西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8品质好货

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  1 引言

    PLC（可编程逻辑控制器）由于其可靠性高、功能强、可扩展性好等特点，而被广泛应用于油气田各类生产监控系统中。在海上天然气平台的生产过程中，被处理介质往往是高温高压、易燃易爆的气体或液体，故生产安全性问题尤为突出。在这种情况下，须将控制生产处理流程的生产控制系统与专职实现保护功能的设施保护系统分开设计与安装。这样，就确保了当生产控制系统出现掉电、系统失控等故障时，设施保护系统仍能将泵、压缩机、压力容器等生产设备切换到安全状态，从而实现生产设施的安全保护。

    2 系统结构

    由于设施保护系统运行在现场，各种电磁干扰大，工作环境恶劣，因此选用抗干扰能力强的PLC作为系统控制主体。系统由主从处理器、远程I/O以及人机界面等构成。系统框图如图1所示。

    由于I/O点数较多、数据处理量大，故在美国A-B公司的PLC5系列处理器中选用处理容量较大的PLC5/40处理挨。考虑到设施保护系统本身负责生产处理设备的安全保护功能，其自身可靠性非常重要，将处理器部分设计为冗余配置。两台处理通过DH+通信同步工作，但只有主处理器从远程I/O中读写数据。当主处理器发生故障时，从处理器立即接管远程I/O，同时升级为主处理器。

    远程I/O部分选用A-B公司的1771远程I/O适配器。该适配器通过A-B公司的DH+数据总线与主处理器通讯，并刷新各输入/输出模块的I/O点状态。与远程I/O相连的现场设备，不仅包括各类传感器、执行器，还包括一些分散在现场的本地控制器，例如仪表气空压缩机控制器、干气压透平压缩机控制器，均为PLC5系列可编程控制器。考虑到设施保护系统对通信的高可靠性与实时性的要求，这些现场本地控制器不采用串行方式与设施保护系统通信，而使用0/24V开关信号直接受设施保护系统的控制。

    人机界面，则由美国费舍尔-罗斯蒙特（Fisher-Rosemount）公司的RS3集散控制系统完成。该集散控制系统既是设施保护系统的人机界面，又是控制处理流程的生产控制系统。出于安全性方面的考虑，生产控制系统不对设施保护系统进行任何控制，仅对设施保系统监视。

    为了达到企业管理和生产自动化的紧密结合，系统报表功能由一台与企业局域网相连的报表服务器完成。该服务器定时从生产控制系统与设施保护系统中读取数据，并将数据存入数据库，再自动调用Lotus Notes，将生产数据以电子邮件的形式投送到生产经理、生产监督等管理人员的电子信箱中。

    3 设施保护功能的实现

    为了达到保护生产设备的目的，需要通过梯形图程序对设备参数进判断并产生相应的关停指令。关停指令共有四种级别，依次是：Fire ESD（Fire Emergency Shut Down，火警紧急关停）、ESD（Emergency Shut Down紧急关停）、PSD（Process Shut Down，处理流程关停）以及USD（Unit Shut Down，生产单元关停）。

    Fire ESD指令级别高，由火灾报警盘报告火警信号产生。其动作是，关停生产平台的一切设备，同时启动海水消防泵与海水喷淋系统。ESD指令由一些表示严重生产事故的信号产生，例如，检测到天然气泄漏。其动作是，除应急发电机以外，关停其他一切设备。PSD指令由一些重要设备的非正常状态产生，例如压缩机喘震，仪表气压力低等。其动作是，关停3整个生产处理流程，但保持发电机、仪表气压缩机的运行。USD则是由局部非正常生产状态产生，例如PID控制回路大幅度震荡、分离器液位高等。其动作是，关停发生故障的生产设备。

    整个设施保护系统的工作过程是：PLC处理器通过远程I/O对生产设备的压力、温度、liuliang、转速等状态进行判断。一旦检测到非正常工作情况，则立即将生产设备进行全部或局部关停，同时通过人机界面向操作员报警。

    除了由传感器检测到的非正常生产状态可产生关停止指令以外，设施保护系统同时提供了手动按钮用以产生手动关停止指令。手动按钮散布在生产区各处，由操作人员根据具体事故情况决定是否发出关停指令。

