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　　介紹了采用三菱PLC和CC-LINK現(xiàn)場總線實現(xiàn)的氧氣壓縮機自動控制系統(tǒng)的系統(tǒng)配置和主要控制功能。該系統(tǒng)對過程量的實時控制和開關(guān)量的聯(lián)鎖控制都有較為理想的實現(xiàn)。

　　1 引言

　　萊鋼8#氧氣壓縮機是12000m3/h空分裝置的關(guān)鍵設(shè)備，其作用是將氣態(tài)氧產(chǎn)品壓縮成中壓氧,通過管道輸送到用戶。8#氧氣壓縮機工作正常與否，對萊鋼的生產(chǎn)大局和經(jīng)濟效益影響很大。它主要采用三菱MELSEC A1S PLC實現(xiàn)自動控制，控制效果良好，運行穩(wěn)定可靠。

　　2 工藝簡介
 
　　萊鋼8#氧壓機的工藝流程，純度達到99.6%以上的氧氣，經(jīng)調(diào)節(jié)閥PCV 3922和入口截止閥PV 1501進入壓縮機，進行第一級、第二級、第三級壓縮，每級壓縮后經(jīng)過一次冷卻;一級壓縮后氣體經(jīng)調(diào)節(jié)閥PCV1 1510形成一級回流，三級壓縮后氣體經(jīng)調(diào)節(jié)閥PCV3 1510形成三級回流;氣體回流引起入口壓力PI 3922升高、流量FI 3920降低，由調(diào)節(jié)閥FCV1 3920和FCV2 3920進行機前放空，使壓力PI 3922和流量FI 3920保持在設(shè)定點附近;從氧壓機出來的氧氣經(jīng)截止閥PV 1537通過管道輸送到用戶，或根據(jù)實際生產(chǎn)需要通過截止閥PV 1536放空。為確保安全，每一級壓縮排氣側(cè)分別裝有安全閥，超壓時緊急排放部分氣體，以降低壓縮氣體壓力。

　　3 系統(tǒng)配置

　　萊鋼8#氧壓機自動控制系統(tǒng)主要采用三菱MELSEC A1S PLC和CC-LINK現(xiàn)場總線實現(xiàn)。系統(tǒng)配置如圖2所示，配置有1塊CPU主基板（A1S38B）和1塊擴展基板（A1S55B-S1），共有1塊電源模板（A1S62P）、1塊CPU模板（A1SCPU）、4塊數(shù)字輸入模板（A1SX80）、3塊數(shù)字輸出模板（A1SY80）、3塊模擬輸入模板（A1S64AD）、1塊模擬輸出模板（A1S62DA）、2塊PT100多路轉(zhuǎn)換變送器（PT-62），1個操作員面板通過CC-LINK現(xiàn)場總線與PLC控制器相連。系統(tǒng)共有數(shù)字量輸入信號63 點、數(shù)字量輸出信號43點、模擬量輸入信號9點、模擬量輸出信號2點、RTD信號18點。

　　4 主要控制功能
 
　　氧壓機控制功能主要包括防喘振控制、壓縮機啟/停聯(lián)鎖控制、輔助設(shè)備的啟/停聯(lián)鎖控制，以及重要工藝參數(shù)的實時顯示、報警等。

　　4.1防喘振控制
 
　　壓縮機出口流量與壓力不匹配，即流量低或壓力高時，會造成壓縮機喘振。該氧壓機防喘振控制包括入口壓力調(diào)節(jié)、入口流量調(diào)節(jié)、一級回流調(diào)節(jié)和三級回流調(diào)節(jié)。

　　（1） 入口壓力調(diào)節(jié)

　　入口壓力采取常規(guī)PID調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器為PIC 3922，由入口壓力調(diào)節(jié)閥PCV 3922完成。

　　（2） 入口流量調(diào)節(jié)

　　入口流量采取分段調(diào)節(jié)，由機前主放空調(diào)節(jié)閥FCV1 3920和旁路放空調(diào)節(jié)閥FCV2 3920完成。

　　調(diào)節(jié)參數(shù)為氧壓機機前流量，測量值有溫壓補償。當(dāng)PID調(diào)節(jié)器FIC 3920的輸出在0-10%之間時，旁路放空調(diào)節(jié)閥FCV2 3920起作用，對應(yīng)開度為0-100%，主放空調(diào)節(jié)閥FCV1 3920處于全關(guān)狀態(tài);當(dāng)調(diào)節(jié)器輸出在10%-100%之間時，主放空調(diào)節(jié)閥FCV1 3920開始起作用，對應(yīng)開度為0-100%，旁路放空調(diào)節(jié)閥FCV2 3920處于全開狀態(tài)。

　　（3） 回流調(diào)節(jié)
 
　　回流調(diào)節(jié)采取分段調(diào)節(jié)，由一級回流調(diào)節(jié)閥PCV1 1510和三級回流調(diào)節(jié)閥PCV3 1510完成。

