引言：在C-503壓縮機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)改造中LOGO!替代了繼電器控制電路，在設(shè)計(jì)時(shí)充分發(fā)揮了LOGO!的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合工藝需要設(shè)計(jì)出合理的儀表控制方案，使原控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制和載荷切換控制中的多項(xiàng)缺陷得到完善，LOGO!的采用是使這一控制方案得以完美實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。
1.了解LOGO!
我第一次接觸LOGO!是在2000年秋天，當(dāng)時(shí)在天津河西區(qū)的一座賓館的大會(huì)議室中，西門子舉辦的專項(xiàng)推廣活動(dòng)。第一眼見到它就喜歡上了，小巧的外形帶有液晶屏和組態(tài)按鍵，簡(jiǎn)直就是小型繼電器回路的絕佳替代品。更主要的是西門子品牌的知名度和它低廉的價(jià)格，讓我有了進(jìn)一步了解它的動(dòng)力。很快在2001年3月份的一個(gè)項(xiàng)目中用到了它，從此LOGO! 成為我們?cè)谧鲂⌒蚉LC項(xiàng)目的首選，2004年冷凍壓縮機(jī)現(xiàn)場(chǎng)儀表盤改造更新是LOGO!應(yīng)用比較復(fù)雜控制場(chǎng)合的一次嘗試?，F(xiàn)在西門子LOGO! 已經(jīng)更新到LOGO! 0BA7了，功能更加強(qiáng)大，已經(jīng)不是原來那個(gè)只能代替繼電器的小東西了，LOGO! 0BA7 基本模塊集成以太網(wǎng)接口，輕松實(shí)現(xiàn)LOGO! 0BA7 基本模塊之間，LOGO! 0BA7 基本模塊與SIMATIC S7 控制器，西門子人機(jī)界面產(chǎn)品之間的以太網(wǎng)通訊。相信它的應(yīng)用前景會(huì)更加廣闊。
2.選擇LOGO!
LOGO!和其他廠商的小型PLC相比，更加小巧靈活，雖然它實(shí)際是一臺(tái)智能邏輯控制器，但發(fā)展到現(xiàn)在具有了小型PLC的全部功能。目前市場(chǎng)上同類的產(chǎn)品雖也有很多，但在知名度和用戶的認(rèn)知度方面與LOGO!都有一定差距。這與西門子公司一直對(duì)LOGO!不斷地升級(jí)和創(chuàng)新有很大關(guān)系，每一次升級(jí)帶來的新功能都讓我們驚嘆，就像一位熟悉的老朋友總讓你眼前一亮。它可靠地性能和低廉的價(jià)格是我選擇它的最終原因。
3.應(yīng)用LOGO!
(1)項(xiàng)目簡(jiǎn)介
天津石化公司芳烴部芳烴車間C-503壓縮機(jī)用于將來自岐化裝置激冷器已蒸發(fā)的低溫低壓(0.33MPa)冷媒變?yōu)楦邏?1.48MPa)氣體送入冷凝器循環(huán)使用，對(duì)循環(huán)氫氣進(jìn)行冷卻回收其中含雜的苯系物。C-503壓縮機(jī)為日立公司制造的六缸往復(fù)式壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)集中在現(xiàn)場(chǎng)儀表盤中，內(nèi)部控制邏輯采用繼電器連接實(shí)現(xiàn)。由于長(zhǎng)年使用控制盤內(nèi)的繼電器及底座已經(jīng)嚴(yán)重老化、破損，已不能正常工作。因此2004年我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表盤內(nèi)部?jī)x表進(jìn)行了改造更新，控制方案進(jìn)行了部分重新設(shè)計(jì)，自動(dòng)控制系統(tǒng)改造后一次性試車成功，投用后一直運(yùn)行良好?，F(xiàn)在只要啟動(dòng)條件具備，只需一按啟動(dòng)按鈕，壓縮機(jī)就可自動(dòng)平穩(wěn)運(yùn)行，省去了一系列啟機(jī)人工強(qiáng)制卸荷操作。以前為了防止SOV-5625卸荷電磁閥控制的氣缸長(zhǎng)期帶載，工藝設(shè)備人員常常需要手動(dòng)將SOV-5625和SOV-5623進(jìn)行切換，以便使氣缸帶載工作時(shí)間基本相同，從而延長(zhǎng)C-503的檢修周期，但是增加了開停機(jī)的次數(shù)和儀表維護(hù)人員的工作量。卸荷循環(huán)控制設(shè)計(jì)的實(shí)施從根本上解決這一問題，不但提高自動(dòng)化水平，而且降低了開停機(jī)和誤操作對(duì)設(shè)備的損壞可能性，延長(zhǎng)壓縮機(jī)使用壽命。由于C-503 的正常運(yùn)行，使循環(huán)氫氣中含有的20% 苯系物得到完全回收，大大提高了芳烴岐化裝置經(jīng)濟(jì)效益。
