【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 24 6 氮 氣 壓力 MPa Nm3/次 500 間斷 開(kāi) 車(chē) 置換用 7) 裝置的控制功能 基本控制功能 順序控制 本裝置的順序控制功能要求對(duì)全部程控開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行可靠的開(kāi)關(guān)控制，保證各程控開(kāi)關(guān)閥按照工藝給定的條件和順序開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn) PSA 裝置的正常切換工作。所有程控開(kāi)關(guān)閥均由進(jìn)口防爆電磁閥驅(qū)動(dòng)，所有程控閥均帶閥位傳感器。 計(jì)算機(jī)可隨時(shí)監(jiān)控、顯示所有程控閥的動(dòng)作情況，并可對(duì)程控閥故障進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警和聯(lián)鎖處理。順序控制功能還可實(shí)現(xiàn)多種切塔和恢復(fù)的控制，運(yùn)行多套程序。 均壓速度調(diào)節(jié) 25 PSA 裝置在運(yùn)行過(guò)程中，吸附塔除在吸附狀態(tài)外，都處在某種降壓和升壓過(guò)程中，這些過(guò)程中都要求氣流均衡、穩(wěn)定，特別是均壓過(guò)程如果太快將嚴(yán)重影響吸附劑的使用壽命，因而本裝置的程控閥門(mén)都具有開(kāi)啟速度調(diào)節(jié)功能，可控制均壓的速度，保證吸附劑的長(zhǎng)期使用。 回路調(diào)節(jié) 本裝置控制系統(tǒng)的回路調(diào)節(jié)功能可實(shí)現(xiàn)可靠的 PID 調(diào)節(jié)、串級(jí)調(diào)節(jié)、分 程調(diào)節(jié)等多種控制功能，保證 PSA 系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，所有控制回路均由計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，參數(shù)修改方便。并可自動(dòng)對(duì)各參數(shù)的異常進(jìn)行報(bào)警和聯(lián)鎖處理。 自適應(yīng)隨動(dòng)控制 對(duì)于影響吸附效果的關(guān)鍵調(diào)節(jié)回路：產(chǎn)品氣升壓回路和沖洗控制回路采用自適應(yīng)隨動(dòng)控 26 制，可使產(chǎn)品氣升壓過(guò)程和沖洗過(guò)程能隨著其它吸附參數(shù)自動(dòng)調(diào)整，始終符合工藝的理想調(diào)節(jié)曲線。 優(yōu)化控制 控制系統(tǒng)的優(yōu)化控制功能是可依據(jù) PSA進(jìn)料量的大小，和產(chǎn)品氫氣的純度自動(dòng)地調(diào)整影響吸附的最主要參數(shù)：吸附循環(huán)時(shí)間參數(shù)，在保證裝置產(chǎn)品的 純度的同時(shí)保證裝置的產(chǎn)量最大，使裝置自動(dòng)處于最佳運(yùn)行狀況。 聯(lián)鎖控制 控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制可實(shí)現(xiàn)：壓縮機(jī)故障時(shí)的自動(dòng)保護(hù)，吸附塔故障時(shí)的自動(dòng)聯(lián)鎖切除，壓縮機(jī)或系統(tǒng)超壓時(shí)自動(dòng)聯(lián)鎖放空與保護(hù)，系統(tǒng)超溫或燃?xì)庑孤r(shí)的安全聯(lián)鎖，產(chǎn)品質(zhì)量不合格時(shí)的聯(lián)鎖放空控制等。 壓縮機(jī)控制 27 本裝置壓縮機(jī)的參數(shù)監(jiān)控與調(diào)節(jié)由控制系統(tǒng)PLC 控制，監(jiān)控參數(shù)包括：各級(jí)壓力、溫度監(jiān)控、潤(rùn)滑油壓力、溫度監(jiān)控聯(lián)鎖，壓縮機(jī)出口壓力調(diào)節(jié)，聯(lián)鎖放空調(diào)節(jié)等。 