摘要：介紹了采用三菱可編程控制器FX2N PLC對(duì)加氫精制（一）裝置高速增壓泵聯(lián)鎖控制系統(tǒng)進(jìn)行改造的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并對(duì)其中的關(guān)鍵設(shè)計(jì)思想和程序?qū)崿F(xiàn)方法作了論述。同時(shí)，對(duì)信號(hào)處理和實(shí)現(xiàn)過(guò)程的注意事項(xiàng)進(jìn)行了詳細(xì)的討論。 關(guān)鍵詞：加氫精制 PLC 聯(lián)鎖系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn) 1 引言 加氫精制（一）A、B兩套裝置各有高速增壓泵3臺(tái)（位號(hào)分別為P101/1~3和P201/1~3），在裝置低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)各有1臺(tái)高速增壓泵運(yùn)行，其余作備用。當(dāng)負(fù)荷升高或者在運(yùn)泵出現(xiàn)故障時(shí)就啟動(dòng)備用泵。這6臺(tái)高速泵關(guān)系到整個(gè)裝置的運(yùn)行，為了保護(hù)機(jī)泵和裝置的安全運(yùn)行，每臺(tái)泵都設(shè)有儀表聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。由于原聯(lián)鎖系統(tǒng)存在缺陷，而且，聯(lián)鎖條件需要作部分修改，同時(shí)，針對(duì)停車(chē)原因分析困難的問(wèn)題，需要增設(shè)第一事故記錄功能以便于維護(hù)和停機(jī)故障分析。為此，我們決定采用PLC對(duì)原聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行改造。PLC是近年來(lái)發(fā)展迅速、應(yīng)用領(lǐng)域極廣的工業(yè)控制設(shè)備，具有可靠性高、控制功能強(qiáng)、操作容易、維護(hù)方便和適應(yīng)性強(qiáng)等顯著特點(diǎn)，成為自動(dòng)控制系統(tǒng)的首選設(shè)備之一。 2 聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2．1方案選擇 根據(jù)聯(lián)鎖系統(tǒng)輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)和狀態(tài)（I/O總點(diǎn)<120點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量），可以有兩種控制方案。即：采用一臺(tái)多I/O點(diǎn)數(shù)的PLC實(shí)現(xiàn)集中控制和采用6臺(tái)少I(mǎi)/O點(diǎn)數(shù)PLC實(shí)現(xiàn)分散控制。兩種控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較如表1所示。 表1 方案比較 比較兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)考慮到現(xiàn)場(chǎng)安裝維護(hù)、增壓泵的運(yùn)行和檢修特點(diǎn)，以及泵與泵之間的聯(lián)系少和裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行要求等因素，我們決定采用方案二進(jìn)行高速泵的聯(lián)鎖控制。PLC則采用具有較高性能價(jià)格比、體積小、高速、大容量、功能比較齊全而且儀表維護(hù)人員十分熟悉的日本三菱FX2N -32MR作為核心控制器[1]。 2．2聯(lián)鎖邏輯設(shè)計(jì) 這里僅以聯(lián)鎖條件較有代表性的P201/3高速泵為例進(jìn)行說(shuō)明。其設(shè)計(jì)步驟如下： （1）根據(jù)原聯(lián)鎖邏輯的條件，在修改和完善的基礎(chǔ)上總結(jié)出聯(lián)鎖邏輯，并最終讓工藝部門(mén)確認(rèn)。 （2）保持原有系統(tǒng)輸入/輸出信號(hào)的常開(kāi)常閉接點(diǎn)狀態(tài)，便于分析和維護(hù)。 （3）增加停車(chē)第一事故記錄邏輯和清除記憶按鈕，確保在維護(hù)人員分析事故后才允許再開(kāi)泵。 （4）增加輸入信號(hào)的濾波作用，提高聯(lián)鎖系統(tǒng)輸入信號(hào)的抗干擾能力。 