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UniMAT PLC在天燃氣壓縮機改造控制系統的應用

一、系統概述

1.1  設備現在狀況

1)、現有設備系統上世紀90年代初期設備,經十多年運行設備老化現象十分嚴重,其控制核心PLC的數據經常丟失,某些自動功能完全喪失;

2)、外部檢測元件多年未進行校定,許多元件檢測失靈,難以準確監控現場狀況;

3) 、原設計過于復雜,檢測點多,電氣控制冗余;

4) 、由于老化,控制系統某些功能失靈,有的完全失去功能;

5) 、其設備配件現基本已淘汰,配件一旦損壞,更換困難,難以維護;

6) 、原系統圖紙、資料均為英文,給使用者帶來十分的不便,不利于使用者維護和檢修;

1.2  解決方案

基于以上設備的情況,我們考慮將原有施耐德PLC換為西門子S7-300系列CPU和億維的UN 300系列I/O組成,從而解決了上述設備存在的問題。

 

二、系統要求

2.1   硬件要求:

     1) 、更換原施耐德PLC為西門子S7-300系列PLC;

2)、增加EASYVIEW人機界面;

3)、原用于模擬量控制和顯示的6個儀表改為UN300的A/D模塊控制,并在人機上顯示及工控機上顯示;

4) 、更換原控制柜,包括控制柜內的低壓電器,控制系統,PLC,控制線路,柜體,安裝附件,操作面板;

5) 、接觸器、空氣開關采用SIEMENS,按鈕、指示燈采用施耐德產品;

6)、保持系統的液壓和氣壓的執行元件,包括氣壓和液壓閥不變;

7)、新控制柜采用仿威圖制作柜體,柜體尺寸大小不變;

8)、通過PROFIBUS標準現場總線的站控系統,增加上位機作為主機對三臺機組進行集中監控。

2.2   軟件要求

    1)、通過西門子S7-300編程軟件實現原機組的自動功能;

    2)、人機界面實現以下功能:

       a)、機組運行的實時數據;

       b)、機組運行狀況;

       c)、機組故障信息;

       d)、機組參數設定;

       e)、機組控制功能。

   3)、組態王實現:

       a)、機組的狀態監視;

       b)、機組工藝氣流程監控;

       c)、發動機壓縮機報警停車點設置;

       d)、發動機壓縮機故障停車點輸出;

       e)、量程設置;

       f)、實施報表輸出;

       g)、日報表查詢;

       h)、歷史趨勢曲線。

 

三、系統配置與功能實現

3.1   設備選型原則

       1)、設備選用進口品牌工控產品和國產品牌相結合;

       2)、國產設備選用具有“3C”認證先進、質量可靠的工控產品;

       3)、控制柜采用仿威圖結構的隔爆型產品。

3.2   主要設備及軟件

●  PLC:采用德國西門子公司的S7-300系列PLC;

●  I/O:億維UNIMAT公司的UN 300系列I/O;

●  低壓電器:基本采用西門子公司或者施耐德公司產品;

●  工控機:采用臺灣研華P4工控機;

●  觸摸屏人機界面:采用eView公司的MT510T觸摸屏;

● 總線及通信協議:采用西門子公司PROFIBUS標準現場總線、CP5611 PCI卡及PROFIBUS-DP標準通信協議;

●  組態王:北京亞控公司的組態王6.5版本;

●  西門子STEP 7 V5.2+SP1。

硬件實現

1)、系統構成:針對用戶提出采用上位機對所有機組進行集中監控,通過PROFIBUS現場總線組成一個中控系統,如圖:

                                                       系統構成圖

 

◆  CPU315-2DP

. I/O點數:    1024(最大)

. 存儲容量:    64KB

. 處理速度:    0.3us/步

. 存儲卡       采用MMC存儲卡,FLASH存儲,數據保持10年以上,且更換容易,數據不會丟失

系統的控制核心,進行數據處理和程序運算,與人機通信,數據交換,帶個DP口,可擴展性好

◆  SM331模擬輸入

. 8路A/D轉換(3路備用)

