抚顺石化公司乙烯化工厂 辽宁抚顺 113004
摘要：可编程控制器由于其在工业控制方面的应用意义日趋明显，并在发电、化工、电子等行业工艺设备的电气控制方面得到了广泛的应用。它具有功能强大、使用可靠、维修简单等许多优点，并且在很多地方已逐步取代了继电器电路的逻辑控制。智能化也往往是从设备自动化系统开始[1]。本次设计主要是针对室内、室外控制泵启动停止以及完成泵自启动和切换。
关键词：泵运行；PLC；自动控制系统设计
1 泵出口压力自动控制系统
1.1 组成
泵出口压力自动控制系统由PLC、压力高低检测电路、泵的电动机控制电路、设备控制台四部分组成。
1.2 高低压力和轴温度检测电路设计
泵都会有出口压力值和轴温度，在本次泵出口压力自动控制系统中采用电容式压力变送器作为压力测试信号电路，一体化数显温度变送器作为轴温度测试信号电路。
（1）3851系列智能电容式压力变送器
压力变送器工作原理
压力变送器过程通过两侧或一侧的隔离膜片、灌充液传至中心测量膜片。中心膜片是一个张紧的弹性元件，它对于作用在其上的两侧压力差产生相应变形位移，其位移与压差成正比，最大位移约0.1mm，这种位移在电容板上形成差动电容，由电子线路把差动电容转换成二线制的4~20mADC信号输出，该信号可方便地与电动仪表或工控机配套使用，实现远距离检测，报警和控制。
（2）SBWR/Z一体化数显温度变送器
（1）工作原理：
热电偶或热电阻传感器将被测温度转换成电信号，再将该信号送入变送器的输入网络，该网络包含调零和热电偶补偿等相关电路。经调零后的信号输入到运算放大器进行信号放大，放大的信号一路经V/I转换器计算处理后以4~20mA直流电流输出；另一路经A/D转换器处理后到表头显示。变送器的线性化电路有两种，均采用反馈方式。对热电阻传感器，用正反馈方式校正，对热电偶传感器，用多段折线逼近法进行校正[2]。
2 泵电动机控制电路的设计
以三相异步电动机及其单向旋转为例
泵上的电动机一般都是单向旋转，应有以下控制：
（1）有手动切换按钮和刀开关，可人工控制
（2）用交流接触器控制电动机，在其他触电动作的同时其辅助常开触头闭合，形成自锁。
（3）短路保护：电路中用熔断器FU或用断路器QF做短路保护，切断主电路。
（4）过载保护：用热继电器FR做电动机的长期过载保护，使电动机停止运行。
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3 PLC的硬件设计
3.1 泵的自动控制
根据泵的运行要求应设置如下装置：
（1）高压信号指示
（2）低压信号指示
（3）电动机运行信号指示
（4）泵的自动切换
（5）现场与室内都可以控制泵的启动、停止
3.2 控制方式的确定
随着微处理器技术与计算机技术的发展，生产上正在越来越多的采用以微处理器为核心的各种数字化智能仪表和装置，在此基础上发展起来的PLC综合了自动控制技术和通信技术，具有控制、自诊断、报警、控制等功能[3]。本系统选用PLC作控制方式。
3.3 高低压、轴温度控制系统
采用压力变送器，温度变送器，PLC组成控制系统。泵在运行过程中会受到出口压力和轴温度变送器的监测，如果压力和温度超出设定值，由PLC发出指令，自动控制调整。本系统分为现场控制、室内控制两个工况。
对该控制系统的自动控制要求如下：
在自动控制方式下，泵可以根据高低压变化、温度变化自动开停，为此设置H1、L1、H2。
对于压力高的限制：当压力高于设定值时，系统会做出停泵处理，但是会至少保持单泵运行，一般情况下设定值要高于单泵运行的压力值，避免误操作，增加系统的可靠性。
对于压力低的限制：当压力低于设定值时，系统会自动启动泵，保证出口压力。
对于轴温度高的限制：当轴温度高于设定值时，系统会出切泵处理，保护设备不受损坏。
3.4 PLC输入点输出点的设计
可编程控制器FX2N-32MR，它有16个输入点和16个输出点，本次设计的控制过程需要输入点12个，输出点11个，
选用FX2N-32MR可编程控制器刚好满足本系统的控制要求。输入、输出点的地址序号为：
输入：X0-X7，X10-X13
输出；Y0-Y7，Y10-Y13
3.5 PLC的软件设计
本系统的程序设计采用梯形图语言编程，使用编程器FX2N系列的FX2N-32MR输入程序时，采用语句表表达方式。系统运行时，PLC依次读取程序存储器中的语句，解释内容并执行系统工作过程如下：
（1）1号泵现场控制：当泵处于现场控制状态时，启动1号泵，通过SB1和SB2按钮控制其启动与停止，如果处于室内控制状态时。泵启动的同时开始累计时间。
（2）2号泵现场控制：当泵处于现场控制状态时，启动2号泵通过SB3和SB4按钮控制其启动与停止，如果处于室内控制状态时。泵启动的同时开始累计时间。
（3）两泵互为备用：设定泵运行时间，当累计时间达到所设定的就自动切换，但是泵所设定的时间不能超过超过泵的最大运行时间。
（4）压力报警：出口压力高报警，出口压力低报警，1号泵轴温度高报警，2号泵轴温度高报警，出现以上情况，系统自动处理。本设计不对轴温度低进行处理。
（5）远程监控：当主备泵处于远程控制时，操作人员可以在室内对泵进行远程监控。
4 结束语
本次设计是研究PLC自动控制现场泵的运行状态的论文，介于PLC有功能强大、使用可靠、维修简单等许多优点，所以它可以完成此项控制任务。针对于一些泵对于我们乙烯装置运行非常重要，故此编写本论文。室内远程控制现场泵的启动停止可以有效的减少晃电对装置连续运行的危害，让装置平稳运行。同时本程序稍加改动，室内就可以远程对现在的蒸汽透平泵进行控制，在停电的紧急情况下，迅速启动蒸汽透平，为装置的顺利停车和快速开车提供便利条件。
参考文献：
[1]胡学林《可编程控制器教程》 电子工业出版社
[2]殷洪义《可编程序控制器选择、设计与维护》 机械工业出版社
[3]廖常初《可编程序控制器的变成方法与工程应用》 重庆大学出版社
[4] PLC编程手册
[5]FX2N系列编程软件
论文作者:李昂轩,赵天红,张振江
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/16
标签：压力论文; 温度论文; 信号论文; 电动机论文; 设定值论文; 电路论文; 自动控制论文; 《基层建设》2018年第2期论文;