管理功能 本裝置控制系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下的管理功能：可以進(jìn)行完善直觀的工藝流程監(jiān)控與動(dòng)態(tài)顯示，顯示畫(huà)面為漢化顯示，控制系統(tǒng)應(yīng)具有故障自診斷功能，歷史趨勢(shì)記錄功能，事故記錄功能、各種操作記錄功能、自動(dòng)報(bào)表打印功能，本裝置還應(yīng)提供兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)和三級(jí)管理功能，可與工廠管理系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。 顯示與操作畫(huà)面： 總貌圖 工藝流程詳圖（多幅） 報(bào)警畫(huà)面 28 調(diào)節(jié)回路棒圖 參數(shù)設(shè)定 參數(shù)優(yōu)化 閥門(mén)狀態(tài) 閥門(mén)操作 動(dòng)力設(shè)備監(jiān)控 歷史趨勢(shì)（壓力、流量、溫度、液位、純度等） 實(shí)時(shí)趨勢(shì)（壓力、流量、溫度、液位、純度等） 打印： 班報(bào)表 日?qǐng)?bào)表 月報(bào)表 隨機(jī)打印 故障記錄打印 29 故障診斷功能 本控制系統(tǒng)可根據(jù)壓力、閥位檢測(cè)、產(chǎn)品純度、溫度、流量等參數(shù)自動(dòng)對(duì)工藝或設(shè)備故障進(jìn)行自動(dòng)診斷、報(bào)警和聯(lián)鎖處理。同時(shí)對(duì)控制系統(tǒng)自身的主要故障：如 CPU 故障、通訊故障也可進(jìn)行自診斷，并提出故障警告和安全處理。 控制軟件的功能 自適應(yīng)隨動(dòng)調(diào)節(jié) 本裝置的關(guān)鍵調(diào)節(jié)回路：產(chǎn)品氣升壓回路和沖洗控制回路采用自適應(yīng)隨動(dòng)控制，其控制回路框圖如下： 變壓吸附自適應(yīng)控制軟件，可根據(jù)變化中變化的吸附時(shí)間參數(shù) 壓力給定值曲線 PID 輸出閥門(mén)開(kāi)度 壓力 啟止壓力點(diǎn)（實(shí)測(cè)值） 30 的工藝參數(shù)自動(dòng)生成控制操作曲線，按此曲線自動(dòng)控制變壓吸附裝置的沖洗和升壓過(guò) 程，可最大限度地接近于理想過(guò)程。 故障塔切除與恢復(fù)控制軟件 ①故障塔切除 在變壓吸附裝置運(yùn)行過(guò)程中，如因閥門(mén)、控制線路、電磁閥等問(wèn)題，使某塔不能正常工作時(shí)，就需要切掉一個(gè)塔，讓其余的塔正常運(yùn)行，保證生產(chǎn)不間斷 ,以此類(lèi)推可切除多個(gè)塔，系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行，這是提高變壓吸附裝置可靠性的一個(gè)關(guān)鍵，也是變壓吸附控制技術(shù)的一個(gè)核心。本系統(tǒng)可作從五塔到四塔的任意切換運(yùn)行。切塔過(guò)程如下： (根據(jù)壓力、閥檢、雜質(zhì)超標(biāo)等檢測(cè)值進(jìn)行三選二判斷 )； 故障塔信號(hào)，關(guān)斷該塔所有 31 程控閥，開(kāi)始運(yùn)行切塔后程序，并產(chǎn)生報(bào)警提示。 進(jìn)行相關(guān)參數(shù)修改； 。 ②切除塔恢復(fù) 當(dāng)被切除塔修復(fù)之后，需要將其投入正常運(yùn)行，但投入的時(shí)機(jī)不對(duì)將引起較大的波動(dòng)，甚至出現(xiàn)故障，本軟件能夠自動(dòng)找到最佳狀態(tài)恢復(fù)，使系統(tǒng)波動(dòng)最小。 恢復(fù)過(guò)程如下： a. 在故障處理完成后，操作人員發(fā)出塔恢復(fù)指令； b. 程序根據(jù)該塔狀態(tài)，確定恢復(fù)的最佳步序，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)恢復(fù)切換； c. 自動(dòng)建立切塔后的正常運(yùn)行條件并自動(dòng) 32 進(jìn)行相關(guān)參數(shù)修改； d. 進(jìn)入恢復(fù)塔后的正常運(yùn)行狀態(tài)。 控制系統(tǒng)配置 本裝置控制主機(jī)按進(jìn)口德國(guó)西門(mén)子 S7400系列 PLC 配上位監(jiān)控站選型。