    设施保护系统还提供了旁通（Bypass）功能。当维修人员对传感器进行检测或维修时，为了防止设施保护系统产生误动作，需要在梯形图程序中设置旁通位，以便将被维护仪表产生的误关停信号进暂时屏蔽处理。

    整个关停过程的程序流程图如图2所示。

    4 PLC的软件编程

    A-B PLC 5/40处理器随机提供6200系列编程软件，但在实际编程中采用了Rockwell软件公司的Logic 5软件对PLC进行编程。Logic 5是基于bbbbbbs的应用程序，相对于6200编程软件具有直观、易用、功能强大的特点。该软件运行于PC机上，通过RS 232串行口对PLC进行编程。由于程序复杂，故将程序分为若干个子程序进行编程。这些子程序块依次是，加电初始化模块、主从处理器同步模块、人机界面通信模块、模拟量高/低报警判断模块、Fire ESD/ESD/PSD/USD信号产生模块以及关停动作执行模块。经后来的系统调试实践证明，这种模块化的编程方式对安装调试提供了很大的方便，具体程序流程图如图3所示。

    5 人机界面功能的实现

    人机界面由RS3 DCS与报表服务器组成。

    由于RS3 DCS提供了与PLC 5系列处理器通信的子模块，故人机界面与PLC 5处理器的通信设置相对较为简单。只需将RS3 DCS的控制块设置为PLC BLOCK，并将PLC型号设置为AB PLC 5即可建立与PLC的通信。通信建立后，便可在RS3 DCS的流程画面、历史曲线以及报警设置等组态画面中引用PLC处理中的变量。借助RS3 DCS强大的组态功能，可方便地实现对设施保护系统状态的监视与跟踪。

    RS3 DCS提供了简单的报表功能，但相对生产管理信息系统的要求还有很大的距离。因此，在RS3 DCS原有报表功能上重新开发了报表生成系统。报表服务器的报表软件，采用Visual Basic进行编程。该程序共分为三部分，依次是，数据通信部分、数据库读写部分以及报表生成部分。程序使用串行口通信控件从RS3 DCS中读取数据，并通过ODBC使用SQL语言对数据库进行读写操作，后再调用Lotus Notes bbbbbb生成电子邮件格式的报表，并通过局域网将报表传递到生产管理者的信箱中。

    6 结束语

    该系统在应用实施后运行良好，并经多次突发性事故证明了已达到保护生产设备的要求，从而确保了安全生产，降低了生产成本。系统的报表系统自运行以来为企业的管理信息系统提供了大量的生产数据，达到了为操作与管理人员提供及时、可靠的数据的要求。

可编程控制器PLC在燃气轮发电站已经得到了广泛应用，它利用内部存储的控制程序软件以及外部的输入数据和操作指令，经过逻辑和算术运算，向控制装置发送指令，完成对燃气轮发电机组和各辅助设备的控制、调节。

    PLC可以对燃气轮发电机组的发动机转速、排气温度、负载以及发动机各系统的参数、状态进行控制和调节。例如，在滑油系统中，就可完成对压力、温度、液位等参数和滑油加热器、滑油冷动器、交直流滑油泵等状态的控制。本文只介绍对Taurus60燃气轮机滑油系统温度、压力控制的部分应用。

1、Taurus60燃气轮机的滑油系统介绍

    Taurus60燃气轮滑油为燃气轮机轴承、发电机轴承和齿轮箱轴承提供润滑油，同时也为压气机可变导流叶片作动器、燃料作动器和放气活门作动器提供增压滑油，控制上述作动器的位置。
    滑油系统中温度传感器RTD和压力传感器TP380的安装位置见图1。
 

2、PLC对滑油温度的控制

    PLC控制原理：Taurus60燃气轮机利用温度传感器RTD来控测滑油系统温度，并将其转换为相应的电信号经输入模块的光耦合、A/D转换，转换成数字信号，存储在内部存储器中，PLC扫描内部应用程序，读取数据，进行算术、逻辑运算，结果经输出模块转换输出控制执行机构动作，来达到上述控制目的。

