西门子6ES7211-0AA23-0XB0规格参数
一、引言
大庆油田原油生产已进入高含水阶段，所采用的油水分离方法分为沉降脱水和复合电脱水两个阶段。主要工艺设备有游离水脱除器和电脱水器。油水分离的效果与对这些设备的控制方式有直接关系。大庆油田采油六厂某联合站的原油水分离控制部分均采用手动控制，数据采集，填写报表等都用人工完成，工人劳动强度大，又很难保证控制和采集数据的准确性。为此，该厂提出了对联合站的油水分离控制系统进行自动化改造，要求系 统不仅要实现油水分离的自动控制，而且能将主控制室内的二次仪表用计算机上的形象直观画面来取代，以监视和控制现场设备运行状况。本文根据这些要求设计了油水分离自动控制系统。
二、工艺过程及工艺要求
来自各中转站的高含水油，首先进入游离水脱除器，脱掉原油中的大部分含水，再经加热炉加热，然后到电脱水器进行油水分离，后经由净化油缓冲罐向外输送。联合站现场分为游离水脱除区、加热炉区、电脱水区和成品油外输区四个部分。
其中游离水脱除区有三台游离水脱除器，它是联合站转油脱水过程中的主要装置。电脱水区有四台电脱水 器，是原油脱水的核心装置。游离水脱除器和电脱水器的油水界面高度和罐内及输油管压力是保证油水分离质量的重要参数。在实际生产过程中利用放水阀来调节油水界面的高度，油出口调节阀来调节罐内和输油管压力。这两个参数不是独立的，无论是调整放水阀还是油出口调节阀，这两个参数都同时受到影响，在控制系统中 需要综合考虑这两个参数，以使系统能够安全、稳定地运行。
经过沉降脱水得到的原油再经加热炉升温后，才进入电脱水器。温度过低会影响生产，温度过高造成能源的浪费。因此，系统中需要根据原油脱水工艺设定的温度值，对加热炉燃烧情况进行自动调节。
外输油区有一个净化油罐和净化油缓冲罐，其中净化油缓冲罐的出口liuliang由油出口调节阀和变频器根据缓冲罐的液位和压力来自动控制，其中变频器控制外输油泵的转速。
根据工艺要求，控制系统中需要监控的参数主要有：油水界面高度、液位、压力、温度和liuliang。
三、控制系统总体结构
该联合站的几个工作区相距100米左右，而且要求总控室和外输段能够自动监控各个工作区设备的运行状况，并根据检测的参数对系统进行自动控制。控制系统中上位机采用工控机，控制器采用罗克韦尔自动化的SLC500可编程序控制器，对于距离较远的工作区采用DeviceNet现场总线通讯。系统硬件组成如图1所示。
现场中，总控室位于电脱水区和加热炉区之间，SLC控制器也在总控室中，通过DH+网络与工控机相 连。因此SLC控制器的本地输入/输出模块直接控制电脱水段和加热炉段。游离水段作为DeviceNet的一个节点，用FlexI/O与现场的液位、压力 变送器和调节阀相连。净化油外输段的FlexI/O、变频器和人机接口界面PanelView1400分别是DeviceNet的一个独立站点，其中 FlexI/O连接现场的液位、压力变送器和调节阀；变频器控制外输油的liuliang；PanelView1400用于在外输段监控整个系统的运行状况。
系统中的界面高度、压力、温度等信号都由对应的一次仪表传感器或变送器检测出来并转变为4～20mA 电流信号，经安全栅送入SLC500控制器的本地输入模块或DeviceNet网上的FlexI/O输入模块。控制信号由相应的输出模块以4～20mA电 流形式控制气动调解阀。整个系统中输入信号有8个界面高度传感器；4个液位传感器；4个温度传感器；10个压力变送器，输出信号有8个液位调解阀，7个压 力调解阀。外输油liuliang的测量是通过一次仪表把liuliang信号转换为脉冲信号，经屏蔽电缆传输到SLC的高速计数模块，从而测得输送到下个站的净化油liuliang。
四、程序设计
控制系统的软件设计由显示操作程序和过程控制程序两部分组成。显示操作程序包括上位机和人机接口界面 两部分，上位机显示操作采用罗克韦尔软件的RSView32TM组态软件，在上位计算机编制显示控制程序，完成各种显示、控制与生产报表等功能。人机接口 界面使用PanelBuilder软件编制界面显示和控制程序，由此实现生产过程的远程监视和控制。过程控制程序使用罗克韦尔软件的Rslogix500 软件编制SLC500控制程序，实现对生产过程的直接控制和数据采集。上位计算机与SLC500控制器之间是通过DH+网实现数据通信的。一方面将过程控 制中的参数传送给上位机，用于存储、显示、制表、打印；另一方面将工作人员通过显示操作站设置的控制参数发送给SLC500控制器。由控制器按操作员的要 求实现对生产过程的直接控制。
