人机界面自动化技术在压缩机控制中的应用

常俊斌

(山西天泽煤化工集团股份公司煤气化厂山西晋城048000)

人机界面自动化技术在压缩机控制中的应用

常俊斌

(山西天泽煤化工集团股份公司煤气化厂山西晋城048000)

1 改造前状况

山西天泽煤化工集团股份公司煤气化厂压缩机控制原采用6块SWP- MD807型数字温度巡检仪进行显示控制压缩机主机轴瓦温度、电机轴瓦温度、电机定子温度、各级进口温度、各级出口温度、润滑油温度、冷却水温度等测点的指示、报警、联锁功能，利用电接点压力表、压力控制器、压差控制器进行压缩机的油压、水压、油压差等联锁控制。由于外接控制点过多，且分布在腐蚀、振动等恶劣现场环境中，导致压缩机经常误动作跳闸影响生产。由于压缩机设备在化工生产中对稳定性要求极高，对产品产量影响较大，为此，结合实际情况决定进行自动化技术改造。

2 改造思路与实施方案

针对过去压缩机仪表柜中存在的问题，根据以往跳闸统计数据进行综合分析，决定采用西门子step7可编程控制器软件和软件界面TIA Portal V13触摸屏编程软件进行改造。第1步先将电器控制部分由传统的继电器控制更改为可编程控制器，改造后现场线路大为简化，电器控制柜中各元器件数量骤减，在程序中增加联锁触点自锁功能，可在设备跳闸后第一时间找到故障点，确定故障点范围，可缩短了查找问题的时间。第2步改造仪表控制柜，淘汰原来的数显巡检仪，采用1块触摸显示屏(12英寸，304.8 mm)，仪表控制柜中安装1块8路模拟量输入模块和6块4路热电阻输入模块，主模块使用双串口可编程控制器模块，所用模块线路板全部采用CRC70防腐剂进行防腐，防止现场空气中H2S等有害气体对电路板的腐蚀。温度采用原三线制Pt100铂电阻体进行测温，油压、水压、压缩机一段进气压力采用压力变送器进行测压，油压压差采用差压变送器进行测量，取消原来的电接点压力表、压力控制开关、压差控制器等压力联锁控制点，力求减少故障点。所有报警、联锁点直接从可编程控制器软件中取用，然后通过数据传输线与人机界面触摸屏相连接，并在人机界面触摸屏软件中定义显示联锁点的动作指标参数。

软件方面主要编写了4个子程序。SBR_0运用20个网络主要实现了电器油泵、主机、风机、注油器等运转设备的控制。程序中引入了1#泵启动，M5.2倒1#泵中间点，1#泵手动停止，过载停泵，启动辅泵3 s后停主泵，人为停泵或人为倒泵不启动辅泵中间点等功能。SBR_1运用28个网络主要实现从现场采集热电阻温度信号、油压、水压及压缩机一段进气压力等。SBR_2运用29个网络完成了整机的报警、联锁功能，实现了故障点第一时间发生时联锁自锁功能，便于快速准确查找问题；此程序中编写了主机的允许启动回路，故障蜂鸣报警回路，停车回路及系统互锁复位功能。SBR_3运用21个网络实现通过可编程控制器中间点去触发触摸屏报警逻辑位，通过调用本程序可在触摸屏上方便直观的记录显示每一个报警信息何时触发、何时确认、何时消失等详细信息。整个程序通过运用多个子程序来分别完成各自的功能，使得每一步都一目了然，条理清晰。人机界面触摸屏在软件中分别组态监视画面、报警画面、趋势画面、系统设置等多个画面，通过软按钮相互进行切换，操作人员可以更方便地操作、记录、查看压缩机运行相关数据。

3 改造后主要实现的功能

(1)控制系统中控制元器件大为简化，电器控制柜只保留原来的2台油泵、风机、注油器、盘车、主机启停按钮，将原来的主机电流显示由指针式更换为B600- DC2型数字显示直流电流表，使主机电流显示更为准确直观。

(2)主要运转设备状态指示直接以动画形式显示在触摸屏上，更为直观实用。新增报警功能，可在设备发生跳闸故障时在触摸屏上查询报警的详细信息。通过软件组态可实现模拟量测点超温、超压预警变色功能，及时提醒操作人员采取相应措施，以避免发生设备事故。

(3)所有模拟量测点在触摸屏内部通过软件组态实时显示趋势，可方便地查询机组运行的历史趋势，特别是在主机跳闸等异常情况下通过调用历史数据显得尤为重要，能在第一时间确定设备故障原因。

(4)联锁功能完善，人机界面触摸屏设置联锁停车、紧急停车、设备故障时可报警停车，以避免发生安全事故。

(5)通过进行系统技术改造后，现场传输控制线路数量骤减，整个控制系统只保留了模拟量测量点的采集信号线，凡涉及联锁控制点的二次回路均在STEP7编程软件组态中实现。因为现场连接的硬件测点少了，必然使整个系统故障率降低，稳定性提高；而且软件编程非常灵活，十分有利于整个系统后期的改造与开发。

4 结语

利用人机界面自动化控制技术对压缩机具体的控制要求进行编程后，反复进行模拟现场试验，经不断改动，最终将该技术成功投运到压缩机的控制上。目前已连续完成3台CO2压缩机控制改造，从整体运行效果分析，基本杜绝了压缩机设备非正常跳闸的现象，其工作稳定可靠程度较好。由于精简了现场控制传输线路，取消了联锁物理测点，相应仪表维修人员检查、校验等工作量也大为减少，以确保压缩系统正常稳定运行。

2017- 01- 08)