基于PLC与触摸屏低温水处理系统改造研究 3页

经验基于PLC与触摸屏低温水处理系统改造研究董晓辉．华光翠(中石油天然气股份公司兰州石化公司，甘肃兰州730060)化企业给水处理工程中的核心要点。为了解决兰州石化公司2000t／h低温水处理装置供水能力不足和日常PLC和变频调速技术，对整个低温水处理装置进行相应的改造，为水泵安全可靠运行、供水管道平稳供水同时达到了节能降耗的目的。低温水处理：系统改造中图分类号：TP271文献标识码：B文章编号：1009-9492(2010)08—0161一O3兰州石化公司2000t／h低温水处理装置于1976年4泵电机转速的自动控制实现供水流量范围的自动调节，保月施工建设。1978年8月投用。该装置位于西同、安宁、证了低温水供水水压的平稳缓变，满足了稳定供水的生产七里河三区交界处的迎门滩、崔家大滩、马滩(又称为三需要．同时具有很好的节能效果。滩地区)，占地约5000m。装置包括井群水源地系统、清2．2设计方案水池系统、集水池、泵房及输水系统。设计供水能力为按工程实际要求．利用潜水泵将井群水源地地下80—2000t／h．井群水源地共有20眼深井，由于6眼井因地下100米的11oc～13低温地下水抽出地面，通过东线、中水位低、出水量小等原因长期封存，在用深井l4眼，实线、西线三条管线阀门将低温水送人两条DN500输水主管际供水能力为8o0～10oOt／h_2]。，网中．经主管网将低温水送往一级加压泵房处东西两座容～1供水装置现状量各为1000m的清水池中。清水池内的清水经过一级泵由于动力厂及石化厂蓄水量随生产变化幅度较大，水房清水泵加压至0．23MPa～0．35MPa，然后将清水送人管径泵负荷呈时变状态。给水泵运行调整和安全平稳供水带来为DN600和DN400的两条南北输水环线管网中，向二级了巨大的困难．水泵常常工作在过载故障或低载耗能工加压泵房800m，清水池和动力厂供水。二级泵房处的况．不仅降低了水泵的使用寿命，同时造成了巨大的电能80om清水池内的水源通过自流形式流入容积206m的集水池中．经二级加压泵房内离心式加压泵加压至0．35MPa—浪费。O．5MPa，经两条DN600出水管线送往石化厂。整个设计方水泵出水管线由于使用年限长久，腐蚀渗透现象时有发生，严重影响供水的可靠性。同时，随着企业规模的不案中主要设备型号如表】所示。断发展．原设计管道的供水流量已不满足现有工程的需表1工程主要设备表要。需要加大水泵的出水能力和加粗供水管道直径，保证整个供水系统的供需平衡。动力殴备名称东线潜水泵中线潜水泵西线潜水泵一级加压泵二级加压系数目8台3台4台3台3台2装置改造设计名称主管网环网管线动力厂出线打化厂出线2．1改造内容管网型号DN500(两条)DN6OO＼DN400DN400DN600(各一)(一条)(J{j‘备)由于动力厂及石化厂用水量随生产变化幅度较大。给水池名称一级清水池二级清水池集水池低温水两级加压泵房机泵的运行调整、平稳供水造成一定容量1000m：800m206m的困难，2005年8月和2007年4月对一级加压泵及二级加压泵采用变频恒压供水控制系统实施改造．在两级加压按照上述供水方案，可以画出相应的供水工艺流程如泵房新增变频器及PLC控制系统，通过供水管网压力与机图l所示。收稿日期：2010—04—2l[二]Ⅱ\n交流环稳定后再对主调节器进行参数设定，保证了主调节器工作在一个无外界干扰的精确控制系统中。从而使整个供水系统达到恒压供水的稳定运行工况。3．2控制系统功能本系统操作界面为计算机操作界面。