S7-400 PLC在酸性水汽提氨压机组中的应用

王福兵 王少勇

(中海油惠州石化有限公司)

S7-400 PLC在酸性水汽提氨压机组中的应用

王福兵 王少勇

(中海油惠州石化有限公司)

介绍了S7-400 PLC在某炼化酸性水汽提装置氨压机组中的应用，说明氨压机的关键仪表控制方案，总结机组开车调试经验，配合工艺操作人员优化了人机操作界面。

氨压机 S7-400 PLC 仪表控制方案 调试经验 操作界面优化

中海油惠州石化有限公司酸性水汽提装置氨气压缩机组采用螺杆式制冷压缩结构(属容积式制冷压缩机)，用一对相互啮合的阴阳转子在机体内做回转运动，周期性改变转子每对齿槽间的容积完成吸气、压缩和排气过程。主要作用是将来自氨气分液罐的120kPa气态氨压缩成1.2MPa的液态氨后送出装置，是整套装置的“心脏”。

氨压机下位控制系统选用S7-400 PLC，上位控制系统选用Siemens WinCC flexible 组态，人机界面选用MP277、8″TOUCH触摸屏，实现对螺杆式压缩机运行状态参数的自动监控、机组报警联锁自动触发等功能。

1 控制系统的主要特点

现场有两台氨压机，每台氨压机单独配置一套PLC系统，两套系统相互独立，互不干扰。

每套PLC柜内配置两路220V(AC)供电电源，一路由现场电气柜供电，一路由DCS系统的UPS电源供电，大幅提高了PLC供电系统的稳定性。

每套PLC系统采用S7-400 系列的双CPU冗余配置，型号412-5 H PN/DP(1)，实现了硬件冗余，相对S7-300 CPU的软冗余配置，S7-400双CPU的运行可靠性大幅提高。

在触摸屏上设定好系统的各项参数后系统就能投入运行，程序自动对各输入点的温度、压力等参数进行监测并实时显示。通过Modbus协议与DCS系统实时通信，实现现场PLC系统和远程DCS系统对氨压机运行状况的同步监控。

2 关键控制方案说明

2.1 机组开车启动逻辑

2.2.1 内压比调节

抽取外周血对孕妇和胎儿是没有危险的，并且唐氏筛查没有副作用，既能缩小羊水检查的范围，又不会遗漏可能怀有唐氏儿的孕妇。检查血清AFP、HGG还可筛查出胎儿是否有神经管畸形、18三体综合征及13三体综合征。

图1 压缩机启动条件界面

2.2 负荷调整逻辑

氨压机工作负荷调节分为内压比调节和能量调节两种，使用电磁换向滑阀调节，使氨压机的制冷量在15%～100%之间无级调节，滑阀调节的基本原理是通过控制滑阀油路换向改变转子的有效工作长度(即改变氨压机阴、阳转子齿间工件容积)，以达到能量调节的目的。

氨压机由6kV高压电机驱动，当机组启动条件全部满足后，上位机触摸屏画面出现允许启动提示，此时点击触摸屏上的启动按钮后，PLC系统向高压电气柜发出闭合脉冲干接点启动信号(图1)，高压电气柜接收到PLC的启动信号后启动氨压机，并在5s内将运行状态信号反馈给PLC，若PLC在预定时间内没有接收到氨压机运行状态信号，将发出机组故障报警信号并紧急停车。当机组启动条件不满足时将无法正常开车。

氨压机为容积式压缩机，具有内压缩特性，通过改变内压比滑阀在压缩机中的相对位置来改变在100%负荷时能量调节滑阀的径向排气口位置，进而控制压缩机转子对气体的压缩程度，达到内容积比与外压比一致的目的。

由图5可知，打磨机器人在[0，237π/1570]与[6669π/7850，2π]区间内摩擦力的值为负，即摩擦力与打磨机器人运动方向相同；而在[237π/1570，6669π/7850]区间内摩擦力的值为正，即摩擦力与打磨机器人运动方向相反[12]。

内压比滑阀的位置由位移传递杆连接到现场内压比电位器上，滑阀的位置与内压比电位器的电阻值成比例关系，PLC系统检测电位器的电阻值，经换算处理后转换为内压比反馈值，内压比反馈值ZT30702_R在PLC系统的计算式为：

ZT30702_R=[(ZT30702_T-ZI30702_F)/(ZI30702max-ZI30702_F)]×45+30

式中ZI30702_F——内压比满位机器码；

ZI30702max——内压比最大值机器码；

ZT30702_T——内压比电位器测量值机器码。

内压比的自动调整原理是：在压缩机正常运行、控制系统无报警并且氨压机处于自动控制模式时，当系统压力达到设定压力，PLC系统根据测量的外压比值自动调整内压比电磁换向滑阀，使内压比接近外压比，使得机组的功耗更小，运行更经济。