    PLC控制目标:对Taurus60燃气轮机滑油温度的控制主要目的如下：①在机组停机时，启动或停止滑油箱加热器；②在运行中若滑油系统温度过高，启动报警回路、停车回路，或发出声光报警或使燃气轮机紧急停车；③控制滑油系统的三个滑油散热器冷却风扇的启动、停止和转速，从而控制滑油系统的滑油温度，使其保持在规定的范围内。

    Taurus60燃气轮机组滑油温度传感器RTD共有两个，分别为滑油箱RTD(RT390)和滑油管RTD(RT380)。滑油箱RTD安装在滑油箱内，感受滑油箱滑油温度，当滑油箱滑油温度低于设定值(65℉)(18℃)时，PLC命令滑油箱加热器启动，给滑油加热；当滑油箱滑油温度达到设定值70℉(21℃)时，PLC命令滑油加热器停止运行。滑油管RTD安装在主滑油管上，感受系统滑油温度，当系统温度高于设定值160℉(71℃)时，启动报警回路报警；当系统温度再升高超过设定值165℉(74℃)时，启动燃气轮机紧急停车回路，燃气轮机停止运行。

    PLC还可控制滑油散热器的工作，当系统温度高于设定值100℉(38℃)时，PLC命令1#、2#滑油散热器冷却风扇启动，给系统散热；当系统温度低于设定值90℉(32℃)时，PLC命令1#、2#滑油散热器冷却风扇停止工作。1#、2#滑油散热器风扇的工作是由PLC根据系统温度控制风扇变频器的输出，从而实现滑油冷却风扇的平稳调速，因此滑油温度的调节十分jingque；当滑油温度超过140℉(60℃)启动3#散热器风扇，它是由继电器控制的。

    PLC控制过程：

    限于篇幅，我们仅以滑油温度高引起Taurus60滑油系统报警、停车以及3#滑油冷却器风扇的启动、停止为例来探讨一下PLC是如何实现对滑油温度的控制的。

    PLC是使用梯形语言进行控制的。

    (1)滑油温度高引起报警、停车的控制程序当滑油管温度高于160℉(71℃)将会出现滑油温度高报警，从而引起维护人员的注意；当滑油温度高于160℉(74℃)将会出现滑油温度高停车，以确保设备的安全。
   
    (2)3#滑油冷却风扇启动/停止控制程序

    当滑油管温度高于100℉(38℃)或低于90(32℃)，滑油冷却风扇开启或停止命令使能。具体的说，当高于100℉(38℃)或低于90℉(32℃)时滑油冷动风扇启动(或停止)命令通过输出模块输入.

    当滑油温度超过140℉(60℃)后，3#冷却风扇启动定时器控制电路回路动作(如图4)这时继电器K280-3线圈通电(或断电)其常开接点闭合(或断开)，接触器K4983线圈通电(或断电)，其常开接点闭合(或断开)接通(或断开)3#滑油冷却风扇。

    3、滑油压力控制

    PLC控制原理：滑油压力是通过滑油压力传感器TP380(以下简称TP380)、输入输出模块、PLC的运算等来实现的。TP380感受0～690kPa范围内变化的滑油压力，将其转换为4～20mA的电流信号，输入输出模块将电流信号转换为供PLC识别的数字信号，PLC经过运算，将结果存储在标示为LUBEPRESS的地单元中，供程序调用。

    PLC控制目标Taurus60燃气机共有三套滑油泵，即主滑油泵、交流滑油泵、直流滑油泵。主滑油泵由燃气轮机驱动，提供燃气轮机、发电机的润滑滑油和控制作动器动作的增压滑油；交流滑油泵用于给燃气轮机、发电机提供运转前和动转后润滑，而且当主滑油压力低于设定值时紧急启动，以确保燃气轮机的正常运转；直流滑油泵作为交流滑油泵的备用泵，当交流滑油泵故障或燃气轮机发电站全站失电时，确保燃气轮机的润滑。

