宣钢煤气加压机控制系统升级优化

赵一娟

摘 要：宣钢动力厂对煤气加压机系统实施PLC技术控制取代原采用的20世纪90年代智能化仪表设置，对系统的稳定性、安全性有很明显的改善。

关键词：可编程控制器 工控机 PLC 现场总线 煤气加压机

中图分类号：TH6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05 （a）-0062-01

宣钢焦炉煤气“东气西输”工程，管道中途设置了煤气加压机，以满足末端用户压力需求。煤气加压机是武汉鼓风机有限公司生产的D200-32型离心鼓风机。作为监视、控制生产工艺的仪表自动化装置，主要选用了20世纪90年代的智能化仪表。整个仪表系统基本具有检测、控制、保护等功能，但由于产品技术上的局限性，仍然存在着以下不足：

（1）作为系统的重要参数煤气出口压力未采取自动控制方式，人工操作滞后大，不能准确、及时地跟随压力变化，造成压力波动，影响用户使用。

（2）连锁保护功能不完善，且线路复杂，故障率高，不利于维护。加压机润滑系统的主辅油泵未实现联锁切换，若油压突降会直接导致停车。

（3）各项工艺参数无历史趋势记录，对机组的运行方式是否经济无法分析，发生故障后不便于查找原因。

根据目前PLC的现状，由PLC构成的监控系统完全可以应用到大型离心鼓风机控制中，并且能够实现显示、控制、报警、历史趋势、自动报表等功能，从而进一步提高生产效率、保障生产安全和降低工艺能耗。

1 系统控制改造总体思路

1.1 电控部分改造思路

宣钢焦炉煤气鼓风机驱动电机电源由施耐德公司生产的ATV38系列变频器提供，通过4～20 mA信号来控制变频器输出频率，改变电机及鼓风机转速，进一步改变系统煤气供出量。控制变频器转速的4～20 mA信号由武汉市精达仪表厂生产的XMT5000系列仪表控制，采用手动给定信号。这次改造，把电控系统，尤其是变频器操作和指示全部引入工控机操作界面，由PLC集中控制，不在单独设置电气操作柜。

电控部分对两个环节进行改动，一是把变频器起、停信号，变频器转速的4～20 mA信号等由操作台按钮改为PLC程序控制，如图1中，变频器4～20 mA接受信号端子AI2与PLC输出卡件相接，转速反馈信号AO1也发给PLC输入卡件。二是对变频器的运行即鼓风机电机的运行与系统压力实现连锁，利用PID调节，根据煤气系统管网压力自动调整，实现自动控制。

1.2 控制系统改造思路

充分利用西门子S7-300产品功能特点和STEP7、WINCC编程软件，结合煤气加压机系统需要，实现控制系统最大自动化，保证设备安全稳定运行。

2 控制方案

2.1 硬件配置

2#加压机选用西门子S7-300系列，S7-300属于模块式PLC，主要由机架、CPU 模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。S7-300的CPU模块（简称为CPU）都有一个编程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一个MPI（多点接口）网络或DP网络。只需要扩展一个机架，可以使用价格便宜的IM 365接口模块对。数字量模块从0号机架的4号槽开始，每个槽位分配4个字节的地址，32个I/O点。模拟量模块一个通道占一个字地址。从IB256 开始，给每一个模拟量模块分配8个字。

2.2 软件设置

（1）流程图画面。

流程图画面是煤气加压站主画面，包括整个煤气加压系统三台机组和系统总流程。在该画面中，能够显示煤气加压站总的入口压力和温度，出口压力和温度，出口瞬间流量和流量累计，还能显示每台压缩机运行状态，包括每台机组出口压力、各部分轴承温度、振动数值、开机次数、累计运行时间以及变频器运行状态。在主画面中，有9个按钮，即：流程、1#机、2#机、3#机、报警、趋势、报表、图例、帮助。通过点按按钮，可以切换到相应画面，完成其它操作和监视任务。

