聚丙烯酰胺细粉再生控制改造论文_徐涛,汪恒,王子华

中国石油大庆炼化公司 黑龙江大庆 163452

摘要:大庆炼化公司聚丙烯酰胺细粉再生部分,原控制系统为独立的西门子PLCS200,与控制室之间无通讯,不能有效进行监控,曾多次因设备问题造成堵料、跑料,且控制程序厂家不提供,每次需要拆除整个控制盘由厂家进行维护,对生产造成很大影响。针对此问题,通过对现场PLC程序进行解析,掌握控制过程进行方案改造。

关键词:PLC;梯形图;逻辑

1.流程简介

干燥后物料经双层筛Z65000筛出的细粉进入细粉收集料斗H65050,细粉出料螺杆电机S65050将细粉排出,在废弃风机F66040的作用下在细粉料斗H65020内部形成真空,将由细粉出料电机S65050排出的细粉吸入H65020中,细分下料旋转阀S65020将细粉排入细粉再生料斗。

细粉再生料斗上安装有上下两个阻旋式料位开关,料斗侧壁安装有一台振荡器,下部出口处为螺杆式出料电机。当由下料旋转阀S65020进入细粉再生料斗的物料达到料斗上部的料位开关处,料位开关产生料位高报警,此时螺杆式出料电机启动,震荡器启动,注水阀XV6501打开向出料螺杆注脱盐水,脱盐水与粉料在螺杆的搅拌下均匀混合后,进入预研磨料仓,达到细粉回收再生的目的,生产流程如图1。

图1 细粉再生流程图

2.控制PLC简介

2.1.PLC的基本结构

本控制系统采用西门子PLCS7-200,PLC(可编程序控制器)是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序控制器的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各类型的机械或生产过程。PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。

2.2PLC的工作原理

PLC的工作方式:采用循环扫描方式。在PLC处于运行状态时,从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出,一直循环扫描工作。

由于PLC是扫描工作过程,在程序执行阶段即使输入发生了变化,输入状态映象寄存器的内容也不会变化,要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。

工作过程:主要分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。

内部处理阶段:在此阶段,PLC检查CPU模块的硬件是否正常,复位监视定时器,以及完成一些其它内部工作。

通信服务阶段:在此阶段,PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令,更新编程器的显示内容等,当PLC处于停状态时,只进行内容处理和通信操作等内容。

输入处理:输入处理也叫输入采样。在此阶段顺序读入所有输入端子的通断状态,并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新,接着进入程序的执行阶段。

程序执行:根据PLC梯形图程序扫描原则,按先左后右,先上后下的步序,逐句扫描,执行程序。但遇到程序跳转指令,则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。若用户程序涉及到输入输出状态时,PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态,从输出映象寄存器读出对应映象寄存器的当前状态。根据用户程序进行逻辑运算,运算结果再存入有关器件寄存器中。

输出处理:程序执行完毕后,将输出映象寄存器,即元件映象寄存器中的Y寄存器的状态,在输出处理阶段转存到输出锁存器,通过隔离电路,驱动功率放大电路,使输出端子向外界输出控制信号,驱动外部负载。

3.目前存在的隐患

3.1现场设备故障

聚丙烯酰胺一、二车间细粉再生部分于2010年10月改造投运,在最初投运时运行良好,但随着运行时间的增长,安全隐患也逐渐显露出来。由于现场控制器与操作室之间无任何系统通讯,现场也无监控系统,操作人员无法及时了解设备运行情况,使生产无法受控。

现场设备发生故障,会造成PLC程序无法正常运行。如现场料位高报开关故障,由于PLC接收不到报警信号,程序将进入等待状态,仅需要10分钟左右细粉粉料就会从料斗溢出,造成生产波动,影响产品质量,而工艺操作人员巡检间隔是每两小时一次,在巡检间隔中不能及时发现将造成较大损失。

3.2PLC本身的问题

生产过程中发生多起PLC程序停止运行情况,维护人员对现场设备进行反复检查没有发现问题,需要对PLC内部程序运行情况进行检查。但由于厂家不提供内部程序,维护人员无法在第一时间进行检查处理,而且必须拆除整个控制盘交由厂家技术人员进行检查维护,导致生产受到较大影响,并且每次现场PLC控制盘出现故障时,厂家还要收取相应的外委修理费用。随着设备运行周期增长,外委修理费用也将逐年递增。

4.逻辑控制功能解析

鉴于以上原因,能够了解程序对维护工作相当重要,通过我们向工艺车间了解工艺生产过程,并在现场对实际控制过程进行观察,分析逻辑关系,绘制出逻辑关系图。

在软件中进行模拟测试完全满足工艺生产要求,也将大大提高将来处理问题的质量和速度。

5.对该控制系统的建议

由于该控制系统与控制室之间无通讯,操作人员不能有效监控设备运行状体,一旦发生问题不能及时发现如上文第3条所述,建议将原现场设备信号引入DCS系统。根据对PLC程序的解析,将控制方案移植到DCS,如下图所示。

图2 DCS组态逻辑图

在将信号引入机柜室过程中可对现场设备的原有的设备隐患进行优化。

第一:更改料位开关LSH6521、LSL6522的供电方式。原现场料位开关LSH6521、LSL6522电源供电为串联接线方式,当供电电源(220VAC)出现故障,两台设备将同时失灵,存在较大安全隐患。将其供电方式改为独立供电,确保了设备运行的可靠性。

第二:增加细粉送料电机S65050远程控制功能。原细粉送料电机S65050为现场启停控制。当细粉再生生产过程出现故障,操作人员必须赶到现场控制电机启停。改造后,在DCS中建电机控制点M6550,实现DCS远程启停,并增加逻辑控制与安装在现场急停开关联锁。当生产过程出现问题时还可通过现场急停开关将S65050电机停止,恢复正常后,由DCS启动电机,使整个生产过程能够全程受控。

6.结论

现场就地安装小型PLC系统有操作简单,灵活方便等优点,但在大型连续生产的装置中,如独立设置缺乏监控手段,也可能成为影响安全生产的隐患。如小型生产单元不能满足有专人值守,且非远离生产装置区,将该生产单元引入DCS由装置操作人员统一监控,将会大大降低生产隐患和生产维护人员的工作量。

参考文献

[1] SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册 2004

论文作者:徐涛,汪恒,王子华

论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期

论文发表时间:2019/11/20

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