(2) 工藝流程介紹
C-503原設(shè)計(jì)儀表控制系統(tǒng)全部由繼電器搭接回路構(gòu)成，主要由四部分組成(如圖1)：
圖1 工藝流程框圖
1)啟動(dòng)—停止邏輯部分
啟動(dòng)條件：1)FSAL -5617冷卻水流量過低。
2)啟動(dòng)按鈕PB1。
停機(jī)條件：1) FSAL -5617冷卻水流量過低。
3)PSAL-5605潤滑油壓力低超過90秒(壓力開關(guān)帶延時(shí)功能)。
4) TSAH-5013潤滑油溫度超高。
5)在0% 載荷下運(yùn)轉(zhuǎn)超過20分鐘。
6)停止按鈕PB2 。
7)手—自動(dòng)載荷控制部分
手自動(dòng)載荷切換通過COS1、COS2、COS3三個(gè)開關(guān)實(shí)現(xiàn)。手動(dòng)控制載荷時(shí)，由COS1、COS2、COS3分別控制卸荷電磁閥SOV-5623、SOV-5624、SOV-5625動(dòng)作打開，可實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)氣缸卸荷，一般在啟動(dòng)壓縮機(jī)和特殊狀況下時(shí)使用。自動(dòng)控制載荷時(shí)隨著壓縮機(jī)入口壓力的下降，卸荷用低壓開關(guān)PS-5609(設(shè)定值為0.33MPa)、PS-5621(設(shè)定值為0.31MPa)、PS-5622(設(shè)定值為0.29MPa)就順序動(dòng)作，控制卸荷電磁閥SOV-5623、SOV-5624、SOV-5625動(dòng)作打開，是壓縮機(jī)載荷由100%→66%→33%→0%→0%載荷超過20分鐘跳閘停機(jī)。
8)潤滑油溫度控制部分
潤滑油溫度低時(shí)，TSAL-5612溫度開關(guān)動(dòng)作控制電加熱器對(duì)潤滑油加熱(溫度開關(guān)帶延時(shí)功能)。潤滑油溫度過高時(shí)TSAH-5013溫度開關(guān)動(dòng)作，C-503聯(lián)鎖停機(jī)。
9)報(bào)警指示、復(fù)位部分
主要由燈試驗(yàn)按鈕PB3,復(fù)位按鈕PB4和5個(gè)報(bào)警燈，4個(gè)載荷狀態(tài)指示燈等元件組成。另外有一路遠(yuǎn)傳總報(bào)警信號(hào)送入中控室報(bào)警。
(3)方案確定
在硬件方面我們選用西門子公司LOGO!替代繼電器。該P(yáng)LC的外部接線極其簡(jiǎn)單，只需要連接輸入和輸出。由于內(nèi)部集成8種基本功能模塊和26種特殊功能模塊，利用LOGO!本身集成了編程能力，只需使用LOGO!面板上的鍵盤與屏幕，就可編寫控制程序并可隨時(shí)修改程序以及調(diào)整參數(shù)設(shè)置。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)控制柜在壓縮機(jī)旁環(huán)境比較惡劣，而LOGO!所具有的抗振性，以及很強(qiáng)的電磁兼容性(EMC)，完全符合各項(xiàng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠應(yīng)用于各種氣候條件，滿足B級(jí)噪音抑制要求，并且具備所有必需的國家級(jí)認(rèn)證，這也是我們選擇西門子公司LOGO!的一個(gè)主要原因。
(4)產(chǎn)品硬件配置
在硬件方面我們根據(jù)系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)選擇了2個(gè)LOGO!12/24RC型PLC，4個(gè)LOGO!DM8 12/24R型數(shù)字?jǐn)U展模塊 ,1塊LOGO!Power24V/2.5A電源和9個(gè)24VDC繼電器，使用DIN導(dǎo)軌安裝 ，由于現(xiàn)場(chǎng)部分設(shè)備為220VAC電源，繼電器的作用是為隔離作用。2套LOGO!12/24RC型PLC，“PLC1”主要負(fù)責(zé)壓縮機(jī)的自動(dòng)帶載和卸荷循環(huán)控制，“PLC2”主要負(fù)責(zé)壓縮機(jī)啟停聯(lián)鎖邏輯控制和油溫控制。原儀表盤面三位切換開關(guān)、按鈕、指示燈、蜂鳴器保留繼續(xù)使用。 PLC連接輸入輸出信號(hào)分布如(圖2)。
圖2 控制系統(tǒng)硬件單線連接圖
(5)軟件開發(fā)
軟件方面使用LOGO! Soft Comfort軟件編寫控制邏輯程序。使用LOGO!編程軟件，只需在計(jì)算機(jī)上，通過簡(jiǎn)單的拖拽和連線功能，即可完成控制程序的編寫。