該 過(guò)程控制系統(tǒng)采用“全集成自動(dòng)化”概念設(shè)計(jì)，能使各種各樣不同的技術(shù)在一個(gè)用戶接口下，用于一個(gè)有全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的總體系統(tǒng)中，其范圍從計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、過(guò)程可視化直至過(guò)程儀表和控制。 控制系統(tǒng)配置方案： 本裝置控制系統(tǒng)采用 S7400 PLC 組成的冗余控制系統(tǒng) 。在這個(gè)系統(tǒng)中，含有 兩個(gè)相同的中央控制器（包括 CPU 模板、電源模板和通訊 模 板 ）， 兩 個(gè) 中 央 控 制 器 通 過(guò) 冗 余 的 33 PROFIBUSDP 網(wǎng)絡(luò)分別訪問(wèn)分布式 I/O 站模板。在無(wú)故障時(shí)兩個(gè)中央控制器都處在運(yùn)行狀態(tài)并隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步交換，同時(shí)也不斷檢測(cè)各自與 I/O站模板相連的 PROFIBUSDP總線電纜的通訊情況，一旦出現(xiàn)中央控制器故障或PROFIBUSDP 總線電纜通訊故障，正常工作的中央控制器能無(wú)擾動(dòng)獨(dú)立地接替過(guò)程的控制，將排除因控制系統(tǒng)偶然硬件故障而造成的裝置停機(jī)，為裝置平穩(wěn)、安全、長(zhǎng)期的運(yùn)行打下基礎(chǔ)。 上位監(jiān)控與管理系統(tǒng)配置 上位監(jiān)控 與管理系統(tǒng)由 2 個(gè)操作員站組成，其中 1 個(gè)兼 工程師站，它們包括計(jì)算機(jī)、顯示器、打印機(jī)、聲光報(bào)警元件和操作臺(tái)等部分。在每個(gè)操作員站上都能顯示裝置的全部流程圖畫(huà)面和進(jìn)行控制操作，在正常生產(chǎn)時(shí) 2 個(gè)操作 34 員站可互為熱備，這樣就形成了可靠、先進(jìn)的監(jiān)控、操作、管理系統(tǒng)。 上位監(jiān)控站選擇美國(guó) DELL 公司的 PIV 計(jì)算機(jī)。顯示器選用高性能的 19″ PHILIPS 純平彩顯，它能提供大的顯示窗口和很高的分辨率，使畫(huà)面顯示更加清晰、操作更加準(zhǔn)確。打印機(jī)選用高性能的 HP 產(chǎn) A4 激光黑白打印機(jī)，它既能快速完成日常生產(chǎn)中的報(bào)表打印和報(bào)警打印，又能 對(duì)流程圖和歷史趨勢(shì)記錄進(jìn)行打印，幫助分析故障。 在采用冗余控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，上位機(jī)上還裝有 冗余通訊軟件包 S7REDCONNECT，它可使上位監(jiān)控與管理系統(tǒng)和 S7400 控制系統(tǒng)之間形成容錯(cuò)的 S7 通訊。 S7REDCONNECT 軟件在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)控制系統(tǒng)的兩根以太網(wǎng)通訊電纜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，對(duì)故障電纜予以切換，保證顯 35 示在操作員站上的信息是準(zhǔn)確的和及時(shí)的，提高系統(tǒng)的安全性。 在兼做工程師站的上位機(jī)上還裝有 SIMATIC WinCC （完全版）和 STEP 7 （有授權(quán)）。 儀表維護(hù)工程師可在工程師站上 方便地進(jìn)行流程圖畫(huà)面修改、控制組態(tài)修改、控制程序修改等操作，完成后通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)就能對(duì)各個(gè)操作員站和 SIMATIC S7400 控制系統(tǒng)進(jìn)行文件或程序更新，并能根據(jù)需要打印 SIMATIC S7400 控制系統(tǒng)的程序清單。 Windows 2020 和SIMATIC WinCC 的分級(jí)用戶管理可以避免無(wú)關(guān)人員進(jìn)入工程師環(huán)境，保證系統(tǒng)的安全和完整。 系統(tǒng)配置圖如下： S7400 冗余控制系統(tǒng)示意圖 36 控制點(diǎn)匯總 AI 點(diǎn) 匯 總 S7400冗余控制器 工業(yè)以太網(wǎng) 工程師站 兼操作員站 操作員站 I/O站 I/O站 I/O站 PR