力控策略控制器在火炬放空聯鎖上的應用

摘 要
　　本文描述了力控策略控制器在火炬放空聯鎖上的應用，結合軟件特點，闡述了邏輯的設計思想和可行性方案，探索了軟邏輯在實際應用的方法和過程。
　　關鍵詞：力控，軟邏輯，聯鎖
　　
　　一、概述
　　
　　1.1 軟PLC簡介
　　軟件PLC（SoftPLC，也稱為軟邏輯SoftLogic）是一種基于基于PC機開發結構的控制系統，它具有硬PLC在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特點，利用軟件技術可以將標準的工業PC轉換成全功能的PLC過程控制器。軟件PLC綜合了計算機和PLC的開關量控制、模擬量控制、數學運算、數值處理、網絡通信、PID調節等功能，通過一個多任務控制內核，提供強大的指令集、快速而準確的掃描周期、可靠的操作和可連接各種I/O系統的及網絡的開放式結構。所以，軟件PLC提供了與硬PLC同樣的功能，同時又提供了PC環境的各種優點，使用軟件PLC代替硬件PLC有如下的優勢：
　　用戶可以自由選擇PLC硬件
　　用戶可以獲得PC領域技術/價格優勢，而不受某個硬PLC制造商本身專利技術的限制
　　用戶可以少花錢但又很方便地與強有力的PC網絡相連
　　用戶可以用他熟悉的編程語言編制程序
　　對超過幾百點I/O的PLC系統來說，用戶可以節省投資費用
　　
　　1.2 已有軟件PLC產品簡介
　　目前，在歐美等西方國家都把軟件PLC作為一個重點對象進行研究開發，已投入市場的軟件PLC產品較多。據報道，在美國底特律汽車城，大多數汽車裝配自動生產線、熱處理工藝生產線等都已由傳統PLC控制改為軟件PLC控制。而國內能見到的軟件PLC產品的演示版或正式發行版有德國KW－software公司的MULTIPROG wt32、法國Schneider Automation公司的Concept V2.1以及Wonderware公司的InControl7.0等。目前國內已有一些著名的自動化軟件公司（如北京三維力控科技有限公司）正在研究開發具有自主版權的中文軟PLC產品。另外，也有一些自動化工程公司開始代理銷售和推廣這些商用化的軟PLC產品。
　　
　　1.3 PLC市場預測和軟件PLC的市場突破口
　　據有關數據統計顯示，1987年世界PLC的銷售額為25億美元，此后每年以20%左右的速度遞增。進入90年代以來，世界PLC 的年平均銷售額在55億美元以上，其中我國約占1%。進入2000年以后，PLC在國際市場上已成為最受歡迎的工業控制暢銷產品，軟PLC 設計自動控制系統已成為世界潮流。
　　
　　1.4 力控軟PLC
　　北京三維力控科技有限公司開發的控制策略生成器，是新一代控制策略自動化軟件，符合IEC1131-3標準，為您提供功能強大，易于使用、圖形化的設計工具，讓您快速開發控制邏輯程序，減少您的開發時間，并提供仿真調試功能，大大提高了您的效率，可增強您開發控制邏輯的可靠性。
　　
　　二、應用工藝和環境
　　1500噸/年硫磺回收裝置是大慶煉化公司新增裝置，在設計的時候將其火炬聯鎖放空系統納入原ESD系統下。在實際建設過程中發現，原來的ESD系統由于運行時間較長，如果進行大面積的改造，勢必影響系統的穩定性，特別是此型號的ESD設備已經淘汰，備件根本買不到。但是工藝設備已經建立，為了不影響開工生產，避免生產過程中的意外傷害，實現高效自動化控制，確保裝置長周期平穩運行，決定上一套聯鎖保護系統，以便將來進一步整合。由于時間緊迫，所以上此系統要求滿足3個條件：
　　1開發周期要短，在一周以內。
　　2系統穩定性要好。
　　3性能/價格比要高。
　　在充分論證了幾種方案之后發現，用軟PLC控制最為符合實際需要。
　　
　　三、系統設計
　　
　　3.1 系統硬件和軟件選擇
　　設計系統的關鍵是硬件和軟件的穩定性，根據實際的應用經驗和比較選用以下配置。
　　硬件配置：西門子工業計算機P4 2.0G/256M/40G/20英寸彩顯；研祥數據采集卡；
　　軟件配置：系統WINDOWS 2000；組態軟件三維力控2.61控制策略網絡版。
　　3.2 工藝聯鎖說明
　　通常在裝置正常運轉情況下硫磺酸性氣罐 V-5101內部充滿了大量的有毒有害氣體硫化氫，當裝置停車時，火炬放空線內殘存的硫化氫氣體應利用氮氣吹掃盡快排出，以保護設備和人員安全。在實際生產過程中工藝對這一聯鎖控制的要求具體如下：
　　1、在自動吹掃聯鎖狀態下 V-5101 氣罐壓力檢測點P-5101的輸出閥位小于等于5 ma時，氮氣閥SV-5102自動打開，氮氣吹掃放空線“T”時刻后，SV-5102自動失電關閉。
　　2、除手動吹掃聯鎖狀態外 V-5101氣罐壓力檢測點P-5101的輸出閥位大于等于6 ma時，氮氣閥SV-5102始終處于關閉狀態，不會帶電打開。
　　3、在自動解除聯鎖狀態下 即使V-5101 氣罐壓力檢測點P-5101的輸出閥位小于等于5 ma時，氮氣閥SV-5102也不會帶電打開。即該動作條件被屏蔽。
　　4、在手動吹掃聯鎖狀態下 無論壓力檢測點P-5101的輸出閥位如何變化，氮氣吹掃閥SV-5102都將被打開。
　　5、自動吹掃、自動解除和手動吹掃三種連鎖狀態的切換通過一手動開關人為設定，設計要求此開關為三位式，即當其中一個處于狀態“1”時，另外兩個處于“0”狀態。
　　
　　3.3 軟件設計方案
　　
　　實現火炬爐放空線氮氣吹掃閥聯鎖控制的關鍵在于1）如何將誘發聯鎖動作的條件引入到邏輯關系表達式中，即實現現場檢測信號的輸入。2）三位式開關的創建。
　　
　　3.3.1力控的順控模塊和關系模塊動態連接實現了檢測信號的轉換和導入
　　
　　詳細表達式如下：