在對(duì)C-503的原控制方案反復(fù)研究，根據(jù)設(shè)備及儀表現(xiàn)狀與工藝人員多次研究分析后。我們?cè)貱-503原設(shè)計(jì)自動(dòng)控制方案基礎(chǔ)上進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，主要有以下四個(gè)方面的變更。
1)將現(xiàn)場(chǎng)壓力開關(guān)、溫度開關(guān)的延時(shí)功能改由PLC內(nèi)部控制邏輯中實(shí)現(xiàn)，這樣以后可使用普通防爆壓力開關(guān)和溫度開關(guān)替代。其他
2)增加啟動(dòng)強(qiáng)制卸荷控制。因?yàn)閴嚎s機(jī)啟動(dòng)時(shí)如果在100%載荷狀態(tài)，會(huì)引起電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷，所以啟動(dòng)后30秒內(nèi)強(qiáng)制C-503壓縮機(jī)在33% 載荷下運(yùn)行。見(圖2)主要通過B22延時(shí)功能塊實(shí)現(xiàn)定時(shí)。
3)增加卸荷循環(huán)控制。由于卸荷電磁閥和氣缸是成對(duì)的，使有的氣缸在33% 至100%載荷下一直工作，而有的氣缸只在100%載荷下才工作，在設(shè)備老化的情況下，常常因?yàn)橐粌蓚€(gè)氣缸的損壞而造成停機(jī)檢修。卸荷循環(huán)控制是根據(jù)壓縮機(jī)載荷在66%和33%時(shí)，按時(shí)間、按順序把控制各卸荷電磁閥，使幾個(gè)氣缸輪流工作。如(圖2)由B01、B02、B03三個(gè)延時(shí)功能塊控制卸荷電磁閥SOV-5623、SOV-5624、SOV-5625的卸荷時(shí)間。即33%載荷時(shí)，只有一對(duì)氣缸工作，8小時(shí)切換一次。66%載荷時(shí)，兩對(duì)氣缸工作，16小時(shí)切換一次。
4)由于C-503只在夏季運(yùn)行，因此在控制方案中去除了原設(shè)計(jì)潤滑油自動(dòng)加熱控制。
經(jīng)過重新設(shè)計(jì)的控制方案編寫成控制程序后, 使用Siemens LOGOComfort_V3軟件的離線仿真功能模擬現(xiàn)場(chǎng)控制，經(jīng)反復(fù)測(cè)試沒有問題。通過專用PC電纜下裝到LOGO!中。
圖3 部分PLC內(nèi)部邏輯程序圖
(6)應(yīng)用體會(huì)
西門子公司LOGO!與繼電器相比有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)充分發(fā)揮了LOGO!的優(yōu)勢(shì)，將以前繼電器難以實(shí)現(xiàn)的控制過程在PLC上輕松實(shí)現(xiàn)，對(duì)C-503壓縮機(jī)原控制系統(tǒng)的多項(xiàng)缺陷進(jìn)行了完善。但一套控制系統(tǒng)的好壞，儀表設(shè)備的先進(jìn)與否不一定是主要因素，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)充分了解工藝控制過程和操作要求，密切同工藝人員聯(lián)系了解工藝設(shè)備的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出完善的儀表控制方案才是最關(guān)鍵的，LOGO!的采用是這一控制方案得以完美實(shí)現(xiàn)。本次改造的效果超出了甲方工藝人員的預(yù)期，受到高度評(píng)價(jià)。
(7)意見與建議
希望LOGO! 的接線端子能像S7-200一樣可以拆卸，安裝就更加方便了。如果支持MODBUS通訊，可以做標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU，提供一個(gè)RS485的接口，相信以后的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。
參考文獻(xiàn)
[1] 《SIEMENS LOGO! 手冊(cè)》
[2] 《芳烴聯(lián)合裝置工藝操作規(guī)程》
作者簡(jiǎn)介：
朱克堅(jiān)(1973年4月)，男，籍貫河北省，大專學(xué)歷，高級(jí)技師，天津津?yàn)I石化設(shè)備有限公司。聯(lián)系方式：地址：天津市大港區(qū)天津津?yàn)I石化設(shè)備有限公司郵編：300271 E-Mail：myzkj@ 聯(lián)系電話：13132225584
（轉(zhuǎn)載）
