介紹了采用三菱PLC和CC-LINK現(xiàn)場總線實現(xiàn)的氧氣壓縮機自動控制系統(tǒng)的系統(tǒng)配置和主要控制功能。該系統(tǒng)對過程量的實時控制和開關量的聯(lián)鎖控制都有較為理想的實現(xiàn)。 1 引言 萊鋼8#氧氣壓縮機是12000m3/h空分裝置的關鍵設備，其作用是將氣態(tài)氧產(chǎn)品壓縮成中壓氧,通過管道輸送到用戶。8#氧氣壓縮機工作正常與否，對萊鋼的生產(chǎn)大局和經(jīng)濟效益影響很大。它主要采用三菱MELSEC A1S PLC實現(xiàn)自動控制，控制效果良好，運行穩(wěn)定可靠。 2 工藝簡介 萊鋼8#氧壓機的工藝流程，純度達到99.6%以上的氧氣，經(jīng)調節(jié)閥PCV 3922和入口截止閥PV 1501進入壓縮機，進行第一級、第二級、第三級壓縮，每級壓縮后經(jīng)過一次冷卻;一級壓縮后氣體經(jīng)調節(jié)閥PCV1 1510形成一級回流，三級壓縮后氣體經(jīng)調節(jié)閥PCV3 1510形成三級回流;氣體回流引起入口壓力PI 3922升高、流量FI 3920降低，由調節(jié)閥FCV1 3920和FCV2 3920進行機前放空，使壓力PI 3922和流量FI 3920保持在設定點附近;從氧壓機出來的氧氣經(jīng)截止閥PV 1537通過管道輸送到用戶，或根據(jù)實際生產(chǎn)需要通過截止閥PV 1536放空。為確保安全，每一級壓縮排氣側分別裝有安全閥，超壓時緊急排放部分氣體，以降低壓縮氣體壓力。 3 系統(tǒng)配置 萊鋼8#氧壓機自動控制系統(tǒng)主要采用三菱MELSEC A1S PLC和CC-LINK現(xiàn)場總線實現(xiàn)。系統(tǒng)配置如圖2所示，配置有1塊CPU主基板（A1S38B）和1塊擴展基板（A1S55B-S1），共有1塊電源模板（A1S62P）、1塊CPU模板（A1SCPU）、4塊數(shù)字輸入模板（A1SX80）、3塊數(shù)字輸出模板（A1SY80）、3塊模擬輸入模板（A1S64AD）、1塊模擬輸出模板（A1S62DA）、2塊PT100多路轉換變送器（PT-62），1個操作員面板通過CC-LINK現(xiàn)場總線與PLC控制器相連。系統(tǒng)共有數(shù)字量輸入信號63 點、數(shù)字量輸出信號43點、模擬量輸入信號9點、模擬量輸出信號2點、RTD信號18點。 4 主要控制功能 氧壓機控制功能主要包括防喘振控制、壓縮機啟/停聯(lián)鎖控制、輔助設備的啟/停聯(lián)鎖控制，以及重要工藝參數(shù)的實時顯示、報警等。 4.1防喘振控制 壓縮機出口流量與壓力不匹配，即流量低或壓力高時，會造成壓縮機喘振。該氧壓機防喘振控制包括入口壓力調節(jié)、入口流量調節(jié)、一級回流調節(jié)和三級回流調節(jié)。 （1） 入口壓力調節(jié) 入口壓力采取常規(guī)PID調節(jié)，調節(jié)器為PIC 3922，由入口壓力調節(jié)閥PCV 3922完成。 （2） 入口流量調節(jié) 入口流量采取分段調節(jié)，由機前主放空調節(jié)閥FCV1 3920和旁路放空調節(jié)閥FCV2 3920完成。 調節(jié)參數(shù)為氧壓機機前流量，測量值有溫壓補償。當PID調節(jié)器FIC 3920的輸出在0-10%之間時，旁路放空調節(jié)閥FCV2 3920起作用，對應開度為0-100%，主放空調節(jié)閥FCV1 3920處于全關狀態(tài);當調節(jié)器輸出在10%-100%之間時，主放空調節(jié)閥FCV1 3920開始起作用，對應開度為0-100%，旁路放空調節(jié)閥FCV2 3920處于全開狀態(tài)。 （3） 回流調節(jié) 回流調節(jié)采取分段調節(jié)，由一級回流調節(jié)閥PCV1 1510和三級回流調節(jié)閥PCV3 1510完成。 調節(jié)參數(shù)為氧壓機機前流量和管網(wǎng)壓力，二者分別進行PID運算。