劉成宏，高永斌，趙 健

(中國(guó)石化儀征化纖有限責(zé)任公司研究院，江蘇儀征 211900)

設(shè)備改造

BT-8000真空轉(zhuǎn)鼓控制系統(tǒng)升級(jí)改造

劉成宏，高永斌，趙 健

(中國(guó)石化儀征化纖有限責(zé)任公司研究院，江蘇儀征 211900)

根據(jù)工藝要求，用西門子S7-300可編程序控制器和觸摸屏對(duì)BT-8000轉(zhuǎn)鼓的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，按照安全、可靠、便于操作的原則進(jìn)行編程和組態(tài)，達(dá)到了控制精準(zhǔn)、運(yùn)行穩(wěn)定的效果。

可編程控制器 多步溫度控制 程序控制

在化纖生產(chǎn)工藝中，聚酯切片的真空干燥是紡絲的首道工序，目前生產(chǎn)、試驗(yàn)中一般采用傾斜式真空轉(zhuǎn)鼓來(lái)用于聚酯切片的干燥和預(yù)結(jié)晶。我院的一臺(tái)BT-8000真空轉(zhuǎn)鼓是1995年從德國(guó)KARL FISCHER引進(jìn)，轉(zhuǎn)鼓全容積8 m3，投料量4 000 kg/釜，控制系統(tǒng)采用的是西門子simatic S5。由于電氣元器件老化，BT-8000轉(zhuǎn)鼓的控制已無(wú)法正常運(yùn)行，不能適應(yīng)試驗(yàn)生產(chǎn)的需要。2014年我們針對(duì)轉(zhuǎn)鼓的控制系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造。采用觸摸屏-PLC控制方式，對(duì)各個(gè)工藝參數(shù)進(jìn)行模塊化控制，達(dá)到了預(yù)期的效果。

1 改造方案

1.1 轉(zhuǎn)鼓工藝流程

加料系統(tǒng)：主要由濕切片料倉(cāng)和閥300構(gòu)成，用于給轉(zhuǎn)鼓進(jìn)料；

轉(zhuǎn)鼓系統(tǒng)：主要由轉(zhuǎn)鼓和轉(zhuǎn)鼓電機(jī)組成，用于干燥、增粘時(shí)旋轉(zhuǎn)，使加熱更加均勻，并控制上停、下停和取樣停，便于進(jìn)料、出料和取樣操作；

熱媒系統(tǒng)：主要設(shè)備有熱媒高位槽、低位槽、熱媒爐、熱媒循環(huán)泵、熱媒低位槽泵、熱媒加熱、冷卻水電磁閥320，用于給轉(zhuǎn)鼓供熱及冷卻；

真空系統(tǒng)：主要設(shè)備有真空泵、真空電磁閥314、氮?dú)獗Ｗo(hù)電磁閥313，用于轉(zhuǎn)鼓抽真空及充氮?dú)獗Ｗo(hù)切片；

下料系統(tǒng)：由旋風(fēng)分離器、兩個(gè)干切片料倉(cāng)、電磁閥303、電磁閥304組成，主要用于給POY、FDY料倉(cāng)提供干切片。

圖1 工藝流程圖

1.2 改造要求

采用先進(jìn)的控制技術(shù)，提高控制精度、自動(dòng)化程度，降低操作難度，使操作變得簡(jiǎn)單，直觀，人性化。

將現(xiàn)在由多只時(shí)間繼電器組成的多步溫度控制做進(jìn)程序，使得多步溫度設(shè)定變得簡(jiǎn)單，形象。同時(shí)保留手動(dòng)加熱控制，滿足特殊試驗(yàn)需要。

取消314真空閥的開(kāi)關(guān)，將閥與真空泵聯(lián)動(dòng)，在真空泵啟動(dòng)5分鐘后自動(dòng)打開(kāi)，真空泵停止后立刻停止，從而防止誤操作而損壞設(shè)備。

313充氮電磁閥和電接點(diǎn)壓力表聯(lián)鎖，在壓力到達(dá)后自動(dòng)關(guān)閉。

增加進(jìn)出料電磁閥和轉(zhuǎn)鼓的聯(lián)鎖，防止在進(jìn)出料的時(shí)候誤啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓，從而消除安全隱患。

改造的控制系統(tǒng)和原設(shè)備完美銜接。

1.3 具體措施

此次改造的主要內(nèi)容包括架設(shè)新的PLC模塊，重新編寫控制系統(tǒng)程序及組態(tài)新的操作界面，并對(duì)原有的溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。

硬件上：原有的PLC模塊型號(hào)太老，所以此次改造采用的是目前被廣泛運(yùn)用于工業(yè)控制的西門子S7-300系列產(chǎn)品作為控制系統(tǒng)的硬件。相對(duì)原來(lái)的CPU S5-115U，S7-300系列的CPU處理能力更快，性能也更加穩(wěn)定。

觸摸屏畫面組態(tài)上：為了方便操作人員操作，畫面布局基本上和之前的操作界面相近，并做了改進(jìn)。畫面主要分為下料界面、轉(zhuǎn)鼓界面、熱媒界面、真空界面、出料界面、溫度設(shè)定界面及報(bào)警界面，并新增加一個(gè)啟動(dòng)界面及跳轉(zhuǎn)按鈕，方便操作人員快速選擇操作界面及查看報(bào)警信息。