. 精度13位

   模擬量輸入控制,將原來的儀表控制的進氣、出氣壓力和溫度數字化,通過PLC處理以后,可對現場控制并在人機上顯示

◆  SM321數字輸入、SM322數字輸出

   . 16點,24V, 數字量信號處理

◆  人機界面

   . 10.4,640*480 ,256色

   . 采用Intel 32位處理器

   . 具配方和實時時鐘

   . WINDOWS 界面風格

顯示工藝參數,歷史數據記錄,報警記錄,可對工藝參數進行修改

◆  PC適配器

.MPI/RS232轉換,用于PLC編程和與人機通信 

◆  工控機

.工控機為臺灣研華,顯示器為飛利普21英寸

◆   PROFIBUS電纜、PROFIBUS總線連接器及CP5611卡

3.2.2 軟件實現:

3.4.1組態實現

◆  系統界面全部漢化;

◆  能動態監視壓縮機系統各工藝參數當前值及工藝過程的工作狀態;

◆   能對相關參數進行修改;

◆   能提高系統自診斷能力、故障信息全部進行漢化處理,同時給出警告顯示;

1)、主畫面:

   對三臺機組所有的模擬量參數實現動態實時監視,使操作者在中控室內就能對所有機組的運行狀態進行掌握;



                                         主畫面圖

      a)用戶登陸監控系統權限;

      b) 同時在線動態顯示兩臺發動機,壓縮機運行參數;

      c) 記錄發動機本次運行時間;

      d) 記錄發動機累計運行時間

2)、工藝氣流程監控畫面:

                                               監控畫面圖

 

      a) 在線動態顯示站內工藝氣運行參數。

      b) 具有動畫顯示壓縮機組工藝流程。

      c) 同時顯示發動機,壓縮機停車值,以便操作者對現在機組運行數據比較。

 3)、發動機壓縮機報警停車點設置畫面,管理員通過此

    畫面可以實現對報警停車點進行在線修改,從而達到多種工藝要求:

                                                 報警圖

      a) 對發動機,壓縮機報警停車點設定置進行改動的功能(有系統權限)。

      b) 具有記錄顯示功能。

 4)發動機壓縮機故障停車點輸出畫面:

                                              故障停車圖

 

      a) 對發動機,壓縮機故障停車點設定值進行改動的功能(有系統權限

      b) 具有記錄顯示功能。

      c) 報警解除和報警消音按鈕。

      d) 發動機緊急停車按鈕。

5)量程設置畫面:

                                              量程設置畫面圖

 

      a) 具有對發動機,壓縮機檢測點(溫度,壓力,轉速)進行量程的設置。

      b) 有系統權限。

6)實施報表輸出畫面:

                                           報表輸出圖

 

      a) 打印當前發動機,壓縮機運行參數。

      b) 按用戶實際報表格式編寫。

7)日報表查詢畫面:

                                              報表查詢圖

 

      a) 提供可查詢的日報表打印輸出。

      b) 按用戶實際日報表格式編寫。

8)歷史趨勢曲線畫面:

                                     歷史趨勢圖

提供可查詢的發動機,壓縮機歷史趨勢曲線并打印輸出。

    通過組態王使操作者在中控室就可以了解機組的運行狀況,發生故

    障的原因,使解決機組故障更快捷、方便。

3.2.2人機實現

    通過MPI協議與PLC進行通訊, EasyBuilder 500組態軟件設置相關參數,并在人機上實現以下功能:

    1)、運行狀態畫面實現對單機運行狀況進行全程監控;

    2)、故障監視畫面實現對機組的故障顯示;

    3)、參數設置畫面實現對機組參數設置及修改(具有操作權限,只有管理員才能進行操作)。

3.2.3網絡實現

     通過PROFIBUS-DP通訊協議把S7-300和組態王鏈接起來組成一個網絡,并采用西門子STEP 7 V5.2+SP1對網絡進行組態,實現一個完整的系統。工控機作為服務器負責所有機組的數據收集,并生成報表、歷史曲線,保存所有數據,同時通過PROFIBUS總線對機組控制及參數設置修改。

 

四、使用效果分析:

    本系統采用了成熟的通用類型的西門子CPU和UNIMAT的I/O模塊,互換性好,可降低備品備件數量,節省成本。并使整個系統結構緊湊系統線路大大簡化,可靠性高,可大大降低故障率及維護費用。從統投運到現在,運行狀態一直良好。

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