PLC在氮氣壓縮機控制系統改造中的應用

某乙烯廠聚丙烯裝置TS2/060-B2型氮氣壓縮機是意大利SIADMACCHINEIMPIANTI公司生產的往復式壓縮機，主要用于對常壓氮氣增壓以滿足工藝系統需求。由于壓縮機投用多年再加上惡劣的現場環境，原控制系統經常出現故障，嚴重影響了裝置的正常運行，急需改造。
2 工藝過程與舊控制系統老化問題

從界區來的常壓氮氣由第一級氣缸吸入，被壓縮，送入冷卻器和冷凝分離器，在分離器中濕的氣體由換熱器除去冷凝水，冷凝水必須經合適的閥門進行周期性的排泄。壓縮、冷卻，干燥后氣體送至下一級，同樣的循環在每一級進行。常壓氮氣經氮氣壓縮機壓縮后，高壓氮氣供主催化劑輸送用，高高壓氮氣通過管線與工藝系統連通，供工藝系統氣密用。高壓氮氣送入緩沖罐中，壓力為1.0Mp。高高壓氮氣壓力為3.7Mp。氮氣壓縮機必須在有潤滑油潤滑時工作，潤滑油由潤滑油泵提供，設定一個潤滑油低壓壓力開關PSL646為3.5bar，低低壓壓力開關PSLL649為3bar,使壓縮機不在無潤滑油時工作。

機組控制系統主要由位于現場控制盤內的5塊單片機電路板與部分繼電器組成，完成機組的啟動、停車、報警、聯鎖等。由于多年來一直未曾使用，控制系統中單片機電路板出現了部分銹蝕，元件運行極不穩定，如吸入口壓力低報PSL640信號輸入后，無輸出報警信號；PALL641、PAHH645、PAHH643、TAHH642在無輸入信號的情況下，偶爾出現報警，其報警會引起聯鎖停車，而原單片機電路板無法購買到，所以迫切需要改造。改造為性能穩定、成本低廉的S7-200PLC控制系統。

3 PLC控制系統硬件配置

選用S7-200PLC的型號為CPU226DC/DC/DC24輸入/16輸出，訂貨號為6ES7216-2AD22-0XB0；選用擴展模塊的型號為EM22324VDC數字組合8輸入/8輸出，訂貨號為6ES7223-1BH22-0XA0，繼電器用原系統中已有的。利用STEP7-Micro/WINV4.0軟件強大的功能編制程序，然后通過PC/PPI電纜將程序下載到S7-200PLC中。I/O地址分配如附表所示。

附表I/O地址分配

4 PLC控制系統軟件設計

根據原控制系統的邏輯關系在STEP7-Micro/WINV4.0環境下設計了PLC梯形圖，下面說明了一些主要程序的設計方法。

4.1滑油壓力信號、累積報警和停車程序

K24為一接通延時繼電器，延時時間為15秒。當氮氣壓縮機停止時，繼電器K24線圈斷開，K24的常閉觸點閉合，內部繼電器M1.0、M1.1接通，M1.0、M1.1的常開觸點閉合，由于原控制系統中的壓力開關、溫度開關都是觸點斷開報警，所以氮氣壓縮機停止時即使油泵潤滑油的壓力非常低，也不會產生報警，即PAL646、PALL649燈都是熄滅狀態。當氮氣壓縮機運行時，K24接通，延時15秒后，K24常閉觸點斷開，M1.0線圈的通斷由潤滑油壓力低報開關PSL646控制，M1.1線圈的通斷由潤滑油壓力低低報開關PSLL649控制。在PLC上電后，正常狀態下，PSL646、PSLL649的觸點都是閉合的，所以M1.0、M1.0都是接通的，不會產生報警。當PSL646、PSLL649中有一個或都在報警狀態時，報警開關的觸點斷開，就會產生報警。為此，內部繼電器M1.0和M1.0的常開觸點可以看作報警點來設計累積報警和聯鎖停車。

不會危機設備安全但設備已經在不正常狀態下工作時的報警開關設置為累積報警，當這些報警開關中有一個產生報警，QA641斷開，在DCS上產生累積報警；危機設備安全的報警開關設置為累積停車，當這些報警開關中有一個產生報警，QA642斷開，在DCS上產生聯鎖停車。潤滑油壓力信號、累積報警和累積停車程序梯形圖如圖1所示。

圖1油泵潤滑油壓力信號、累積報警和累積停車梯形圖

4.2報警確認、試燈和消音程序

報警確認、試燈和消音按鈕是本控制程序必不可少的，由于所有的報警點的程序設計方法一樣，下面僅以PSL640為例分別介紹。

（1）報警確認與試燈程序的設計。應用西門子PLC內部定時器T33和T34產生一個閃爍信號，當PSL640報警后，PAL640閃爍，按下S9確認后，如果PSL640處于報警狀態，則PAL640一直亮，報警恢復則滅；如果報警后未按下S9確認，無論是否還在報警狀態，則PAL640一直閃爍，直到按以下S9。S8為試燈按鈕，按下S8則燈亮。如圖2所示。

圖2報警確認和試燈梯形圖

（2）報警與消音程序的設計。當PSL640報警后，K44輸出，喇叭響，按下消音按鈕S10后，停響；如果未按下S10，即使報警恢復正常，但喇叭仍響，直到按一下S10按鈕才停響。見圖3。

圖3報警、消音梯形圖

5結束語

西門子S7-200系列PLC功能強大，配置靈活，工程設計簡單、方便，在惡劣的環境下能運行穩定，極適合在石油化工現場裝置控制系統中應用。改造后的系統投入運行后可靠性高，故障率低，控制精確，減少了維護人員的工作量，大大地提高了經濟效益。