本论文为河南省政府决策研究招标课题委托课题《伏牛山区农业生物质资源研究与分析》（课题编号：2017W015）阶段性成果

能量调节系统主要通过能量电磁换向阀调整能量调节滑阀的位置，从而改变氨压机阴、阳转子齿间工件容积，能量反馈的测量机构主要由螺旋杆和旋转电位器组成，能量滑阀的位置与旋转电位器的电阻值成比例关系，PLC系统检测旋转电位器的电阻值，经换算处理后转换为能量反馈值ZI30701_I，它在PLC系统的计算式为：

润滑油泵启停逻辑(表2)的主要功能是当现场正在运行的润滑油泵故障导致机组润滑油系统压力下降时，另一台备用润滑油泵及时启动，以维持润滑油系统的压力正常。

ZI30701_I=[(ZT30701_T-ZI30701_0)×100]/[(ZI30701_F-ZI30701_0)-(ZI30701_F-ZI30701max)×ZT30702_R]

式中ZI30701_0——能量零位机器码；

ZI30701max——能量最大值机器码；

ZI30701_F——能量满位机器码；

反季节种植即是在植物的非正常栽植时间进行种植，其在一定程度上违背了植物的正常生长规律，如果在种植过程中技术处理不当、苗木选择不当，那苗木的成活率就得不到保证。为有效提升苗木成活率，保证工程施工质量，在选择苗木时应注意以下要点：

ZT30701_T——能量电位器测量值机器码。

当氨压机处于自动控制模式时，操作人员设定吸气压力控制值后，系统自动调节能量和内压比工作负荷，使吸气压力达到设定值，并使氨压机工作在最佳状态，降低能耗。操作人员可在触摸屏上设置能量调节周期、能量调节偏差等相关控制参数来调整在自动控制方式下的能量调节效果。能量和内压比调节的油路如图2所示。

图2 能量和内压比调节的油路

能量自动调整的原理是：氨压机处于自动控制模式，当吸气压力检测值高于压力设定值范围“调节偏差”上限时，系统按照“调节周期”进入能量自动增载调节过程；当吸气压力检测值低于压力设定值范围“调节偏差”下限时，系统按照“调节周期”进入能量自动减载调节过程。

根据上述工作原理，得到的能量自动调节流程如图3所示。

项目质量主要包括项目功能构成以及质量品质。所以在项目管理当中建设项目质量具有重要作用。严格控制质量不仅会影响工程项目本身，还会对整个建筑行业的发展造成影响。应站在全局角度分析和评价工程项目轮廓和预期目标，并且可以将价值作为根本因素，对项目实行总体分析和论证。在操作期间可以采用德尔菲法，对比分析法和文献分析法全面研究和分析项目质量问题，利用分析论证方式可以判断质量目标的基础性，有利于形成不同的质量方案，并且可以按照实际情况采取对应的质量方案。

图3 能量自动调节流程

2.3 联锁停车逻辑

氨压机联锁逻辑见表1。当现场联锁仪表的测量值达到联锁值，且对应的联锁条件处于投用状态时，PLC系统触发联锁停车逻辑并向高压电气柜发出脉冲闭合的干接点停车信号，氨压机紧急停车，并向DCS系统发出停车报警信息。

表1 氨压机联锁逻辑

2.4 氨系统控制逻辑和润滑油泵启停逻辑

氨系统控制模块的主要功能是监控氨压机出口液氨分液罐液位和储氨罐液位，同时储氨罐液位的高低报警参与现场液氨泵启停逻辑，控制原理是：“氨泵控制”处于自动模式，储氨器液位测量值高于氨泵启动设定值时，氨泵自动启动；当储氨器液位测量值低于氨泵停止设定值时，氨泵自动停止。

北京市某城区从事精神卫生工作或相关工作的105名在职工作人员,其中政府部门87人,包含街道主管部门、综治、派出所、民政、司法、残联、社区居委会和精神卫生防治专业人员18名(社区卫生中心精神卫生科)。共发放问卷105份,收回问卷105份。

目前，国内外分析PE树脂中添加剂质量分数的方法有很多种[6-7]，其中卞丽琴等[8]通过红外光谱法快速地测定了聚乙烯中微量抗氧剂的质量分数，表明该方法能够起到定量的作用。因此本工作也通过表面红外光谱法来表征样板表面抗氧剂的析出情况。

浮盘在运行中需要固于规定位置，以满足固定检尺孔(检查孔)对储罐内物料适时监测、采样、检尺操作之用，为此浮盘均设有防转装置来固定浮盘移位。防转装置设置，当储罐直径≤21m时，其铝(不锈钢)制内浮顶每台设置2套。当储罐直径>21m，≤36m时铝(不锈钢)制内浮顶每台设置3套。当储罐直径>36m时铝(不锈钢)制内浮顶每台设置4套。其安装位置在内浮顶面上均布，储罐若设有导波雷达液位计，其防转装置可以相应减少一套。

Cold weather and much snow in early winter, spring will come earlier next year; cold weather and much snow in midwinter, spring will come later next year.”