根据流程图数据显示，操作人员通过对鼠标器和操作员键盘的操作，可随时监控生产运行过程中的液位、压力、流量和设备开停等运行状态。可根据需要进行远程／本地、变频／工频手动调图1供水丁艺流程图节，维持生产正常运行。操作既可在操作室显示屏上完成，也可在现场操作柜触摸屏完成。3PLC供水控制系统3．3人机界面兰州石化公司供水改造T程采用由PLC系统做常规的为了方便运行人员对整个供水系统运行情况的监控．监控操作“，PLC系统选用西门子S7—200型PLC及上通过MCGS运行环境仿真软件设计了一个供水系统运行工位监控计算机组成的控制系统．S7—200型PLC采用况监控人机界面。通过液晶显示屏上的人机界面，运行人CPU226CN型CPU．S7—200型PLC与控制室上位机和现场触摸屏用RS485进行通讯，控制室上位机采用MCGS通用版组态软件编程和监控。共有两套系统．主要用于一级加压泵房和二级加压泵房岗位离心泵的操作及运行参数的监控。3．1恒压供水变频PID控制为了完成对供水水压的变频恒压控制，需要变频器自动罔2PID优化逻辑框图采集目标量和反馈量作为系统员可以清晰、方便地检测各水泵单元的运行工况。并可以分析判断的标准。从而进行相应电源频率调整。变频器有两个模拟量控制信号的输入端。通过对应的命令调节水泵的启停．实现了对水泵的远程控3．1．1目标量制。图3即为一级加压泵站的系统界面图。供水系统目标量即管道出水口处的水压，本次设计中从罔3中可以看出．整个界面就是一级泵站的系统仿根据用水量的多少来确定需水量的大小，通过日常统计，真图形．在界面中，以动态形式显示两个1000m清水池计算出整个石化系统中需水量的平均压力，并在变频器进的水位、三台加压泵的工作情况、电机的电压状态、出水口的压力和流量、出水口的总出水量等信息。同时设置了行水压初设的目标定义。3．1．2反馈量由于动力厂和化工厂的需水量随时间呈波动现状。因此为了实现系统能够保证出水量与需水量实时相等的功能．利用出水口传感器所获得的需水压力模拟量通过数据通信电缆以反馈量形式传送给变频器，与目标量进行比较。确定水泵电机的转速大小。3．1．3PID优化整个供水系统的逻辑计算采用PID优化方式，其具体逻辑框图见图2所示。从图2中可以看出。整个供水系统对上水箱液位(水泵出口)和下水箱液位(水泵进口)两处的干扰，均设置了主、副双闭环控制优化结构，采用PID算法进行系统的优化控制提高了供水系统供水的整体精度和效果。在对供图3一级加压泵站系统界面图水系统进行P1D调节时，先整定副调节器相关参数，当副\n经验修改恒压值和离线检修两个电子按钮，可以对水泵的参数的运行工况。能够对系统进行实时地调整维护，保证供水进行手动设置，同时由于系统采用变频调速技术，系统自的安全可靠性。大大减少了不必要的电能浪费，提高了供身可以通过出水口需水压力自动调整变频器的频率，保证水系统整体综合自动化水平。水泵一直运行在高效工况，减少电能的损耗。在图中采用5改造效益相应规范的颜色作为各类运行状况的标识，如：水泵电机兰州石化公司供水系统的PLC恒压供水系统改造工程处有一圆点．当圆点处于红色状态代表水泵正在工作状的完工，给企业带来了巨大的经济效益，具体表现在以下态：当圆点处于绿色状态代表水泵处于停止或检修状态。几个方面：3．4故障报警界面(1)供水系统采用需要压力，通过变频系统自动调节供水系统中的故障报警界面属于主界面的重叠窗口。变频器的频率，在保证了管道出水压力的恒定，提高了供通过相应的电子按钮就可以显示出供水系统中故障类型和水可靠性的前提下，大大节省了电能资源，达到节能降耗故障参数。