S7-414HPLC控制系统在能量回收三机组控制中的应用.doc

S7-414H PLC控制系统在能量回收三机组控制中的应用 1?????? 前言 能量回收三机组是FCCU装置的核心设备。主要包括烟机、空气压缩机、电动/发电机。各设备功能如下： 1）烟机是能量回收透平，回收烟气中的能量，向整个机组提供动力。 2）空气压缩机是向工艺装置供风。 3）电动/发电机用来平衡整个机组的功率，当烟机回收的能量大于整个机组的功率时，电动/发电机可以用剩余的功来发电，当烟机回收的能量小于整个机组的功率时，电动/发电机提供动力用来弥补整个机组不足的功率。 国内某炼油厂二联合车间FCCU装置三机组是由陕鼓成套设计，其中主要设备空气压缩机为轴流AV50-15风机。整个机组（包括备机、增压机组）控制系统逻辑联锁控制采用德国西门子公司的S5-115H PLC，防喘振控制采用日本横河YS170可编程单回路调节器及YS136手操器。 2?????? 问题的提出 该控制系统自1998年投运以来运行状态基本良好。到2002年冬季以来，频繁出现放空阀无故自动打开，使整个装置进入自保状态，严重影响了正常生产，给厂里造成重大损失。由于S5-115H PLC没有配上位监视系统，机组参数的报警、趋势记录均在DCS上记录，DCS的基本控制周期为1秒钟，趋势记录最短采样时间为1分钟，从趋势记录根本无法分析出在1分钟内参数的变化情况，这对于大型的高速旋转机械显然达不到要求。而防喘振控制是集PID控制与逻辑联锁控制于一体的复杂控制回路，造成放空阀打开的原因很多。三机组停机后为了继续生产马上启动备机，由于三机组与备机在同一控制系统，而S5-115H 当时设计时不能热插拔，在备机运行时也无法对整个系统进行彻底检查。 3?????? 控制方案的改进 3．1方案的设计 针对以上提出的问题，我们对机组控制系统做了较大的改进。把备机与三机组的控制系统分离开，备机采用原S5-115H, 三机组采用S7-414H PLC控制系统，取消YS170可编程单回路调节器及YS136手操器,机组的逻辑联锁及防喘振控制均由PLC完成，并配有一台上位操作站完成整个机组参数的监视、报警、趋势记录以及操作功能。由于取消了YS170可编程单回路调节器及YS136手操器，减少了控制系统的中间环节，减少了故障发生的节点；PLC快速的控制周期以及报警记录、历史记录确保了机组安全保护的要求；配有的一台上位操作站使机组的操作、监视控制更加简洁明了。 S7-414H PLC控制系统德国西门子公司90年代在S7-300 的基础上推出的大型PLC系统,CPU414-4H是用于SIMATIC S7-400H的高性能CPU，集成的PROFIBUS-DP接口是他能作为主站连接到PROFIBUS 现场总线，高达12Mbit/s的数据传输率。CPU处理每条二值指令的时间只需0.1us。其操作系统为WINDOWS 2000，控制站的CPU、电源和通讯均为1:1冗余，并可实现在线热插拔和在线修改，I/O站采用ET200M分布式I/O站，并采用PROFIBUS总线与CPU通讯，与上位操作站的通讯采用业界标准的SIMATIC NET 工业以太网络，保证了系统数据通讯的高可靠性。配置如图1： ? ?????????????????????????????????? 图1 3.2实现的功能 改进后的控制系统从功能上分为三大部分：逻辑联锁控制功能、防喘振控制功能以及机组运行参数的监视、报警、趋势记录功能。 3．2．1逻辑联锁控制功能 为了保证机组的正确操作和安全，我们设置了以下逻辑联锁控制功能 1）???????????? 启动联锁控制 2）???????????? 自动操作功能 3）???????????? 逆流保护、安全运行功能 4）???????????? 重故障紧急停车功能 5）???????????? 逻辑试验功能 3．2．2防喘振控制功能 喘振是压缩机的特性，当压缩机入口流量低或出入口差压增大，使气流不能持续向前流动时，发生瞬间逆流，如此往复，发生大幅度震荡称之为喘振。对轴流压缩机而言，喘振所造成的危害比其它类型的压缩机严重的多。因此必须严格控制压缩机进入喘振工况，为此，设置了防喘振控制。当压缩机接近喘振时，打开放空阀某角度，使压缩机工况得以改变，迅速离开喘振工况。本系统利用了PLC快速的控制周期以及强大的编程功能很好的实现了防喘振控制。 防喘振控制在系统设计时，采用了以下措施： 1）调节器比例带动态校正功能，喘振动作偏差信号越大（△e越大），调节器的调节作用越强、越快，从而使调节速度加快。而在一般情况下，调节器按正常速度进行调节。 2）因为压缩机的性能在不同的温度下有很大的差异，故设置了温度自动补偿功能。 3）考虑到实际操作方便，除了放空阀在喘振时自动打开进行调节，加软手操器与自动调节低选，，当需要人