技术文章

当前页面: 首页 >技术文章 >三菱FX2N PLC在加氢精制(一)装置

三菱FX2N PLC在加氢精制(一)装置

--高速泵联锁控制系统的设计与实现

供稿:三菱电机自动化(中国)有限公司 2004/3/1 16:18:00

0 人气:6488

摘要:介绍了采用三菱可编程控制器FX2N PLC对加氢精制(一)装置高速增压泵联锁控制系统进行改造的设计与实现过程,并对其中的关键设计思想和程序实现方法作了论述。同时,对信号处理和实现过程的注意事项进行了详细的讨论。
关键词:加氢精制 PLC 联锁系统 实现 1 引言
加氢精制(一)A、B两套装置各有高速增压泵3台(位号分别为P101/1~3和P201/1~3),在装置低负荷运行时各有1台高速增压泵运行,其余作备用。当负荷升高或者在运泵出现故障时就启动备用泵。这6台高速泵关系到整个装置的运行,为了保护机泵和装置的安全运行,每台泵都设有仪表联锁控制系统。由于原联锁系统存在缺陷,而且,联锁条件需要作部分修改,同时,针对停车原因分析困难的问题,需要增设第一事故记录功能以便于维护和停机故障分析。为此,我们决定采用PLC对原联锁系统进行改造。PLC是近年来发展迅速、应用领域极广的工业控制设备,具有可靠性高、控制功能强、操作容易、维护方便和适应性强等显著特点,成为自动控制系统的首选设备之一。

2 联锁控制系统的设计2.1方案选择
根据联锁系统输入/输出(I/O)点数和状态(I/O总点<120点,开关量),可以有两种控制方案。即:采用一台多I/O点数的PLC实现集中控制和采用6台少I/O点数PLC实现分散控制。两种控制方案的优缺点比较如表1所示。表1 方案比较


比较两种方案的优缺点,同时考虑到现场安装维护、增压泵的运行和检修特点,以及泵与泵之间的联系少和装置长周期运行要求等因素,我们决定采用方案二进行高速泵的联锁控制。PLC则采用具有较高性能价格比、体积小、高速、大容量、功能比较齐全而且仪表维护人员十分熟悉的日本三菱FX2N -32MR作为核心控制器[1]。2.2联锁逻辑设计
这里仅以联锁条件较有代表性的P201/3高速泵为例进行说明。其设计步骤如下:
(1)根据原联锁逻辑的条件,在修改和完善的基础上总结出联锁逻辑,并最终让工艺部门确认。
(2)保持原有系统输入/输出信号的常开常闭接点状态,便于分析和维护。
(3)增加停车第一事故记录逻辑和清除记忆按钮,确保在维护人员分析事故后才允许再开泵。
(4)增加输入信号的滤波作用,提高联锁系统输入信号的抗干扰能力。2.3联锁系统结构
系统的结构图如图1所示。
图中,FX2N -32MR是输入/输出点各为16点的继电器型PLC,是三菱PLC中的新一代性能优越的微型PLC,交流宽域输入(85~264Vac)、处理速度达到0.08μs/基本指令,内附8k步存储器(RAM),而且运行过程中可以更改程序,内有实时时钟,具有计时功能和可以进行时间控制。输入点采用PLC内部供电,大大简化了电路。输出采用24Vdc供电给指示灯和继电器等负载。

3 联锁控制系统的实现3.1定义I/O表
根据联锁系统的I/O信号,定义PLC的I/O分配表如表2所示。同时,对新增的第一事故记录引入系统时间。表2是以后程序编写和维护的重要依据。并约定满足联锁逻辑定义时为1,联锁时是1或是0由实际信号连接决定。
表2 I/O分配表

表2中,X1~X17为输入点,共11点,Y0~Y17为输出点,共16点。其中Y13~Y17用于第一事故记录的内部指示灯。
3.2程序设计
系统程序采用三菱公司提供的MELSEC-F专用软件包进行开发,该软件包是基于Windows的、具有较强功能的三菱FX系列PLC的程序开发工具,操作简便、易学,可以直接使用梯形图和语句表进行编写,而且两者切换方便。同时可以在线读/写,上装和下载程序,在线修改、监视和调试程序,大大提高了编程效率,缩短开发调试时间。
P201/3高速增压泵联锁程序长210步。以下对程序设计中的关键处理方法和要注意的地方作说明[3]。
(1)报警闪烁电路的实现(图2)

