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力控策略控制器在火炬放空联锁上的应用

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日期：2005-11-20 0:51:50 来源：作者：点击：

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摘要
　　本文描述了力控策略控制器在火炬放空联锁上的应用，结合软件特点，阐述了逻辑的设计思想和可行性方案，探索了软逻辑在实际应用的方法和过程。
　　关键词：力控，软逻辑，联锁
　　
　　一、概述
　　
　　1.1 软PLC简介
　　软件PLC（SoftPLC，也称为软逻辑SoftLogic）是一种基于基于PC机开发结构的控制系统，它具有硬PLC在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特点，利用软件技术可以将标准的工业PC转换成全功能的PLC过程控制器。软件PLC综合了计算机和PLC的开关量控制、模拟量控制、数学运算、数值处理、网络通信、PID调节等功能，通过一个多任务控制内核，提供强大的指令集、快速而准确的扫描周期、可靠的操作和可连接各种I/O系统的及网络的开放式结构。所以，软件PLC提供了与硬PLC同样的功能，同时又提供了PC环境的各种优点，使用软件PLC代替硬件PLC有如下的优势：
　　用户可以自由选择PLC硬件
　　用户可以获得PC领域技术/价格优势，而不受某个硬PLC制造商本身专利技术的限制
　　用户可以少花钱但又很方便地与强有力的PC网络相连
　　用户可以用他熟悉的编程语言编制程序
　　对超过几百点I/O的PLC系统来说，用户可以节省投资费用
　　
　　1.2 已有软件PLC产品简介
　　目前，在欧美等西方国家都把软件PLC作为一个重点对象进行研究开发，已投入市场的软件PLC产品较多。据报道，在美国底特律汽车城，大多数汽车装配自动生产线、热处理工艺生产线等都已由传统PLC控制改为软件PLC控制。而国内能见到的软件PLC产品的演示版或正式发行版有德国KW－software公司的MULTIPROG wt32、法国Schneider Automation公司的Concept V2.1以及Wonderware公司的InControl7.0等。目前国内已有一些著名的自动化软件公司（如北京三维力控科技有限公司）正在研究开发具有自主版权的中文软PLC产品。另外，也有一些自动化工程公司开始代理销售和推广这些商用化的软PLC产品。
　　
　　1.3 PLC市场预测和软件PLC的市场突破口
　　据有关数据统计显示，1987年世界PLC的销售额为25亿美元，此后每年以20%左右的速度递增。进入90年代以来，世界PLC 的年平均销售额在55亿美元以上，其中我国约占1%。进入2000年以后，PLC在国际市场上已成为最受欢迎的工业控制畅销产品，软PLC 设计自动控制系统已成为世界潮流。
　　
　　1.4 力控软PLC
　　北京三维力控科技有限公司开发的控制策略生成器，是新一代控制策略自动化软件，符合IEC1131-3标准，为您提供功能强大，易于使用、图形化的设计工具，让您快速开发控制逻辑程序，减少您的开发时间，并提供仿真调试功能，大大提高了您的效率，可增强您开发控制逻辑的可靠性。
　　
　　二、应用工艺和环境
　　1500吨/年硫磺回收装置是大庆炼化公司新增装置，在设计的时候将其火炬联锁放空系统纳入原ESD系统下。在实际建设过程中发现，原来的ESD系统由于运行时间较长，如果进行大面积的改造，势必影响系统的稳定性，特别是此型号的ESD设备已经淘汰，备件根本买不到。但是工艺设备已经建立，为了不影响开工生产，避免生产过程中的意外伤害，实现高效自动化控制，确保装置长周期平稳运行，决定上一套联锁保护系统，以便将来进一步整合。由于时间紧迫，所以上此系统要求满足3个条件：
　　1开发周期要短，在一周以内。
　　2系统稳定性要好。
　　3性能/价格比要高。
　　在充分论证了几种方案之后发现，用软PLC控制最为符合实际需要。
　　
　　三、系统设计
　　
　　3.1 系统硬件和软件选择
　　设计系统的关键是硬件和软件的稳定性，根据实际的应用经验和比较选用以下配置。
　　硬件配置：西门子工业计算机P4 2.0G/256M/40G/20英寸彩显；研祥数据采集卡；
　　软件配置：系统WINDOWS 2000；组态软件三维力控2.61控制策略网络版。
　　3.2 工艺联锁说明
　　通常在装置正常运转情况下硫磺酸性气罐 V-5101内部充满了大量的有毒有害气体硫化氢，当装置停车时，火炬放空线内残存的硫化氢气体应利用氮气吹扫尽快排出，以保护设备和人员安全。在实际生产过程中工艺对这一联锁控制的要求具体如下：
　　1、在自动吹扫联锁状态下 V-5101 气罐压力检测点P-5101的输出阀位小于等于5 ma时，氮气阀SV-5102自动打开，氮气吹扫放空线“T”时刻后，SV-5102自动失电关闭。
　　2、除手动吹扫联锁状态外 V-5101气罐压力检测点P-5101的输出阀位大于等于6 ma时，氮气阀SV-5102始终处于关闭状态，不会带电打开。
　　3、在自动解除联锁状态下即使V-5101 气罐压力检测点P-5101的输出阀位小于等于5 ma时，氮气阀SV-5102也不会带电打开。即该动作条件被屏蔽。
　　4、在手动吹扫联锁状态下无论压力检测点P-5101的输出阀位如何变化，氮气吹扫阀SV-5102都将被打开。
　　5、自动吹扫、自动解除和手动吹扫三种连锁状态的切换通过一手动开关人为设定，设计要求此开关为三位式，即当其中一个处于状态“1”时，另外两个处于“0”状态。
　　
　　3.3 软件设计方案
　　
　　实现火炬炉放空线氮气吹扫阀联锁控制的关键在于1）如何将诱发联锁动作的条件引入到逻辑关系表达式中，即实现现场检测信号的输入。2）三位式开关的创建。
　　
　　3.3.1力控的顺控模块和关系模块动态连接实现了检测信号的转换和导入
　　
　　详细表达式如下：

