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PLC在鞍钢焦炉煤气柜自控系统中的应用 |
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作者：高玉 朱秀慧 王海 |
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1 概 述
现代焦炉由于炉容不断增大，冶炼强度不断提高，因而产生大量的副产品—焦炉煤气。如果直接把焦炉煤气放散到空气中，不仅会造成大气的污染，还会造成能源的浪费。鉴于此，鞍钢燃气厂新建了容积为150000 M3焦炉煤气柜，用以存储焦炉煤气。焦炉煤气柜自动化控制系统的设备性能和自动控制的好坏，将直接影响焦炉煤气的收集和利用。
本工程采用以产品可靠性高著称的罗克韦尔自动化公司的新一代控制平台ControlLogix系列的PLC冗余系统。在ControlLogix系统中，所有的维护和通讯都是由系统自动完成的，更加方便、可靠，而且用户可编写状态读取程序，随时监控冗余系统的状态。
2 系统的硬件配置
鞍钢150000 M3焦炉煤气柜自控系统PLC选用ControlLogix L5550冗余系统。考虑到距离远、节点多、抗干扰等因素，采用ControlNet网络类型，抗干扰性好，网络通道冗余，保证可靠通讯和人机界面的数据显示，又有利于快速的现场数据采集。该系统的硬件配置如图1所示。
图1 系统的硬件配置
CPU选用1756-L62模块，通讯模块选用1756-CNBR，DI选用1756-IB16I，DO选用1756-OB16I，AI选用1756-IF16I。以太网模块选用1756-ENBT。冗余机架上除了CPU模块，还有通讯模块1756-CNBR，热备模块1756-SRM（保持主、从机架之间的通讯）和两个热备模块间的连接电缆1756-SRC3。
服务器、操作站系统平台为Windows2000（服务器/客户版），操作站上位监控软件为RSView 32，PLC编程组态软件为RSLogix5000。另外还有一套数据库管理系统，利用网络组态软件RSLinx所提供的OPC接口进行采集数据。
3 自动化控制系统
煤气柜自控系统包括对煤气柜本体、油泵站组、换热机组、煤气进出口管、电动蝶阀以及紧急放散阀的控制。
3.1油泵站管理
对任意一个油泵站内二台油泵启动次数和运行时间（时、分、秒）分别进行单独累计，并且相加后得到本油站启动总次数和总运行时间，在主画面上进行显示供油泵站进行运行管理，另外还设有清零按钮，按下之后则次数与时间回零重新开始统计。
3.2 进出口阀和放散阀的手/自动控制
进出口阀和放散的控制分为现场手动和PLC自动两种。这两种控制方式是在现场操作箱上进行选择。现场手动可通过现场操作箱上的操作按钮对设备进行操作。PLC自动可通过操作画面对设备进行操作。
在画面上操作进出口阀/放散阀时，必须首先确认下述的基本运行条件：现场操作箱上选择PLC自动方式 + 阀主开关合闸 + 阀无故障。三个条件同时达到时，称作满足基本运行条件。
进出口阀安装在煤气柜进出口管道上，放散阀安装在煤气柜放散管道上。均可通过弹出窗口进行手/自动切换，操作可分两种方式：
（1）在手动状态下，按下手动开阀按钮后，则发出开启进出口阀/放散阀信号，按关阀按钮时则关闭信号，手动启动无任何外部连锁关系。
（2）在自动状态下，满足基本运行条件，当活塞升到上上限（69.3m）95%容积，或活塞降到下下限（7.3m）10%容积时，则发出关闭进出口阀信号，要想开启阀时，只能靠手动状态来打开;当活塞达到69.3m即 95%容积，则发出开启放散阀信号;若活塞恢复到65.6532m即90%容积时，则发出关闭放散阀信号。
3.3上位监控系统的构成
本系统共分7个画面，包括“煤气柜监控主画面”、“换热机组监控画面”、“监控主画面”、“设备监控画面”、“历史趋势画面”、“报警画面”、“趋势打印画面”。各个画面可以自由切换。
3.3.1 动画显示功能
在各个画面中，系统各部分运行的实际状况均具有动画显示功能。
例如：当阀为关状态时阀身显示为红色，当阀为开状态时阀身显示为绿色;选定工作泵与备用泵后，会在泵下出现相应的字样，当泵工作时小灯变为绿色，停止时是红色;极限点到来时，就会在相应的位置亮灯;当柜位达到上上限或下下限时，柜内填充会变成红色，当达到上限或下限时，柜内填充会变成黄色，正常情况为绿色。
3.3.2 综合报警功能
对于煤气柜系统的重要报警，在每幅画面上均有显示：改变颜色、音响报警、报警状态记录。另外还有一幅报警总汇画面，可以从画面上查看报警和事件信息。
3.3.3 历史趋势记录功能
系统对油槽油温、流量参数、压力参数、温度参数、进出口压力、柜内压力可进行长达一天、一周或一个月的历史曲线记录。
4 自动化控制系统调试与运行
根据鞍钢公司一期工程总体进度要求，150000 M3焦炉煤气柜自控系统制定了详细的工程施工和调试方案。与8月完成PLC控制系统的图纸设计;9月完成PLC应用软件的编写和上位机监控画面的制作;10月份分别进行各系统的单体调试和联动试车，10月中旬基本调完，10月下旬正式试运行，电器自动化进行多次联动试车，标志着15万M3焦炉煤气柜自控系统具备投产条件;11月顺利投产，中间进行多次工艺修改调试，最终完全达到设计工艺要求。
5 结束语
鞍钢燃气厂150000 M3焦炉煤气柜自动化监控系统自2006年11月份投入运行以来，至今运行稳定可靠。高性能、高可靠性、易于实现复杂控制功能等优点的自动化控制系统的实现，有效提高了焦炉煤气的利用率，减少焦炉煤气的放散量，平衡焦炉煤气管网的压力，确保了生产用户的平衡生产，增强能源的二次利用和大气环保。(end)
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(9/17/2009) |
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