这是0.5秒通/断的振荡器,当出现报警时,输出灯就可以调用定时器T2、T3(时基为100ms),使得报警灯闪烁。
(2)输入信号滤波处理(图3)

当有输入信号时,T200定时器(时基为10ms)进行50 ms的延时滤波处理,用中间变量M10代替输入信号X2。这样处理提高了系统对输入信号的抗干扰能力。由于PLC扫描速度相当快,适当增加滤波功能是十分必要的。(3)高速泵联锁逻辑处理
高速泵起停的联锁逻辑(部分)如图4所示[4]。为了保证编写程序的正确性和可读性,总结出程序编写的步骤如下:
·逻辑必须统一信号特性,如正常均带电等。并注明是联锁逻辑或是正常运行逻辑。
·将逻辑运算分层次编好中间继电器(如M3~M8),防止漏写和错写。
·确定联锁输出的信号状态。一般输出应按事故安全型来设计,即联锁动作时输出为0,失电联锁。图4是根据实际情况采用输出得电时联锁。
·按顺序从上到下、从左到右写出梯形图。

将图4分成4部分,输入和各逻辑演算层。图中满足输入条件为1,如果联锁时取0信号则在逻辑输入前取非。每层逻辑先定义中间继电器,然后按顺序编写。所得梯形图如图5所示。这样编写,思路清晰、严谨,不易出现漏项和逻辑不清的情况,而且可读性强,便于理解和维护,是一种良好的编程风格。这一点很重要,联锁逻辑的描述反映真实的工艺条件和关系,而程序实现是可以灵活多样的。这是因为逻辑运算遵循如吸收律、摩根律等,可以进行运算和化简,结果是一致的。这里不主张化简,其主要原因是:
1)大多联锁逻辑层次不太复杂,只有三到五层,化简意义不大。
2)目前PLC的运算速度相当快,逻辑未被化简所产生的影响极小。
3)化简后形式发生变化,不易理解,容易产生错误。
4)化简方法灵活,不同的设计有不同的形式,容易产生歧义。

(4)第一事故记录
将所有引起联锁的条件经过逻辑或运算后送到中间继电器M20中,通过执行图6所示逻辑就可实现第一事故记录,并把发生故障的实时时间存到PLC的存储器D13~D17中去。当出现故障停车时,只需查看相关的输出点(Y13~Y17)和存储器(D13~D17)的时间就可以确定第一停车原因和停车时间了。极大地缩短了故障查找和处理时间。

4 安装调试和投用
在完成梯形图设计后,利用编程软件检查语法后下装到PLC中去进行调试。连接调试模拟开关,根据联锁条件进行反复调试。在确认联锁动作完全正确后到现场安装。同时,按照规范接好联锁系统的冗余供电(交流和直流)、接地和内部实时时间的设定。并与工艺人员一起进行联调,直到完全满足设计要求、实现联锁控制的目的为止才交付使用。5 结束语
由6台三菱FX2N -32MR PLC实现的加氢精制(一)高速泵联锁控制系统已于2003年3月东区大修时实现。从现场运行情况看效果良好,三菱FX2N PLC以其显著的优点,完全达到了设计要求,解决了原有联锁系统的缺陷问题,既保证了联锁系统的稳定可靠,又便于故障处理和日常维护。PLC在过程控制中起着越来越重要的作用,并已被广大工程技术人员所接受。PLC控制系统,不论规模大小,只要按规范和实际要求进行设计和开发,其控制效果是显然易见的。
参考文献1、伍锦荣,可编程控制器应用体会,广石化科技,1998.3
2、顾德仁,脉冲与数字电路(下),人民教育出版社,1983
3、三菱PLC用户手册,2002.10
4、加氢(一)装置联锁图,1993伍锦荣
510726
广州 黄埔 广州石化仪控中心
020-82124911
wujrirp@gpc.sinopec.com.cn

更多内容请访问 三菱电机自动化(中国)有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=35360)

手机扫描二维码分享本页

工控网APP下载安装

工控速派APP下载安装

 

我来评价

评价:
一般