　　該功能模塊內部條件定義為：


　　注：根據PIC5101閥位輸出0——100% 與輸出電流信號4——20 ma 的對應關系，將壓力PIC5101閥位檢測信號5 ma 和6 ma分別換算成6.25%和12.5%，以便參與聯鎖控制。
　　該功能模塊內部順序表定義為：
　　

　　注：SW5101A和SW5101B為公共變量，在調用之前必須預先定義。
　　3.3.2力控邏輯功能塊實現了三位式開關的創建
　　

　　該三位式開關功能塊內部定義如下：
　　

　　注：指定 A：自動吹掃 B：自動解除 C：手動吹掃 在功能塊內部中文注釋，并以顏色區分開關選項，即綠色代表選中，紅色代表未選擇。
　　3.3.3邏輯符號的組合、鏈結，搭建了完整的邏輯圖，實現了最終的邏輯控制功能。


　　3.4軟件實施說明
　　邏輯在正常投用前，必須將各功能模塊置于自動方式（AUT），同時設定延時器的時間。而后根據生產需要選擇聯鎖方式，即將手動開關SC5101置于所需檔位。
　　1、如選擇“A”，則表明聯鎖處于自動吹掃方式，此時如果壓力檢測點PIC5101.MV 小于等于5 ma時，則首先通過關系模塊RL5101和順控模塊ST5101動作觸發SW5101A.PV=”1”，然后通過LJ5101模塊的動作使得電磁閥SV-5102帶電打開“T”時刻。
　　2、如選擇“B”，則表明聯鎖處于自動解除方式，此時即便壓力檢測點PIC5101.MV小于等于5 ma時，即SW5101A.PV=”1”，電磁閥SV-5102也將始終處于失電關閉狀態。
　　3、如選擇“C”，則表明聯鎖處于手動吹掃方式，此時電磁閥SV-5102將會被帶電打開，而與壓力檢測點PIC5101的閥位輸出大小無關。
　　邏輯在正常投用后，為使其功能正常發揮，選擇開關是至關重要的，這點需要謹慎操作。
　　四、結束語
　　
　　組態、設計工作完成后，經過模擬和在線測試后，證明該套邏輯所實現的功能完全達到了原設計的意圖，滿足了工藝對生產的需求。同時這一邏輯功能的投用不僅確保了裝置按時開工和平穩運行，而且一定程度上也緩解了操作工人的勞動強度，減少了危險區的作業，其潛在的效益不可估量。而且充分利用了力控軟件的WEB功能，實現了網絡化，使重要的生產部門通過公司的局域網絡可以時實查看現場設備運行情況，產生可意外的附加效益。
　　系統投資少，見效快，運行一年多來穩定可靠。說明利用軟PLC控制，是完全可行的，是新的思路和理念，具有廣闊的前景。