2．3聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 圖中，F(xiàn)X2N -32MR是輸入/輸出點(diǎn)各為16點(diǎn)的繼電器型PLC，是三菱PLC中的新一代性能優(yōu)越的微型PLC，交流寬域輸入（85~264Vac）、處理速度達(dá)到0.08μs/基本指令，內(nèi)附8k步存儲(chǔ)器（RAM），而且運(yùn)行過(guò)程中可以更改程序，內(nèi)有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，具有計(jì)時(shí)功能和可以進(jìn)行時(shí)間控制。輸入點(diǎn)采用PLC內(nèi)部供電，大大簡(jiǎn)化了電路。輸出采用24Vdc供電給指示燈和繼電器等負(fù)載。 3 聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 3．1定義I/O表 根據(jù)聯(lián)鎖系統(tǒng)的I/O信號(hào)，定義PLC的I/O分配表如表2所示。同時(shí)，對(duì)新增的第一事故記錄引入系統(tǒng)時(shí)間。表2是以后程序編寫(xiě)和維護(hù)的重要依據(jù)。并約定滿(mǎn)足聯(lián)鎖邏輯定義時(shí)為1，聯(lián)鎖時(shí)是1或是0由實(shí)際信號(hào)連接決定。 表2 I/O分配表 表2中，X1~X17為輸入點(diǎn)，共11點(diǎn)，Y0~Y17為輸出點(diǎn)，共16點(diǎn)。其中Y13~Y17用于第一事故記錄的內(nèi)部指示燈。 3．2程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序采用三菱公司提供的MELSEC-F專(zhuān)用軟件包進(jìn)行開(kāi)發(fā)，該軟件包是基于Windows的、具有較強(qiáng)功能的三菱FX系列PLC的程序開(kāi)發(fā)工具，操作簡(jiǎn)便、易學(xué)，可以直接使用梯形圖和語(yǔ)句表進(jìn)行編寫(xiě)，而且兩者切換方便。同時(shí)可以在線讀/寫(xiě)，上裝和下載程序，在線修改、監(jiān)視和調(diào)試程序，大大提高了編程效率，縮短開(kāi)發(fā)調(diào)試時(shí)間。 P201/3高速增壓泵聯(lián)鎖程序長(zhǎng)210步。以下對(duì)程序設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵處理方法和要注意的地方作說(shuō)明[3]。 （1）報(bào)警閃爍電路的實(shí)現(xiàn)（圖2） 這是0.5秒通/斷的振蕩器，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，輸出燈就可以調(diào)用定時(shí)器T2、T3（時(shí)基為100ms），使得報(bào)警燈閃爍。 （2）輸入信號(hào)濾波處理（圖3） 當(dāng)有輸入信號(hào)時(shí)，T200定時(shí)器（時(shí)基為10ms）進(jìn)行50 ms的延時(shí)濾波處理，用中間變量M10代替輸入信號(hào)X2。這樣處理提高了系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的抗干擾能力。由于PLC掃描速度相當(dāng)快，適當(dāng)增加濾波功能是十分必要的。 （3）高速泵聯(lián)鎖邏輯處理 高速泵起停的聯(lián)鎖邏輯（部分）如圖4所示[4]。為了保證編寫(xiě)程序的正確性和可讀性，總結(jié)出程序編寫(xiě)的步驟如下： ·邏輯必須統(tǒng)一信號(hào)特性，如正常均帶電等。并注明是聯(lián)鎖邏輯或是正常運(yùn)行邏輯。 ·將邏輯運(yùn)算分層次編好中間繼電器（如M3~M8），防止漏寫(xiě)和錯(cuò)寫(xiě)。 ·確定聯(lián)鎖輸出的信號(hào)狀態(tài)。一般輸出應(yīng)按事故安全型來(lái)設(shè)計(jì)，即聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)輸出為0，失電聯(lián)鎖。圖4是根據(jù)實(shí)際情況采用輸出得電時(shí)聯(lián)鎖。 ·按順序從上到下、從左到右寫(xiě)出梯形圖。 將圖4分成4部分，輸入和各邏輯演算層。圖中滿(mǎn)足輸入條件為1，如果聯(lián)鎖時(shí)取0信號(hào)則在邏輯輸入前取非。