1.显示操作程序设计
Rsview32TM软件是罗克韦尔软件公司提供的上位机组态软件，通过编程可以实现监控系统所需的人机界面。PLC采集的数据可以根据需要通过数字、图 形、动画、等多种形式显示出来，该软件还具有存储数据历史纪录、趋势图显示、报警监视和自动生成报表和打印等功能。利用RSView32TM软件的开放式 设计还可以很容易地与Microsoft产品共享信息。
在油水分离控制系统中上位机和人机接口界面显示操作程序都有：工艺参数显示、各控制回路的PID调 节、手/自动控制切换、报警监视等界面，其中工艺参数是以工艺流程图的形式显示的。另外上位机控制界面还有参数汇总、参数设置、历史数据纪录、趋势图、报表打印等界面。在编成时，充分利用RSView32TM软件图形处理能力强的优点，绘制出形象直观的工艺流程画面。图2是用RSView32TM软件绘制 的游离水段和加热炉段工艺流程图，在工艺流程图上直接显示监测点和控制点的位置和参数值。另外还将在RSView32TM软件上绘制的流程图导入 PanelBuilder的程序中作为PanelView的背景图，使上位机和人机接口界面以相同的画面显示，这样既实现了工作站与远程监控界面的一致 性，又充分弥补了PanelBuilder软件在图形处理能力不强和汉字显示不够灵活方面的不足。在上位机和人机接口界面上都能图文并茂的实时显示过程变量和控制变量。
系统中参数显示界面能够实时显示包括罐内的液面、油水界面、压力、温度、liuliang以及阀门开度百分比等。参数设置界面用于设置各传感器和变送器的量程，初始值；报警上、下限；PID控制设定值等。报警指示采用声光报警，系统中任意参数超过报警上下限时，该参数就会以红色闪烁显示，当报警被确认后，报警声音消除，参数仍以红色固定显示，直到参数恢复到正常值，才恢复到正常的绿色显示，报警消除。在历史趋势图画面，可以通过曲线趋势图来选择查询记录在案的以往各个参 数的历史纪录，这些参数值都是按照一定的时间顺序和采样周期记录保存的。
2.过程控制程序
PLC控制程序分为数据采集、PID调节和报警控制三部分。其中数据采集程序将模拟量输入模块采集进来的数字量，通过参数整定，转化为工程量用于上位机和人机接口界面的实时显示。同时将上位机和人机接口界面的设置值（工程量）转换为PLC所能处理的数字量。
系统中的压力和界面高度调节阀都采用PID调节控制，由于系统中压力变化快，而界面高度相对变化较慢，因此液位调节阀只采用PI控制，设置积分时间较长。而压力调节阀采用PID控制，且积分时间较短。
当出现报警时，程序控制工作站的红色报警指示灯亮，同时使报警蜂鸣器鸣叫，工作人员可以按下消音按钮 来停止蜂鸣器鸣叫，而只有报警参数恢复到正常值后，报警指示灯才熄灭，对于重要参数的报警，控制系统能够自动采取必要的应急措施。例如，油出口汇管压力过高，控制程序会自动加大调节阀开度和外输油段变频器转速，来缓解压力，以免调节阀损坏和出现原油泄漏。
五、结论
本文设计的油水分离自动控制系统具有以下特点：
(1)控制品质好，减少了工艺参数的波动。系统采用 PID调节控制，能够将重要的参数控制在理想的范围内。
(2)控制功能齐全，人机界面良好，易于学习，操作方便。
(3) tigao了企业管理水平。数据处理方便，可随时查找每月每天的班报、日报、历史趋势曲线、重要参数报警信息等，并根据需要选择打印这些参数。
(4)系统组态灵 活，控制方案便于调整。采用DeviceNet网络，可随时通过添加节点来扩大监控能力，以灵活适应工艺改造的需要。该油水分离自动控制系统的投入运行， 大大减轻了工人的劳动强度，为节能、降耗、增产和加强企业的管理奠定了基础，在油田具有很大的推广应用价值。
一、原系统分析
株洲硬质合金厂空调系统共有溴化锂机组两台，其中冷冻水泵2台功率为200KW，采用自耦降压启动。操作工根据负荷情况开1台或2台。单台水泵大输出liuliang为600m3/h，系统全开时为1200m3/h。现水泵运行出口压力为4.5-9kg，小liuliang需求为200m3/h，大liuliang需求为950m3/h。压力波动较大的原因为，冷冻水泵liuliang不能根据负载变化调节，一旦后级工段冷冻水量减少水泵出口压力就会急剧上升。冷冻水在管路里快速循环未充分换热就回水，造成回水温度低。水泵和主机都白白消耗能量。
