操作方式为两用一备, 正常情况下(两套空分设备同时运行) 两台水泵运行, 为两套空分设备提供循环冷却水; 当循环水总管压力低于013MPa 时, 由控制 系统自动启动备用水泵, 以保证循环水系统稳定供水。在单套空分设备运行、循环水用量少时, 也可以一用一备, 即正常时一台运行, 另外两台中的一台处于备用。 根据用户的具体要求和操作员的操作习惯, 组态完成了水泵房的控制程序, 并通过实际测试, 达到预期的备用控制要求 (1) 循环水系统启动时, 任何一台水泵都能在控制室手动启动(就地旋钮在“自动”位置) 。 (2) 手动启动1 台水泵后, 压力如果正常, 则不能再手动启动第二台水泵(由逻辑控制) , 以防止超压。只有在启动1 台水泵后, 如果压力还低,才能手动启动第二台水泵。 (3) 备用水泵能自动启动(就地旋钮在“自动”位置, 控制 系统中的控制方式在“集中自动”) 。电气必须要热备, 以便备用水泵能随时启动。操作员要注意监视备用水泵的“电气允许启动”状态。 (4) 在备用方式的选择方面更灵活, 可以一用一备或两用一备, 界面简单友好, 更容易操作。另外, 应用户的要求, 增加了水泵电机的电流指示, 以便操作员对水泵负载的直接监控。 3 　压缩机组及辅助机组的控制 压缩机组的自动控制在整个仪控设计方面有着极其重要的地位, 因为所有的机组都保留了就地PLC控制器, 并将PLC 的控制功能转移到控制中心。中心PLC 控制器在控制系统组态中加以实现; 并且每个机组的控制要求各不相同。 由控制系统实现压缩机组的全部控制功能,既节约了PLC 购置费用; 同时压缩机组的控制不再是“黑匣子”, 使用户能清晰地了解机器的控制过程, 并且能在中控室方便地监视及控制机组。 4、故障诊断 在压风过程中，由于压力的不平稳，在空压机的运行过程中, 容易出现喘振等意外事故，喘振对机组运行是非常危险的，控制系统应根据空压机输出压力变化频率及速度快速诊断出压风机运行状态，实现安全的防喘振控制,保障设备安全运行。 当压缩机允许加载后, 由控制系统发出指令,激活两个PLC 投入工作。如果在一定时间内(可组态) 检测到N 次(可组态) 超过设定值(可组态) 的压力波动, 即判断为“机组喘振”, PLC 的数字量输出卡相应通道输出报警, 由控制 实现联锁, 紧急打开回流阀, 同时入口导叶限位, 实现机组的保护。喘振保护后, 需要重新加载, 5、空压机的自动控制 空压机可在就地电控柜或中控室启动。如果在中控室启动, 须先将就地的启动转换旋钮旋至“自动”, 在收到电控的允许仪控启动空压机信号后,由操作员在空压机启动流程图中用“启动空压机”按钮来启动空压机。预热过程完毕, 操作员可以修改空压机排气压力设定值, 使空压机运行在额定压力。至此, 空压机启动完毕, 操作员可以开送气阀向空气预冷系统送气。 遇到下面几种情况之一, 空压机将马上轻载 排气压力超高; 空压机流量小于喘振流量, 机组喘振; 操作员通过紧急按钮强制空压机轻载。 ④空气预冷系统发生故障。 对辅助设备控制：辅油泵、油箱加热器等。在“自动”模式下，需要检测运行条件。无论加热器的控制是在“就地”还是“自动”位置。 6、增压机的自动控制 增压机的启动方式和空压机相同。电机允许加载信号到来时,增压机的加载要分段分步进行, 首先要加载Ⅰ段, 在Ⅰ段排气压力达到设计值后, 才能加载Ⅱ段。当操作员通过操作按钮发出Ⅰ段加载指令后,由下坡器将回流阀从100