每層邏輯先定義中間繼電器，然后按順序編寫(xiě)。所得梯形圖如圖5所示。這樣編寫(xiě)，思路清晰、嚴(yán)謹(jǐn)，不易出現(xiàn)漏項(xiàng)和邏輯不清的情況，而且可讀性強(qiáng)，便于理解和維護(hù)，是一種良好的編程風(fēng)格。這一點(diǎn)很重要，聯(lián)鎖邏輯的描述反映真實(shí)的工藝條件和關(guān)系，而程序?qū)崿F(xiàn)是可以靈活多樣的。這是因?yàn)檫壿嬤\(yùn)算遵循如吸收律、摩根律等，可以進(jìn)行運(yùn)算和化簡(jiǎn)，結(jié)果是一致的。這里不主張化簡(jiǎn)，其主要原因是： 1）大多聯(lián)鎖邏輯層次不太復(fù)雜，只有三到五層，化簡(jiǎn)意義不大。 2）目前PLC的運(yùn)算速度相當(dāng)快，邏輯未被化簡(jiǎn)所產(chǎn)生的影響極小。 3）化簡(jiǎn)后形式發(fā)生變化，不易理解，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。 4）化簡(jiǎn)方法靈活，不同的設(shè)計(jì)有不同的形式，容易產(chǎn)生歧義。 （4）第一事故記錄 將所有引起聯(lián)鎖的條件經(jīng)過(guò)邏輯或運(yùn)算后送到中間繼電器M20中，通過(guò)執(zhí)行圖6所示邏輯就可實(shí)現(xiàn)第一事故記錄，并把發(fā)生故障的實(shí)時(shí)時(shí)間存到PLC的存儲(chǔ)器D13～D17中去。當(dāng)出現(xiàn)故障停車(chē)時(shí)，只需查看相關(guān)的輸出點(diǎn)（Y13～Y17）和存儲(chǔ)器（D13～D17）的時(shí)間就可以確定第一停車(chē)原因和停車(chē)時(shí)間了。極大地縮短了故障查找和處理時(shí)間。 4 安裝調(diào)試和投用 在完成梯形圖設(shè)計(jì)后，利用編程軟件檢查語(yǔ)法后下裝到PLC中去進(jìn)行調(diào)試。連接調(diào)試模擬開(kāi)關(guān)，根據(jù)聯(lián)鎖條件進(jìn)行反復(fù)調(diào)試。在確認(rèn)聯(lián)鎖動(dòng)作完全正確后到現(xiàn)場(chǎng)安裝。同時(shí)，按照規(guī)范接好聯(lián)鎖系統(tǒng)的冗余供電（交流和直流）、接地和內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)間的設(shè)定。并與工藝人員一起進(jìn)行聯(lián)調(diào)，直到完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求、實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制的目的為止才交付使用。 5 結(jié)束語(yǔ) 由6臺(tái)三菱FX2N -32MR PLC實(shí)現(xiàn)的加氫精制（一）高速泵聯(lián)鎖控制系統(tǒng)已于2003年3月東區(qū)大修時(shí)實(shí)現(xiàn)。從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況看效果良好，三菱FX2N PLC以其顯著的優(yōu)點(diǎn)，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，解決了原有聯(lián)鎖系統(tǒng)的缺陷問(wèn)題，既保證了聯(lián)鎖系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，又便于故障處理和日常維護(hù)。PLC在過(guò)程控制中起著越來(lái)越重要的作用，并已被廣大工程技術(shù)人員所接受。PLC控制系統(tǒng)，不論規(guī)模大小，只要按規(guī)范和實(shí)際要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，其控制效果是顯然易見(jiàn)的。 參考文獻(xiàn) 1、伍錦榮，可編程控制器應(yīng)用體會(huì)，廣石化科技，1998.3 2、顧德仁，脈沖與數(shù)字電路（下），人民教育出版社，1983 3、三菱PLC用戶(hù)手冊(cè)，2002.10 4、加氫（一）裝置聯(lián)鎖圖，1993 伍錦榮 510726 廣州 黃埔 廣州石化儀控中心 020-82124911 wujrirp@gpc.sinopec.com.cn