当1#机组开起后，1#liuliang必须满足低liuliang值200 m3/h，如果用户liuliang没有达到低liuliang值时，机组就会停机保护，值班人员必须提前打开旁通阀，使部分冷冻水在机组内循环来保证机组内有200 m3/h以上的liuliang。2#也如此。
二、改造控制要求：
分三个阶段完成自动控制，下面以1#空调机组为例详细说明如下：
机组冷水出口liuliang不得低于200 m3/h;
当1台泵输出压力不能满足要求时，系统提示手动开启另一台泵;
选择1#或2#泵为变频运行泵。
当需求liuliang为0～300 m3/h时，1#泵定频运行，保证300 m3/h的总liuliang输出，旁通调节阀打开并做PID调节，以保证输出用户所需的liuliang;
当需求liuliang为300 m3/h～600 m3/h时，1#泵变频运行并做PID调节，同时旁通阀门全关;
当需求liuliang为600 m3/h～900 m3/h时，1#泵定频运行，输出300 m3/h 的liuliang;2#泵工频运行，输出600 m3/h的liuliang;旁通调节阀打开并做PID调节，保证6kg的输出压力;
当需求liuliang为900 m3/h～1200 m3/h时，1#泵变频运行，并做PID调节，2#泵工频运行，旁通阀门全关。
变频系统通过控制柜上选择开关，选择任意一台水泵采用变频控制方式，其他水泵还采用原控制模式。被选择作为变频水泵的机组作为整个系统的调节水泵，来自动调节冷冻水liuliang。在自动控制模式下，利用PLC采集总管压力信号并根据PID运算发出变频器频率给定信号，自动调节电机（水泵）转速使冷冻水压力变化来实现自动控制。还采集输出liuliang送到PLC进行PID计算后再输出4～20mA的电流信号控制旁通阀，来实现恒流的效果。
同时PLC将现场参数，进出口压力值、变频器频率、电流、电机转速等上传至控制室内的人机界面进行参数显示。在控制室可通过人机界面对给定压力值、下限liuliang值、PID参数、变频泵选择和启动远程控制。远程实现各种操作，极大的方便了系统控制。控制方式本方案在保留原工频系统的基础上与原工频系统之间设置连锁以确保系统工作安全。
三、设备的配置
（1）友好的人机界面：由于系统需对每台机组的进口压力、出口压力、出口liuliang、总压力的上限值和下限值，PID参数进行设置，还要对所有的压力、liuliang值进行显示，还有报警信息进行记录。采用Eview的MT506LV人机界面。界面编辑了“主画面”、“控制画面”、“参数设置”、“故障记录”、“压力曲线”、“帮助”六个基本画面。主画面上对采集的压力、liuliang值、变频器的运行频率、电流进行显示，还显示系统当前状态和故障显示，让用户一目了然。
（2）PLC：
PLC是设备的大脑，选用的是艾默生网络能源有限公司的新产品EC20系列的PLC及模拟输入模块和模拟输出模块，EC20系列PLC是高性能的通用PLC，内存指令容量达到8k；典型基本指令执行速度0.09 ~0.42μS典型应用指令则为5~280μS支持高达50kHz的高速输入和80kHz 的高速输出；具有丰富的中断功能，有8路输入中断，3个定时，6路高速计数，支持工业标准的Modbus 通讯网络；指令有浮点运算、PID、高速I/O、通讯等20类共243条，具有掉电检测和后备电池保持，可扩展多个模块，扩展模块有数字型、模拟型、温度型的模块。EC20 的编程采用界面友好的窗口软件，支持多种编程方式：梯形图、指令列表、顺序功能图，方便地监控和调试，可在线修改程序。
（3）PLC的配置
主模块选用EC20-2012BRA，20点输入12点继电器类型输出。模拟输入模块采用8通道的EC20-8AD，模拟输出采用4通道的EC20-4DA。
（4）输入输出设备配置
输入设备有“手动/自动”选择开关，选择变频泵“1#/2#”、系统“启动”“停止”，还采集了工频、变频接触器信号进行互锁和状态显示。
输出设备有1#泵变频运行、2#泵变频运行、故障和复位继电器。
（5）模拟输入输出设备配置
利用EC20-8AD采集了总管压力、旁通阀位置反馈、1#机组出口压力、2#机组出口压力、1#泵出口liuliang、2#泵出口liuliang；用EC20-4DA输出电流信号给定EV2000-4T2000P频率，另一路输出4~20mA的电流信号到旁通阀。