3 PLC下位机程序结构说明

b. 氨系统报警和氨泵启停控制功能FC50/FC52，实现氨泵系统的联锁报警设置和触发，联锁动作触发输出；

2.2.2 能量调节

表2 润滑油泵启停控制逻辑

a. 机组联锁报警功能FC30，实现机组各状态监控变量的报警设置和触发，联锁动作触发输出；

PLC下位机程序采用模块化编程方式，部分程序如图4所示。根据氨压机的实际工况将控制程序分成二十多个不同的功能(FC)，每个FC实现氨压机一个局部动作控制，由组织块OB1逐个调用各个FC，整套程序采用梯形图编程语言，程序精简易读。主要功能如下：

c. 润滑油泵系统控制功能FC34，实现润滑油泵的启停控制；

d. 压缩机启动条件确认功能FC35，实现压缩机启动条件确认，启停压缩机；

“2018陕西百强企业”，是按照国际通行的方式，参照中国500强企业排序办法，坚持公平公开公正等原则，依据企业2017年度营业收入，在企业自愿申报的基础上进行排序，并经“陕西省百强企业审定委员会”审定后产生的。现将排序名单予以公布。

e. 能量自动调节功能FC26/27/28/32/33，实现能量反馈计算，能量自动调节控制；

f. 内压比自动调节功能FC27/28/32/33，实现内压比反馈计算，内压比自动调节控制；

g. 系统校验功能FC21/22/23/28/33，实现能量和内压比反馈的校正，能量和内压比自动控制中的调节偏差、调节周期、能量和内压比电磁阀增载/减载时间等关键运行参数的设置。

召开会议是部署、落实和推动党委和政府工作的惯常手段，但开会过多过滥，会导致行政效率下降，形式主义抬头，工作作风漂浮。中央的八项规定，其中明确要求精简会议活动，切实改进会风；但“文山会海”现象在一些地方和部门屡禁不绝。这其中难免有官僚主义思想作祟，觉得开会才算重视，才是部署工作应有的仪式。

图4 PLC下位机部分程序

4 系统调试总结

上位机触摸屏增加报警记录查询功能，在机组非正常停车时可以通过查看触摸屏菜单上的“报警清单”和“联锁清单”查看并分析停车原因。

上位机触摸屏增加联锁投用和摘除画面，设置为工程师权限操作，以防止出现现场测量仪表故障后机组联锁无法复位导致氨压机无法开车的现象。

作为农村学校的学生来说，学英语最大的困难就是缺少实践的机会，导致出现了很多做题行，开口难的现象。教师在教学过程中，就应该多关注这一方面，多为学生学生创设开口交际的机会和时间，教师可以利用课堂前五分钟进行duty report，free talk等，让学生上台锻炼。

由于现场两套PLC共同控制液氨泵，PLC A通过柜内的KA5/KA6继电器控制主辅氨泵的启/停，PLC B通过柜内的KB5/KB6继电器控制主辅氨泵的启/停，同一氨泵的启停可由两个PLC系统控制，为避免两个PLC系统对同一氨泵的控制指令冲突，设置为当两台氨压机同时运行时，选择其中一套PLC系统HMI界面操作液氨泵时，另一套PLC系统对应的液氨泵控制界面被屏蔽。

PLC柜内控制氨压机主电机停止的继电器KA4/KB4由1联锁改为0联锁，继电器触点方式由NO改为NC，即机组运行时，KA4/KB4线圈带电，触点断开；联锁停车时，KA4/KB4线圈失电，触点闭合。主要作用是当PLC系统断电时能向高压电气柜发出停车指令，保护机组安全，实现本质安全的目的。

5 结束语

改造后的氨压机控制系统运行稳定可靠，两套PLC系统独立控制互不干扰，有效防止了人为误操作，减轻了操作人员的劳动负荷，提高了工艺生产的灵活性，同时仪表维护人员可以通过查看S7-400下位机控制程序分析处理机组运行故障，保障机组的安、稳、长运行。

WANG Fu-bing, WANG Shao-yong
(CNOOCHuizhouRefineryCompany)

The S7-400 PLC application in the ammonia stripping compressor for acidic water of a refinery company was introduced, including the key instrument’s control strategy for the compressor unit; meanwhile, the experiences of debugging and operating the compressor unit were summarized and cooperating with process operators to optimize operation interface was implemented.

ammonia compressor, S7-400PLC, control scheme for instrument, experience of debugging, operation interface optimization

TH45

B

1000-3932(2017)07-0693-05

2016-12-26,

2017-04-18)

S7-400PLCApplicationinAmmoniaStrippingCompressorUnitforAcidicWater

王福兵(1983-)，工程师，从事石油化工仪表自动化技术管理工作,wangfubingcnooc@163.com。