2 程序系統(tǒng)設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)包含PLC和觸摸屏程序，方案架構(gòu)如圖2。

圖2 程序架構(gòu)圖

2.1 多步溫度控制

多步溫度控制是此次改造的核心，也是難點(diǎn)，程序編寫是本次改造的關(guān)鍵。所以程序經(jīng)過(guò)多次修改，試驗(yàn)，最終完成。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明：

多步溫度控制觸摸屏組態(tài)畫面(如圖3)：組態(tài)畫面共分11段，前10段為加熱，第11段為冷卻。圖形化界面，設(shè)定一目了然。如果程序段少于11段，將后面段的時(shí)間設(shè)定為0即可。紅線指示當(dāng)前程序正在運(yùn)行的段數(shù)。每段都設(shè)有溫度高限和高高限及每段的剩余時(shí)間。畫面左上角顯示當(dāng)前的實(shí)時(shí)溫度，總的運(yùn)行時(shí)間和剩余時(shí)間。畫面右下角為切片冷卻溫度設(shè)定值，當(dāng)溫度下降到設(shè)定值時(shí)，程序結(jié)束。

圖3 溫度多步設(shè)定畫面

累積時(shí)間如圖4所示，即程序段1～10的總時(shí)間。為的是得到每段或幾段的總時(shí)間，從而判斷程序工作到哪段及每段和總的剩余時(shí)間。

圖4 累積時(shí)間

時(shí)標(biāo)如圖5所示，即給出程序運(yùn)行在哪一段?；舅悸肪褪怯美鄯e時(shí)間和每段時(shí)間或幾段時(shí)間進(jìn)行比較，從而得到程序運(yùn)行在哪個(gè)段區(qū)，輸出相應(yīng)的指令。由于程序很長(zhǎng)，圖中就截取了3段，其他的以此類推。

圖5 時(shí)標(biāo)

上升段溫度設(shè)定FC15：由于上升段溫度設(shè)定控制流程是一樣的，所以編寫功能FC15，每次調(diào)用它，這樣可以大大簡(jiǎn)化程序。簡(jiǎn)述如下：程序開(kāi)始后，將每段起始溫度送人內(nèi)部寄存器，然后計(jì)算出每分鐘的溫升。溫升/分鐘=(每段到達(dá)溫度-每段起始溫度)/上升時(shí)間。再將溫升加上每段初始溫度，就是每段每分鐘的溫度設(shè)定值，將此值送人溫度PID控制功能塊FB58，進(jìn)行溫度控制。同時(shí)功能FC15還集成了高限和高高限溫度檢測(cè)，如圖6所示。

每段溫度設(shè)定：通過(guò)調(diào)用功能FC15模塊，大大簡(jiǎn)化的程序。簡(jiǎn)述如下。EN:段1時(shí)標(biāo)信號(hào)。t2:段1設(shè)定值。tim1:段1上升時(shí)間。in1：減輸入。程序啟動(dòng)后延時(shí)10秒，開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。in2：加輸入。程序啟動(dòng)后，每分鐘輸入一個(gè)脈沖，供內(nèi)部每分鐘加上一個(gè)單位溫升。t_sv:溫度設(shè)定值輸出，供溫度控制功能塊FB58使用。其他接口是報(bào)警值和設(shè)定值的輸入和輸出。

圖6 功能FC15

2.2 聯(lián)鎖報(bào)警設(shè)計(jì)

此次改造增加了94個(gè)報(bào)警點(diǎn)，并在觸摸屏上提示并顯示，增加了充氮聯(lián)鎖，314閥聯(lián)鎖，進(jìn)出料閥與轉(zhuǎn)鼓的聯(lián)鎖等，大大提高了設(shè)備的安全性和可操作性，如圖7所示。

圖7 報(bào)警畫面

3 改造效果

通過(guò)這次改造，使操作變得極其簡(jiǎn)單、直觀，特別在多步溫度設(shè)定的時(shí)候，由于是圖形化界面，使設(shè)定變得形象，一目了然。同時(shí)人性化的誤操作提醒功能和完備的工藝連鎖報(bào)警功能，使操作者使用起來(lái)更能得心應(yīng)手。BT-8000轉(zhuǎn)鼓經(jīng)過(guò)三年的穩(wěn)定運(yùn)行，證明此次BT-8000轉(zhuǎn)鼓控制系統(tǒng)改造是成功的。

UpgradeofBT-8000vacuumdrumcontrolsystem

Liu Chenghong, Gao Yongbin, Zhao Jian

(ResearchInstituteofSinopecYizhengChemicalFibreCo.,Ltd.,YizhengJiangsu211900,China)

According to the technological requirements, we transformed the control system of BT-8000 vacuum drum by siemens S7-300 programmable controller and touch screen. We programed and configured the system according to the principle of safe, reliable, easy to operation. And we achieved an accurate control and stable operation effect.

programmable logic controller; multi step temperature control; process control

TH17

B

1006-334X(2017)04-0051-04

2017-09-27

劉成宏(1966-)，江蘇儀征人，技師，主要從事電器維護(hù)工作。