西门子S7－300系列PLC在液氨储存及安全生产管理中的应用

2015-03-18保善财郭建强王向钊范承梅范慧敏

纯碱工业 2015年3期

保善财，郭建强，王向钊，范承梅，范慧敏

（青海发投碱业有限公司，青海德令哈 817000）

液氨作为一种重要的化工原料，应用广泛。由于液氨属于有毒、易燃、易爆介质，因此保证液氨罐区的安全运行成为一个必须认真重视的课题。青海发投碱业有限公司运行多年，液氨库区原有控制系统已不能保证公司安全生产的需要。现对改进后自动控制系统做如下详细阐述。

1 控制系统的基本结构及控制原理

1.1 控制系统基本结构

由氨浓度检测报警仪、PLC控制系统、排风系统、喷淋系统、紧急切断装置、人机控制界面6个部分组成。

1.2 控制原理

安装于液氨库区及卸氨区的氨浓度检测报警仪（现场为声光报警）负责检测库区及卸氨区内氨气浓度，并将浓度结果传送给PLC控制系统，PLC控制系统根据预先设定的报警浓度与实测浓度进行比较，当发生泄漏后，会相应启动排风系统、喷淋系统（降温降压与稀释浓度）及紧急切断装置。安装于各储罐及管道远传压力变送器及温度变送将压力信号及温度信号传送给PLC控制系统，PLC控制系统根据预先设定值与实测值进行比较，当发生超温、超压时启动喷淋系统进行降温降压并稀释浓度。

1.3 装置区各系统联锁设定

1）罐外壁温度35℃高限报警（测点闪光报警）并联锁启动喷淋系统，40℃高高限报警并联锁启动卸氨液相及气相紧急切断装置。

2）罐体压力、供氨气相压力、供氨液相压力及卸氨总管压力1.2MPa高限报警（测点闪光报警）并联锁启动雨淋系统，1.5MPa高高限报警并联锁启动卸氨液相及气相紧急切断装置。

3）卧罐液位2.0m高限报警（测点闪光报警），2.1m高高限报警并联锁启动卸氨液相及气相紧急切断阀。球罐液位5.0m高限报警（测点闪光报警），5.1m高高限报警并联锁启动卸氨液相及气相紧急切断装置。

4）各控制点氨浓度（现场）报警仪20ppm为低限报警，50ppm为高限报警（现场声光报警）。PLC各控制点氨浓度报警设置为33ppm报警（测点闪光报警）。冰机房氨浓度报警仪33ppm联锁启动冰机房排风系统，待浓度低于33ppm自动停止排风系统工作（冰机房排风系统可由PLC及现场人为控制）。

以上测点检测值高于联锁值则人为无法干预或者控制卸氨气相及液相阀门（以确保人员及设备安全）。

2 控制系统软硬件设计

2.1 信号处理模块

信号处理模块主要分为四类：开关量输入DI、开关量输出DO、模拟量输入AI、模拟量输出AO。

模块名称和性能：

1）开关量输入模块：SM321 16点输入，24V DC；13～30V为信号1；－30～5V为信号0。

2）开关量输出模块：SM322 16点输出，24V DC；信号1时输出L＋－0.8V；每通道的最大输出电流0.5A；阻性负载的最高输出频率100Hz，感性为0.5Hz；带短路电子保护。

3）模拟量输入模块：SM331 8点模拟量输入；用于电阻测量时，为4点。

4）模拟量输出模块：SM332 4点模拟量输出。

2.2 CPU中央处理器

我厂采用的是S7－300系列CPU 314用于安装中等规模的程序以及中等指令执行速度的程序。

2.3 隔离安全栅

采用英国MTL5500系列；其特点是应用层面广，操作简单。

2.4 外围设备硬件设计

氨浓度检测报警仪选用中安电子探测器技术有限公司的QD6330点型气体探测器6块，其中4块安装于罐区，2块安装于卸氨区。液位变送由艾默生3301系列液位计（球罐2套）及西安定华电子有限公司ELL－FI－AE型外侧液位计提供（卧罐2套）。温度为Pt100（8支），测量罐内及罐外温度。雨淋阀选用宁波市北仑吉龙消防有限公司ZSFM150型，安装于厂内消防系统管线。紧急切断阀选用永嘉县威科自控阀门有限公司ZDRO型切断阀（6台），安装于卸氨及供氨管线。防爆轴流风机一台，安装于氨压缩机机房。压力变送由EJA提供（7块）分别安装于储罐及管线。