（2）报警画面

通过主画面“报警”按钮，切换到报警画面。在报警画面中，有系统参数报警信息，如供水压力、煤气总进口压力、煤气总出口压力及CO含量等，也有各机组自身运行状态报警信息。通过报警画面，还可以对报警音响进行“试音”和“消音”。对于报警信息，系统还设置了“报警归档”画面，通过报警画面中“报警记录”按钮，可以进入“报警归档”画面。报警归档是通过WINCC组件报警存档编辑器组态而成，在报警归档画面中，按发生顺序记录了各项报警事项和操作事项。这些资料记载真实反应各种报警和操作，在发生事故等异常情况，便于分析原因，采取措施，保证设备在良好状态运行。

（3）趋势画面

通过主画面“趋势”按钮，进入趋势画面。趋势画面是利用WINCC组件变量存档工具实现的，通过变量过程值存档，以曲线形式显示变量过程值，形成变量趋势曲线。在趋势画面中，显示公共变量即：煤气入口/出口温度、煤气入口/出口压力、水压及CO含量随时间变化趋势，并且根据要求，可以选择不同时间段的变量趋势。

3 运行效果

该系统自投运至今一直运行稳定，提高了控制水平，彻底解决了2#煤气加压机系统存在的问题，减轻了操作人员的劳动强度，减少了维护的难度，取得了良好的效果。endprint

摘 要：宣钢动力厂对煤气加压机系统实施PLC技术控制取代原采用的20世纪90年代智能化仪表设置，对系统的稳定性、安全性有很明显的改善。

关键词：可编程控制器 工控机 PLC 现场总线 煤气加压机

中图分类号：TH6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05 （a）-0062-01

宣钢焦炉煤气“东气西输”工程，管道中途设置了煤气加压机，以满足末端用户压力需求。煤气加压机是武汉鼓风机有限公司生产的D200-32型离心鼓风机。作为监视、控制生产工艺的仪表自动化装置，主要选用了20世纪90年代的智能化仪表。整个仪表系统基本具有检测、控制、保护等功能，但由于产品技术上的局限性，仍然存在着以下不足：

（1）作为系统的重要参数煤气出口压力未采取自动控制方式，人工操作滞后大，不能准确、及时地跟随压力变化，造成压力波动，影响用户使用。

（2）连锁保护功能不完善，且线路复杂，故障率高，不利于维护。加压机润滑系统的主辅油泵未实现联锁切换，若油压突降会直接导致停车。

（3）各项工艺参数无历史趋势记录，对机组的运行方式是否经济无法分析，发生故障后不便于查找原因。

根据目前PLC的现状，由PLC构成的监控系统完全可以应用到大型离心鼓风机控制中，并且能够实现显示、控制、报警、历史趋势、自动报表等功能，从而进一步提高生产效率、保障生产安全和降低工艺能耗。

1 系统控制改造总体思路

1.1 电控部分改造思路

宣钢焦炉煤气鼓风机驱动电机电源由施耐德公司生产的ATV38系列变频器提供，通过4～20 mA信号来控制变频器输出频率，改变电机及鼓风机转速，进一步改变系统煤气供出量。控制变频器转速的4～20 mA信号由武汉市精达仪表厂生产的XMT5000系列仪表控制，采用手动给定信号。这次改造，把电控系统，尤其是变频器操作和指示全部引入工控机操作界面，由PLC集中控制，不在单独设置电气操作柜。

电控部分对两个环节进行改动，一是把变频器起、停信号，变频器转速的4～20 mA信号等由操作台按钮改为PLC程序控制，如图1中，变频器4～20 mA接受信号端子AI2与PLC输出卡件相接，转速反馈信号AO1也发给PLC输入卡件。二是对变频器的运行即鼓风机电机的运行与系统压力实现连锁，利用PID调节，根据煤气系统管网压力自动调整，实现自动控制。