　　该功能模块内部条件定义为：

　　注：根据PIC5101阀位输出0——100% 与输出电流信号4——20 ma 的对应关系，将压力PIC5101阀位检测信号5 ma 和6 ma分别换算成6.25%和12.5%，以便参与联锁控制。
　　该功能模块内部顺序表定义为：
　　

　　注：SW5101A和SW5101B为公共变量，在调用之前必须预先定义。
　　3.3.2力控逻辑功能块实现了三位式开关的创建
　　

　　该三位式开关功能块内部定义如下：
　　

　　注：指定 A：自动吹扫 B：自动解除 C：手动吹扫在功能块内部中文注释，并以颜色区分开关选项，即绿色代表选中，红色代表未选择。
　　3.3.3逻辑符号的组合、链结，搭建了完整的逻辑图，实现了最终的逻辑控制功能。

　　3.4软件实施说明
　　逻辑在正常投用前，必须将各功能模块置于自动方式（AUT），同时设定延时器的时间。而后根据生产需要选择联锁方式，即将手动开关SC5101置于所需档位。
　　1、如选择“A”，则表明联锁处于自动吹扫方式，此时如果压力检测点PIC5101.MV 小于等于5 ma时，则首先通过关系模块RL5101和顺控模块ST5101动作触发SW5101A.PV=”1”，然后通过LJ5101模块的动作使得电磁阀SV-5102带电打开“T”时刻。
　　2、如选择“B”，则表明联锁处于自动解除方式，此时即便压力检测点PIC5101.MV小于等于5 ma时，即SW5101A.PV=”1”，电磁阀SV-5102也将始终处于失电关闭状态。
　　3、如选择“C”，则表明联锁处于手动吹扫方式，此时电磁阀SV-5102将会被带电打开，而与压力检测点PIC5101的阀位输出大小无关。
　　逻辑在正常投用后，为使其功能正常发挥，选择开关是至关重要的，这点需要谨慎操作。
　　四、结束语
　　
　　组态、设计工作完成后，经过模拟和在线测试后，证明该套逻辑所实现的功能完全达到了原设计的意图，满足了工艺对生产的需求。同时这一逻辑功能的投用不仅确保了装置按时开工和平稳运行，而且一定程度上也缓解了操作工人的劳动强度，减少了危险区的作业，其潜在的效益不可估量。而且充分利用了力控软件的WEB功能，实现了网络化，使重要的生产部门通过公司的局域网络可以时实查看现场设备运行情况，产生可意外的附加效益。
　　系统投资少，见效快，运行一年多来稳定可靠。说明利用软PLC控制，是完全可行的，是新的思路和理念，具有广阔的前景。

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