GE Fanuc 系列90 -30 PLC压缩机控制系统中的应用

一、空压机工艺简介

      以空气为原料，经过过滤、压缩、净化、精馏、蒸发等工序，最后分离出产品氧气和产品氮气。吸入的原料空气经过滤后除去灰尘和杂质，过滤后的空气由空气压缩机K601 进行压缩，加压后送往下游净化岗位。空压机K601系离心式压缩机，由电机带动，分两级压缩，两级分置于电机两侧即K601A 和K601B。空压机K601设计流量为31500 Nm3/h，功率为3200kw，转速为1450rpm。

二、喘振现象的产生

       压缩机在工作过程中，当入叶轮的气体流量小于机组该工况下的最小流量（即喘振流量）限时，管网气体会倒流至压缩机，当压缩机的出口压力大于管网压力时，压缩机又开始排出气体，气流会在系统中产生周期性的振荡，具体体现在机组连同它的外围管道一起会作周期性大幅度的振动，这种现象工程上称之为喘振。       喘振是离心式压缩机的固有特性，当发生喘振时需采取措施降低出口压力或增大入口流量，尽量降低喘振时间。为了确保压缩机稳定可靠地工作，防止用量波动发生喘振，该装置设计了防喘振放空阀，当下游工艺设备空气用量减少或压缩机出现喘振时，可由放空阀减量放空来平衡。

三、防喘振方案的实施

1. 防喘振控制系统描述 ● 系统结构        本系统采用GE Fanuc 系列90 -30 PLC 作数据采集和控制，为了保证系统的可靠性，控制部分采用双机热备结构，电源、CPU、通讯模块和通讯总线、以太网通讯模块等都是冗余的，通过GBC 网络通讯模块与双机热备软件共同起作用，从而实现双机热备功能，保证系统的高可靠性。        数据采集部分配置两层10槽机架，第一层为带CPU的10槽I/O机架，另一层为隶属于第一层机架的10槽I/O扩展机架，两层机架之间通过扩展电缆进行连接和通讯。双机热备部分与数据采集部分利用Genius Bus Controller（GBC）网络通讯模块通过Genius 双总线进行数据的通讯与传输。        现场的各类模拟信号、电磁阀阀位回讯和报警接点信号、PLC输出到现场电磁阀的起停信号等均通过端子排与PLC I/O模块相连，实现数据的采集和控制。

       上位机监控系统硬件选用触摸屏，操作系统为WINDOWS NT 4.0，运行的监控软件为基于WINDOWS NT 的Cimplicity Server 版（700点），来实现监视和操作功能。这台监控站即可以作为工程师站用来组态各类画面，又可以作为操作站便于操作人员进行操作和监视。同时它又是一台服务器，本系统 的全部数据均存储在此服务器的硬盘中，在此基础上，可以进行进一步的数据处理和存取操作。上位机（通过网卡）和PLC（通过以太网通讯模块）之间使用通用的标准10M以太网进行通讯连接。

2. 系统的优化        为了使PLC能够快速执行PID算法，并实时刷新计算输出，我们选用PLC 90-30中的高档模块CPU351来完成。利用PLC功能强大的编程软件Logi．ｍａｓｔｅｒ提供的梯形图功能，来实现防喘振算法和相关联锁逻辑功能。        现场导致压缩机停车的条件很多，在控制系统改造前还经常出现原因不明的意外停车,此次改造，我们在软件中增加联锁停车事故第一信号的捕获功能，使压缩机停车原因具体、明确，便于事故分析，收到很好的效果。       为了便于现场操作和维护，将PLC 硬件和工艺操作用的触摸屏均安装在防爆控制柜上，将防爆控制柜安装在压缩机附近的现场操作室里。 防喘振控制系统的特点： ● PLC系统选用美国通用电气公司（GE_Fanuc）的90-30 系列控制系统，性能优良，性价比高。 ● PLC 系统具有双机热备功能，实现PLC主机冗余、电源冗余、通讯模块和通讯总线冗余，主机、从机可无扰动切换，增加了系统的可靠性。 ● 上位机与PLC 之间通过10Mb/S 的高速以太网ETHERNET 实现数据的采集和传输，保证数据传输的高速、可靠。 ● 系统具有强大的通讯功能，支持多种通讯总线协议，具有开放的网络结构，可与其它厂家的PLC和DCS进行通讯。 ● 系统具有容错能力和强大的自诊断功能。 ● PLC的微处理器选用高性能的INTEL处理器，系统运行速度高，可达0.22ms/K指令。能快速执行PID算法，并实时刷新计算输出。 ● PLC 具有功能强大的梯形图编程软件LogicMaster，可实现防喘振算法和相关联锁逻辑功能。 ● 联锁停车事故第一信号的捕获功能。

四、结束语       新的防喘振控制系统自投用后，运行效果一直很好，压缩机没有发生喘振现象，压缩机停车原因明确，机组运行更加平稳，达到了设计要求，取得显著的经济效益。