1.2 控制系统改造思路

充分利用西门子S7-300产品功能特点和STEP7、WINCC编程软件，结合煤气加压机系统需要，实现控制系统最大自动化，保证设备安全稳定运行。

2 控制方案

2.1 硬件配置

2#加压机选用西门子S7-300系列，S7-300属于模块式PLC，主要由机架、CPU 模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。S7-300的CPU模块（简称为CPU）都有一个编程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一个MPI（多点接口）网络或DP网络。只需要扩展一个机架，可以使用价格便宜的IM 365接口模块对。数字量模块从0号机架的4号槽开始，每个槽位分配4个字节的地址，32个I/O点。模拟量模块一个通道占一个字地址。从IB256 开始，给每一个模拟量模块分配8个字。

2.2 软件设置

（1）流程图画面。

流程图画面是煤气加压站主画面，包括整个煤气加压系统三台机组和系统总流程。在该画面中，能够显示煤气加压站总的入口压力和温度，出口压力和温度，出口瞬间流量和流量累计，还能显示每台压缩机运行状态，包括每台机组出口压力、各部分轴承温度、振动数值、开机次数、累计运行时间以及变频器运行状态。在主画面中，有9个按钮，即：流程、1#机、2#机、3#机、报警、趋势、报表、图例、帮助。通过点按按钮，可以切换到相应画面，完成其它操作和监视任务。

（2）报警画面

通过主画面“报警”按钮，切换到报警画面。在报警画面中，有系统参数报警信息，如供水压力、煤气总进口压力、煤气总出口压力及CO含量等，也有各机组自身运行状态报警信息。通过报警画面，还可以对报警音响进行“试音”和“消音”。对于报警信息，系统还设置了“报警归档”画面，通过报警画面中“报警记录”按钮，可以进入“报警归档”画面。报警归档是通过WINCC组件报警存档编辑器组态而成，在报警归档画面中，按发生顺序记录了各项报警事项和操作事项。这些资料记载真实反应各种报警和操作，在发生事故等异常情况，便于分析原因，采取措施，保证设备在良好状态运行。

（3）趋势画面

通过主画面“趋势”按钮，进入趋势画面。趋势画面是利用WINCC组件变量存档工具实现的，通过变量过程值存档，以曲线形式显示变量过程值，形成变量趋势曲线。在趋势画面中，显示公共变量即：煤气入口/出口温度、煤气入口/出口压力、水压及CO含量随时间变化趋势，并且根据要求，可以选择不同时间段的变量趋势。

3 运行效果

该系统自投运至今一直运行稳定，提高了控制水平，彻底解决了2#煤气加压机系统存在的问题，减轻了操作人员的劳动强度，减少了维护的难度，取得了良好的效果。endprint

摘 要：宣钢动力厂对煤气加压机系统实施PLC技术控制取代原采用的20世纪90年代智能化仪表设置，对系统的稳定性、安全性有很明显的改善。

关键词：可编程控制器 工控机 PLC 现场总线 煤气加压机

中图分类号：TH6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05 （a）-0062-01

宣钢焦炉煤气“东气西输”工程，管道中途设置了煤气加压机，以满足末端用户压力需求。煤气加压机是武汉鼓风机有限公司生产的D200-32型离心鼓风机。作为监视、控制生产工艺的仪表自动化装置，主要选用了20世纪90年代的智能化仪表。整个仪表系统基本具有检测、控制、保护等功能，但由于产品技术上的局限性，仍然存在着以下不足：

（1）作为系统的重要参数煤气出口压力未采取自动控制方式，人工操作滞后大，不能准确、及时地跟随压力变化，造成压力波动，影响用户使用。

（2）连锁保护功能不完善，且线路复杂，故障率高，不利于维护。加压机润滑系统的主辅油泵未实现联锁切换，若油压突降会直接导致停车。

（3）各项工艺参数无历史趋势记录，对机组的运行方式是否经济无法分析，发生故障后不便于查找原因。

根据目前PLC的现状，由PLC构成的监控系统完全可以应用到大型离心鼓风机控制中，并且能够实现显示、控制、报警、历史趋势、自动报表等功能，从而进一步提高生产效率、保障生产安全和降低工艺能耗。