　　調(diào)節(jié)參數(shù)為氧壓機機前流量和管網(wǎng)壓力，二者分別進行PID運算。當(dāng)管網(wǎng)壓力正常時，機前流量調(diào)節(jié)器FIC 3921的輸出作為回路輸出;當(dāng)管網(wǎng)壓力超過某一值時，管網(wǎng)壓力調(diào)節(jié)器PIC 1510的輸出作為回路輸出;當(dāng)氧壓機卸載時，回路輸出選擇一個時變函數(shù)，時變函數(shù)為50%+（t/240）×50%（其中t為時間變量），即在240s內(nèi)，回路輸出由50%逐漸增大到100%。當(dāng)回路輸出在0-50%之間時，一級回流調(diào)節(jié)閥PCV1 1510起作用，對應(yīng)開度為0-100%，三級回流調(diào)節(jié)閥PCV3 1510處于全關(guān)狀態(tài);當(dāng)回路輸出在50%-100%之間時，三級回流調(diào)節(jié)閥PCV3 1510開始起作用，對應(yīng)開度為0-100%，一級回流調(diào)節(jié)閥PCV1 1510處于全開狀態(tài)。

　　漸變選擇器能根據(jù)一定條件選擇不同的輸入，從一種輸入切換到另一種輸入的過程是按指數(shù)規(guī)律漸變的，需要經(jīng)過5倍時間常數(shù)的時間，時間常數(shù)可由編程人員設(shè)定。

　　漸變選擇器1和3的切換條件是管網(wǎng)壓力超過某一設(shè)定值;漸變選擇器2的切換條件是氧壓機卸載（通過截止閥PV1536放空）。回路輸出返回到漸變選擇器1的目的是實現(xiàn)無擾動切換。

　　4.2 壓縮機啟/停聯(lián)鎖控制

　　（1） 壓縮機啟動

　　壓縮機啟動前，系統(tǒng)應(yīng)具備以下條件:
 
　　① 冷卻水管已打開;

　　② 壓縮機進氣管和排氣管上的手動閥已打開;

　　③ 將排放壓力調(diào)節(jié)器PIC 1510置于自動，設(shè)定點2900 kPa;

　　④ 將入口流量調(diào)節(jié)器FIC 3920置于自動,FIC 3921置于手動，且0%的輸出信號，打開回流調(diào)節(jié)閥PCV1 1510和PCV3 1510;

　　⑤ 將入口壓力調(diào)節(jié)器PIC 3922置于自動，設(shè)定點40 kPa，進氣壓力調(diào)節(jié)閥PCV 3922 打開。

　　當(dāng)上述條件和供電等外圍條件都滿足時，在現(xiàn)場控制盤上按下用“壓縮機啟動”按鈕啟動氧壓機，入口截止閥PV 1501自動打開，在主控室DCS操作畫面上增加調(diào)節(jié)器FIC 3921的輸出信號，從而使回流閥關(guān)閉。

　　如果外供用戶量小于裝置氧產(chǎn)量，機前放空閥自動保持打開。將調(diào)節(jié)器FIC 3921置于自動，設(shè)定點150-200m3/h，高于調(diào)節(jié)器FIC 3920的設(shè)定點。

　　（2） 壓縮機停止
 
　　正常停止: 

    在壓縮機正常運行情況下，有就地停止和遠程停止兩種方式。就地停止方式下，按下現(xiàn)場控制盤上的“壓縮機停止”按鈕，壓縮機即停止;遠程停止方式下，在主控室DCS操作畫面上按下“COMPRESSER SHUT DOWN”按鈕，壓縮機即停止;無論采用哪種停止方式，在壓縮機停止的同時，入口閥PV 1501都自動關(guān)閉。

　　故障停止:

　　當(dāng)啟動主電機時，如果系統(tǒng)在5/s內(nèi)收不到“主電機運行反饋”信號，系統(tǒng)會自動停止壓縮機的啟動過程。在壓縮機正常運行期間，發(fā)生電機保護開關(guān)失靈、嚴(yán)重喘振等故障，壓縮機將自動停止運行，并且所有的系統(tǒng)設(shè)備將處于停止?fàn)顟B(tài)。

　　4.3 輔助設(shè)備的控制

　　氧壓機輔助系統(tǒng)主要有冷卻水系統(tǒng)和潤滑油系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)都是手動操作;潤滑油系統(tǒng)一般總處于自動狀態(tài)，當(dāng)油壓低于一定壓力時，輔油泵自動運行;當(dāng)油壓高于某一值時，則油泵自動停止。潤滑油還帶有加熱器，當(dāng)油溫低于某一值時，油加熱器自動投入;當(dāng)油溫超過某一值時，油加熱器自動斷開。

　　4.4 操作員面板的功能

　　操作員面板通過先進的CC-LINK現(xiàn)場總線與控制器相連，實時采集并顯示重要的工藝參數(shù)、故障狀態(tài)、報警信息，調(diào)整重要的PID參數(shù)，啟/停主電機及輔助設(shè)備等，實現(xiàn)機組的安全可靠最優(yōu)控制。

　　5 結(jié)束語

　　由于充分利用了PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點，該系統(tǒng)對過程量的實時控制和開關(guān)量的聯(lián)鎖控制都有明顯效果。