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螺杆冷水机系统PLC控制改造

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螺杆冷水机系统PLC控制改造

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更 新: 2020-09-29
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1 存在问题及解决思路

大化集团有限责任公司合成氨厂有5台螺杆冰机,是合成氨装置氨平衡的主要设备。5台冰机的动力设备为6kV高压电动机,其中2台1250kW,3台630kW。每台冰机正常运行时,由低压控制系统联锁装置提供8个联锁信号,8个报警信号,23个指示信号。低压控制系统联锁装置采用继电器控制电路,由于冰机运行时震动较大,控制继电器长时间处于疲劳状态,会出现以下情况:①常闭触点接触不良产生瞬间误报警。②继电器长期处于开点状态,接点表面产生氧化层,一旦继电器动作,报警信号却无法正常输出。其直接后果是导致停车或损坏设备。停车后检查触点,继电器已恢复正常状态,因此往往检查不出结果。随着时间的推移,这些问题的出现频率不断增加,不仅增加了排除故障的难度,也为设备平稳运行埋下了隐患。

需要解决以下问题:①对联锁条件加以识别,找出最先出现的联锁报警点,并对其进行锁定,利于检查停车原因;②最直观地分辨出输入、输出信号,检查设备是否在正常状态下运行;③克服外部因素干扰,减少误动作率,增加运行可靠性;④提高设备元件的使用寿命,减少维修费用。
2 改造方案
2.1 油泵及联锁回路

根据现场实际情况,将原来的低压控制回路全部拆除,改为PLC控制,保留油泵开停车和与外部联锁回路。如图1所示。

2.2

PLC选择

根据系统结构和原控制要求,每台冰机有油压、油温、吸气压力、排气压力等15个仪表测量点,2个交流接触器,2个热继电器,1个冰机运行,1个复位按钮,再增加1个指示灯试验按钮,占用PLC 22个输入通道。冰机各测量点指示、分闸联锁、合闸联锁、DCS报警等共占用PLC 21个输出通道。

由此,选择西门子S7-200,CPU224,3个扩展模块(1个输入模块EM221,2个输出模块EM222)。
2.3

PLC外部电路设计

CPU224有I/O通道14/10个,它们各有1个公共端,公共端接电源L+(直流24V)/~220l。输入、输出模块与CPU接线大致相同。

据原螺杆冰机的工作原理,接到输入通道的有仪表测量点(PDl、PD2、……L3绕组温度),而M1运行、过载信号和M2运行、过载信号是通过KAl、KA2、KA3、KA4接点来输入。此处通过继电器的接点输入是起到与外部电路隔离作用,冰机运行信号由MCC(高压真空断路器)提供,此外还有报警复位按钮,指示灯试验按钮。PLC输入通道接线,如图2所示。

PLC输出信号有吸气压力报警指示灯、……冰机运行指示灯、冰机停止指示灯。合闸、分闸联锁通过KA5、KA6继电器实现,吸气压力报警(送DCS)由KA7实现。KA5、KA6、KA7作用与输入时所用继电器相同。PLC输出接口接线,如图3。
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2.4 程序设计

每台冰机的开车顺序(图1):按SB2,KMl得电,M1润滑油泵工作。L22为KAl供电,KAl-1闭合,送至PLC确认M1已工作。按5134,KM2得电,M2密封油泵工作。L32为KA3供电,KA3-1闭合,送至PLC确认M2已工作。KA2、KA4为M1、M2过载报警继电器。此时PLC开始检测仪表测量点及KAl~KA4接点信号,如各测量点、接点信号正常,PLC输出(图3)使合闸联锁继电器KA5得电,合闸联锁点KA5-1(图1)闭合,冰机可以启动。冰机运行后如PLC检测到输入信号有异常,PLC立即输出(图3)使分闸联锁继电器KA6得电,分闸联锁点KA6- 1(图1)闭合,冰机停车,相对应报警指示灯亮(图3),冰机不能启动。

冰机起动时,瞬间密封油压会下降并低于报警点,所以在程序设计中,对油压报警加入了一个延时。延时7s后,如果在此时间内油压恢复正常(这是设备自身结构所决定的),冰机可以继续运行。冰机起动后,PLC开始对各测量点进行周期检测,检测周期为30s。

2.5 故障检测

运行中,任意一个联锁测量点报警,PLC都会立即锁定报警信号,对只报警不联锁停车点,则直接送到指示灯提示操作人员注意。对报警并联锁停车点,送到指示灯的同时,给分闸联锁接点,冰机分闸条件满足,冰机停车。操作人员确认报警后,可以直接根据指示灯来判断故障范围,为排除故障提供参考依据。故障排除后,重新启动冰机时,必须先按复位按钮,解除报警。每次开车前,按一下试验按钮,检测指示灯是否完好。
3 结束语

此套系统改造已安全运行2a,运行非常稳定,无一例误报警和误动作。1台螺杆冰机系统PLC控制改造费用约9000元,可以无故障使用10a以上(根据在线使用的MODICON 984推算),平均每年的使用费用只有900元左右,既节省维修费用,又保障了生产稳定运行。当生产工艺变动需改变运行方式时,只需改变梯形图逻辑编程,就可以方便地调整系统的编程和组态。

PLC控制系统因其小巧的体积和直观的外表,既节省了电控柜的空间,又使输入、输出动作一目了然,大大提高了检修效率,在实践中取得了满意效果。

 
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