当供水系统自动检测到某台水泵出现事故或故的目的：障时．就会自动跳闸保护，并通过相应的报警器提醒运行(2)采用触摸屏与PLC相结合的综合控制系统，可以人员检查相应的装备。同时运行人员可以通过点击主界面实现对水泵的远程或现地控制。提高了运行数据的处理效上的“故障详情”按钮了解系统故障的其他详情，在故障率，保证了供水的可靠性；详情窗口中，会通过相应的模拟指示信号灯或数值曲线表(3)以可视化界面作为整个系统的监控画面，可以通格指示出水泵的故障类型及对应的参数值。过人机接口完成对系统的监控，提高了运行人员的工作效3．5压力值设置率，降低了运行人员的工作量。对于供水管道的压力设置既可通过控制系统上位机完6结束语成，也可通过现场触摸屏输入压力给定值实现，并实时保利用PLC与触摸屏相结合对兰州石化公司供水系统进证两者间相互数据通信和共享。整个监控系统能够保持数行改造．实现了系统恒压供水的要求，能够实时可靠地为据同步刷新，在触摸屏有实时显示，上位机有实时显示和用水户提供足量的水源。同时达到节能降耗的目的，提高趋势显示监控调节质量。了企业整体生产效率和市场竞争力。4触摸屏系统参考文献：在本次供水系统改造工程中，水泵控制采用PLC与变[1]游晓凡，张远柱，宋琦文，等．低温低浊度地表水源水处理频调速技术相结合的综合恒压供水控制系统。利用MCGS设计的新思路[J]．水处理技术，2009，35(11)：104—107．仿真软件实现对系统的远程仿真，并利用工业触摸屏实现[2]中国石油兰州石化公司．低温水处理装置操作规程[Z]．对水泵实时的检测和控制。供水系统中的工业触摸屏是与20o9．PLC相互配套使用完成对整个供水系统的监控调节。触摸[3]陈在平．可编程控制器技术与应用系统设计[M]．北京：机屏系统代替了传统控制系统中的系统控制面板和仪器仪械工业出版社．2002．表．通过人机对话接口键盘输入相关的元件参数和工作命[4]王子文，骆建华．电梯PLC控制策略及其程序设计[J]．起令．完成整个供水系统的调节。触摸屏供水控制系统具有重运输机械。2006(07)：14—17．智能操作的可视化界面．可以完成对泵、管道、阀门以及其他附件的运行工况数据显示、参数设置等功能。并以动第一作者简介：董晓辉，男，1975年生，河南洛阳人．大学专态的仿真界面对整个系统的实际工况进行实时动态的模拟科。助理工程师。研究领域：工业企业电气自动化应用。仿真。使工作人员能够在现地就能全面了解整个供水系统(编辑：王智圣)(上接第67页)艺的研究[J]．电镀与环保，2009，29(5)：2O一23．技术。2006，35(3)：57—58．[6]吕雪飞，李淑英．环保型铜及其合金化学抛光与钝化新工艺[11]彭荣华，李国斌，马凇江．铜及其合金化学抛光工艺研究[J]．材料保护，2006，39(9)：25—27．[J]．材料保护．2oo5，38(6)：30～32．[7]肖鑫．环保型铜及铜舍金化学抛光[J]．电镀与环保。2004，[12]郭贤烙，肖鑫，易翔，等．铜及铜合金化学抛光及钝化的研24(1)：31-32．究[J】．表面技术，2001，30(2)：35—36．[8]李贤成．黄铜件无黄烟化学抛光[J]．电镀与环保，2009，29(6)：43-44．第一作者简介：李区，男，1951年生，广东怀集人。大学专[9]梁成浩，刘霞，黄乃宝，等．金及其合金抛光技术的研究进科。工程师。研究领域：机械设备。已发表论文3篇。展[J]．电镀与涂饰，2009，28(5)：27—3O．(编辑：向飞)[1O]颜宝锋，上官小红．铜舍金化学抛光技术的研究[J]．表面[二]丑二