當管網(wǎng)壓力正常時，機前流量調節(jié)器FIC 3921的輸出作為回路輸出;當管網(wǎng)壓力超過某一值時，管網(wǎng)壓力調節(jié)器PIC 1510的輸出作為回路輸出;當氧壓機卸載時，回路輸出選擇一個時變函數(shù)，時變函數(shù)為50%+（t/240）×50%（其中t為時間變量），即在240s內，回路輸出由50%逐漸增大到100%。當回路輸出在0-50%之間時，一級回流調節(jié)閥PCV1 1510起作用，對應開度為0-100%，三級回流調節(jié)閥PCV3 1510處于全關狀態(tài);當回路輸出在50%-100%之間時，三級回流調節(jié)閥PCV3 1510開始起作用，對應開度為0-100%，一級回流調節(jié)閥PCV1 1510處于全開狀態(tài)。 漸變選擇器能根據(jù)一定條件選擇不同的輸入，從一種輸入切換到另一種輸入的過程是按指數(shù)規(guī)律漸變的，需要經(jīng)過5倍時間常數(shù)的時間，時間常數(shù)可由編程人員設定。 漸變選擇器1和3的切換條件是管網(wǎng)壓力超過某一設定值;漸變選擇器2的切換條件是氧壓機卸載（通過截止閥PV1536放空）。回路輸出返回到漸變選擇器1的目的是實現(xiàn)無擾動切換。 4.2 壓縮機啟/停聯(lián)鎖控制 （1） 壓縮機啟動 壓縮機啟動前，系統(tǒng)應具備以下條件: ① 冷卻水管已打開; ② 壓縮機進氣管和排氣管上的手動閥已打開; ③ 將排放壓力調節(jié)器PIC 1510置于自動，設定點2900 kPa; ④ 將入口流量調節(jié)器FIC 3920置于自動,FIC 3921置于手動，且0%的輸出信號，打開回流調節(jié)閥PCV1 1510和PCV3 1510; ⑤ 將入口壓力調節(jié)器PIC 3922置于自動，設定點40 kPa，進氣壓力調節(jié)閥PCV 3922 打開。 當上述條件和供電等外圍條件都滿足時，在現(xiàn)場控制盤上按下用“壓縮機啟動”按鈕啟動氧壓機，入口截止閥PV 1501自動打開，在主控室DCS操作畫面上增加調節(jié)器FIC 3921的輸出信號，從而使回流閥關閉。 如果外供用戶量小于裝置氧產(chǎn)量，機前放空閥自動保持打開。將調節(jié)器FIC 3921置于自動，設定點150-200m3/h，高于調節(jié)器FIC 3920的設定點。 （2） 壓縮機停止 正常停止: 在壓縮機正常運行情況下，有就地停止和遠程停止兩種方式。就地停止方式下，按下現(xiàn)場控制盤上的“壓縮機停止”按鈕，壓縮機即停止;遠程停止方式下，在主控室DCS操作畫面上按下“COMPRESSER SHUT DOWN”按鈕，壓縮機即停止;無論采用哪種停止方式，在壓縮機停止的同時，入口閥PV 1501都自動關閉。 故障停止: 當啟動主電機時，如果系統(tǒng)在5/s內收不到“主電機運行反饋”信號，系統(tǒng)會自動停止壓縮機的啟動過程。在壓縮機正常運行期間，發(fā)生電機保護開關失靈、嚴重喘振等故障，壓縮機將自動停止運行，并且所有的系統(tǒng)設備將處于停止狀態(tài)。 4.3 輔助設備的控制 氧壓機輔助系統(tǒng)主要有冷卻水系統(tǒng)和潤滑油系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)都是手動操作;潤滑油系統(tǒng)一般總處于自動狀態(tài)，當油壓低于一定壓力時，輔油泵自動運行;當油壓高于某一值時，則油泵自動停止。潤滑油還帶有加熱器，當油溫低于某一值時，油加熱器自動投入;當油溫超過某一值時，油加熱器自動斷開。 4.4 操作員面板的功能 操作員面板通過先進的CC-LINK現(xiàn)場總線與控制器相連，實時采集并顯示重要的工藝參數(shù)、故障狀態(tài)、報警信息，調整重要的PID參數(shù)，啟/停主電機及輔助設備等，實現(xiàn)機組的安全可靠最優(yōu)控制。 5 結束語 由于充分利用了PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點，該系統(tǒng)對過程量的實時控制和開關量的聯(lián)鎖控制都有明顯效果。