1 系统控制改造总体思路

1.1 电控部分改造思路

宣钢焦炉煤气鼓风机驱动电机电源由施耐德公司生产的ATV38系列变频器提供，通过4～20 mA信号来控制变频器输出频率，改变电机及鼓风机转速，进一步改变系统煤气供出量。控制变频器转速的4～20 mA信号由武汉市精达仪表厂生产的XMT5000系列仪表控制，采用手动给定信号。这次改造，把电控系统，尤其是变频器操作和指示全部引入工控机操作界面，由PLC集中控制，不在单独设置电气操作柜。

电控部分对两个环节进行改动，一是把变频器起、停信号，变频器转速的4～20 mA信号等由操作台按钮改为PLC程序控制，如图1中，变频器4～20 mA接受信号端子AI2与PLC输出卡件相接，转速反馈信号AO1也发给PLC输入卡件。二是对变频器的运行即鼓风机电机的运行与系统压力实现连锁，利用PID调节，根据煤气系统管网压力自动调整，实现自动控制。

1.2 控制系统改造思路

充分利用西门子S7-300产品功能特点和STEP7、WINCC编程软件，结合煤气加压机系统需要，实现控制系统最大自动化，保证设备安全稳定运行。

2 控制方案

2.1 硬件配置

2#加压机选用西门子S7-300系列，S7-300属于模块式PLC，主要由机架、CPU 模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。S7-300的CPU模块（简称为CPU）都有一个编程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一个MPI（多点接口）网络或DP网络。只需要扩展一个机架，可以使用价格便宜的IM 365接口模块对。数字量模块从0号机架的4号槽开始，每个槽位分配4个字节的地址，32个I/O点。模拟量模块一个通道占一个字地址。从IB256 开始，给每一个模拟量模块分配8个字。

2.2 软件设置

（1）流程图画面。

流程图画面是煤气加压站主画面，包括整个煤气加压系统三台机组和系统总流程。在该画面中，能够显示煤气加压站总的入口压力和温度，出口压力和温度，出口瞬间流量和流量累计，还能显示每台压缩机运行状态，包括每台机组出口压力、各部分轴承温度、振动数值、开机次数、累计运行时间以及变频器运行状态。在主画面中，有9个按钮，即：流程、1#机、2#机、3#机、报警、趋势、报表、图例、帮助。通过点按按钮，可以切换到相应画面，完成其它操作和监视任务。

（2）报警画面

通过主画面“报警”按钮，切换到报警画面。在报警画面中，有系统参数报警信息，如供水压力、煤气总进口压力、煤气总出口压力及CO含量等，也有各机组自身运行状态报警信息。通过报警画面，还可以对报警音响进行“试音”和“消音”。对于报警信息，系统还设置了“报警归档”画面，通过报警画面中“报警记录”按钮，可以进入“报警归档”画面。报警归档是通过WINCC组件报警存档编辑器组态而成，在报警归档画面中，按发生顺序记录了各项报警事项和操作事项。这些资料记载真实反应各种报警和操作，在发生事故等异常情况，便于分析原因，采取措施，保证设备在良好状态运行。

（3）趋势画面

通过主画面“趋势”按钮，进入趋势画面。趋势画面是利用WINCC组件变量存档工具实现的，通过变量过程值存档，以曲线形式显示变量过程值，形成变量趋势曲线。在趋势画面中，显示公共变量即：煤气入口/出口温度、煤气入口/出口压力、水压及CO含量随时间变化趋势，并且根据要求，可以选择不同时间段的变量趋势。

3 运行效果

该系统自投运至今一直运行稳定，提高了控制水平，彻底解决了2#煤气加压机系统存在的问题，减轻了操作人员的劳动强度，减少了维护的难度，取得了良好的效果。endprint