    当燃气轮机启动循环开始后，PLC首先对直流滑油泵进行试验，当直流泵P903压力达到4PSI，PLC使得P903断电停转并启动交流滑油泵BP321工作，如果压力达到6PSI，PLC允许燃气轮机运转，PLC启动前润滑定时器开始计时，燃气轮机必须以大于6PIS的压力进行运转前润滑30秒，滑油压力低于41PIS则PLC给出低滑油压力报警，若滑油压力低于25PSI，则启动不锁定快速停车。在燃气轮机稳定运转条件下，滑油压力的调节是由滑油压力温度控制组件完成的，但PLC始终监控着系统滑油压力的变化，并在不同状态下完成低滑油压力报警、启动交流滑油泵、启动不锁定快速停车等工作。当燃气机停止运行时，PLC检查直流泵工作，30秒计时器开始时允许滑油压力降至3PSI，定时器工作结束，重新接通交流滑油泵，运转后润滑开始。这些都是由PLC预先设定的控制程序完成。

    PLC根据燃气轮机不同的运行停车情况，编制了五种不同的运转后润滑方案供启用。

    PLC控制过程：

    这里我们只介绍滑油系统的压力计算和直流泵启动的命令程序。

    (1)滑油压力输入数据计算。
    (2)直流滑油泵

    启动命令使能直流滑油泵是作为交流滑油泵的备用泵，当交流泵或者TP380故障时，直流滑油启动。

    4、结束语

    PLC对滑油系统控制是十分完备的，它的控制内容、项目也是十分复杂的。它不但能控制、显示滑油系统中的压力、温度，它还能设置压力、温度的极限值，一旦系统超越了这个极限值，可以给出报警信号或停止系统运行，确保设备安全；它还可以控制滑油箱加热器的工作，控制油箱液位的高低，并给出报警信号等。限于篇幅，我们只能摘取其一小部分，做一简单介绍，希望能对大型复杂设备的滑油系统的控制有一定的借鉴价值。

1、引言

    弯管机是休闲用品及工艺装饰品生产行业中的重要设备之一，由于产品种类丰富，形状千变万化，相应弯管的形状、尺寸及大小半径各不相同，在以前生产中，主要有液压弯管机、手动弯管机、简易电动弯管机等，这对大批量生产以及产品尺寸的千变万化不相适宜。本文介绍的弯管机是根据实际生产需要，自主开发、研制而成，并已投入实际生产中，产生了显著的效益。

    2、系统介绍

    该弯管机的控制系统原理图如图1所示，主要由PLC、变频器、传感器、人机界面、主副电机等组成。该机的主体部位，由八组滚轮组成，如图2所示，一次可同时生产八根管子，tigao了效率。主电机由变频器控制，通过HMI可调整滚轮的速度；管子弯曲半径由副电机通过涡轮副减速控制滑块下压和上升；弯管长度、半径及滚轮速度、滚压次数为调整参数，在人机界面上可以调整，非常方便，富有人性化，PLC内部程序是控制设备自动运行的关键部份。

    3、控制模式
 
    该机有手动运行模式和自动运行模式。

    3.1手动运行模式

    合上电源，在人机界面中选择手动运行模式，该模式为机器的调试或修理等特殊运行模式，分滚轮正转、反转、滑块上升、下降四种状态，分别相互独立操作。

    3.2自动运行模式

    合上电源，在人机界面中，选择自动运行模式，该模式为正常生产模式。根据需要调整好可调参数（弯管长度、半径、滚轮速度、滚压次数），按启动按钮，立即进行自动运行，变频器接收到频率参数，控制主电机从OHZ上升至该频率运行，传至滚轮，同时主副电机根据人机界面的调整参数和PLC内部程序运行，传至滚轮及滑块，通过编码器产生信号传至PLC，控制滚轮正反转，滑块下降、上升，以生产出合格的产品。

    4、工作原理

    如图2所示，滑块上升，放好管子，滑块下压到一定高度h，主电机带动滚轮转动，根据管子的长度L，由PLC计算出滚轮需转动X圈再反转X圈。根据弯曲半径R的大小，滑块分n次下压，滚轮重复n次循环动作完成产品。

    生产时只需调整可调参数：管子长度L、管子弯曲半径R及重复滚压次数n等，由PLC内部程序，通过逻辑运算得出h、X等参数，根据主、副电机相对应的编码器所产生的脉冲信号自动控制设备的运行。

    5、结束语

    该设备的成功研制，解决了休闲用品及工艺装饰品的大批量生产和品种多样化的问题，显著地tigao了生产效率。使操作变得更直观，富有人性化。