四．工作原理
主电路图如下：
系统采用工变频互备，另外可以灵活的选择需变频的电机是1#还是2#由KM3、KM4来完成。
PLC的I/O接线图如下：
五．程序要点
EC20的COM0与EVIEW人机界面通过MODBUS协议进行通讯，COM1通讯口与艾默生的EV2000变频器进行自由协议通讯，PLC软件设置：
COM1的自由口协议中的波特率、数据位、停止位、效验位必须与变频器中设置一样才能通讯上。EC20时刻检测着变频器的频率、电流、故障再反映到人机界面上。
系统需恒压、恒流，所以做成双PID对变频器和旁通阀进行控制，控制的压力和liuliang在EVIEW人机界面上进行设置
在现场调试过程中，发现现场的负载在每天下午五点下班时会突变，由于负载500m3/h的liuliang突变成几十的liuliang，这个突变的时间只有两三秒的时间，而旁通阀动作的速度很慢，一个行程38mm需2分钟的时间，这样会造成空调机组保护停机，为了解决这一问题，采用实时时钟定时开度旁通阀，也就是每天在五点之前就给旁通阀一个开度，当设定的时间到达后，系统又恢复PID调节。负载突变的时段设置和旁通阀的开度设置画面如下：
五．结束语
本系统已完成，已正式投入使用。由于采用艾默生的EC20系列的PLC进行控制，性能稳定，运行可靠，系统结构紧凑，节省能耗，便于维护。变频器的频率在40HZ左右稳定压力，节能率达到48%。因此不但大大的tigao了产品的技术含量和自动化水平，而且还极大地tigao了企业的经济效率，非常具有推广价值。
在金属等材料切削成型加工领域，珩磨加工属于精加工后期的精整加工，其目的是为了获得更小的表面粗糙度，并稍微tigao精度。珩磨用刃形和刃数都不固定的磨具或磨料进行微小加工余量切削的方法。
2工艺原理
珩磨用镶嵌在珩磨头上的油石（又称珩磨条）对精加工表面进行的精整加工，又称镗磨。珩磨主要应用在对孔的加工, 但根据需要有时也用珩磨来加工外圆, 平面, 锥形孔和非圆孔(例如转子发动机的非圆孔珩磨）。珩磨加工不一定要对所有的孔有珩前要求, 此外珩磨需要根据加工要求, 要能改善尺寸精度，形状精度, 表面精度，甚至位置精度。 几乎所有在工业领域应用的工艺材料都可以用珩磨加工。根据不同的工件材料选择相应的切削砂条，使得珩磨可对硬质处理和未硬质处理的钢，铸铁，青铜，轻金属，粉末合金及镀铬或者其它镀层的金属进行加工。加工的尺寸范围为直径1－2000 mm，长度至24米的工件。 珩磨的应用范围已扩展到了整个金属加工工业领域。主要的应用领域为：汽车工业，刀具及机床加工工业，液压及气压器件生产以及航空航天领域。除此之外在空气压缩机和电机的生产制造中珩磨加工也得到了广泛应用。
3 方案设计
由中达电通公司开发的卧式精密珩磨机，具有较高的工作效率和工作性能，该系统不但jingque珩磨工件内圆，而且能够jingque检测工件内圆的“凸点”，加工效率也远远超过内圆磨床。基于中达机电技术的自动化卧式精密珩磨机如图1所示。
图1 自动化卧式精密珩磨机
3.1控制系统的核心工艺及控制分析
系统要求珩磨和“凸点”检测同时进行，珩磨的厚度主要由珩磨油石、油压控制检测的光栅和PLC共同实现，由于台达32EH00M伺服控制专用PLC系列能够接收2信道差动输入，所以无需其它转换电路，光栅尺信号可直接接入PLC，且同时将伺服驱动的分频输出直接输入PLC，以便实时检测机台的位置。在实际的珩磨过程中，因工件内圆的“凸点”存在，由此形成珩磨变频马达电流瞬间的一个峰值，利用系统核心PLC记忆该电流峰值形成时的位置，然后控制伺服小车在此“凸点”珩磨摆动的次数，达到预期的珩磨精度，同时也可以根据光栅尺内圆半径的检测，自动研磨至设定的厚度。所以该系统采用变频负载/电流线性对应关系，完成了对加工工件内圆的“凸点”检测。台达V系列变频为全矢量高性能的驱动，能够快速jingque反应出负载电流的变化，而台达PLC采用通讯方式快速采样变频器电流为该系统的关键所在。
3.2控制结构设计
控制结构参见图2。
3.3硬体控制方案
PLC ：DVP32EH00M台达伺服专用。
变频器 ：VFD075V43台达全矢量控制型。
伺服系统：3000W/台达中惯量系列。
系统电控柜参见图3。
图3伺服系统电控柜
3.4 人机界面设计
关键的控制参数如图4、图5、图6所示。
