楊樹(shù)敏，高德友

（中國(guó)能源發(fā)展股份有限公司邊際油田開(kāi)發(fā)項(xiàng)目組，天津 300452）

海洋石油某平臺(tái)工藝系統(tǒng)改造時(shí)新增加一臺(tái)聚結(jié)器，為了更好地發(fā)揮新增聚結(jié)器的作用，以滿足工藝流程和安全生產(chǎn)需要，需對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

1 控制系統(tǒng)現(xiàn)狀介紹

對(duì)三甘醇控制系統(tǒng)原程序進(jìn)行解讀，明確其控制邏輯主要包括：（1）模擬量轉(zhuǎn)換；（2）報(bào)警信息處理；（3）系統(tǒng)啟動(dòng)；（4）系統(tǒng)停機(jī)；（5）系統(tǒng)關(guān)斷；（6）PID控制；（7）電機(jī)頻率控制；（8）Modbus通訊控制；（9）觸摸屏報(bào)警信息上傳等。分析其中的變量使用情況，共包含IO信息、PLC內(nèi)部變量信息及Modbus通訊變量信息。

本系統(tǒng)的PLC為西門子S7-200，具體型號(hào)為CPU 226 CN(216-2ad23-0xb8)，CPU主控制器自身搭載24個(gè)DI通道和16個(gè)DO通道，系統(tǒng)擴(kuò)展4個(gè)AI/AO模塊，每個(gè)模塊包含4個(gè)AI通道和1個(gè)AO通道，工作完成后，擴(kuò)展模塊通道的余量為AI通道1個(gè)，AO通道1個(gè)。

2 系統(tǒng)優(yōu)化思路

2.1 增加液位控制回路

根據(jù)工藝圖紙和實(shí)際情況，增加一套液位控制回路LIC-2680，用于液位過(guò)程控制，由新增液位變送器(LIT-2680)控制新增液位調(diào)節(jié)閥(LV-2680)，實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)調(diào)節(jié)。

2.2 增加液位控制系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的工藝圖紙和實(shí)際情況，新增一套液位控制系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)緊急關(guān)斷功能，由新增液位變送器(LT-2690)傳至現(xiàn)場(chǎng)就地控制盤，實(shí)施邏輯關(guān)停。

2.3 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

新增的控制回路和控制系統(tǒng)全部接入三甘醇控制系統(tǒng)就地控制盤PLC內(nèi)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝圖紙和實(shí)際情況為地控制盤增加相應(yīng)的觸摸屏顯示功能，新增加聚結(jié)器2流程畫面，同時(shí)將聚結(jié)器2相關(guān)數(shù)據(jù)添加進(jìn)主流程畫面中。

3 優(yōu)化PLC及觸摸屏程序

3.1 增加AI、AO通道變量

用于PID調(diào)節(jié)的AI信號(hào)為L(zhǎng)IT-2680，占用PLC通道為AIW26，量程為0～800mm，工程轉(zhuǎn)換后存入地址為VD468；用于低低液位關(guān)斷的AI信號(hào)為L(zhǎng)T-2690，占用PLC通道為AIW28，量程為0～800mm，工程轉(zhuǎn)換后存入地址為VD476；AO信號(hào)為L(zhǎng)V-2680，占用PLC通道為AQW12，調(diào)節(jié)范圍為0～100%，工程轉(zhuǎn)換前計(jì)算地址為VD170。

3.2 增加LIT-2690的液位報(bào)警程序

沿用原PLC程序的報(bào)警實(shí)現(xiàn)方法，當(dāng)實(shí)際變量超過(guò)報(bào)警限值并延時(shí)3秒，激活報(bào)警位，執(zhí)行報(bào)警或關(guān)斷邏輯。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)故障排除并進(jìn)行手動(dòng)按鈕復(fù)位后，報(bào)警位取消報(bào)警狀態(tài)。

圖1 新增AI工程量轉(zhuǎn)換程序

為各自的報(bào)警變量建立旁通變量，該變量可通過(guò)觸摸屏操作，進(jìn)行旁通或恢復(fù)。

圖2 新增AI報(bào)警處理程序

將液位低低報(bào)警變量添加在PLC原故障關(guān)斷程序中，故障關(guān)斷本身的動(dòng)作并未進(jìn)行修改。

將液位低低報(bào)警、液位低報(bào)警變量添加到故障指示燈程序中，用于設(shè)備報(bào)警。

3.3 增加PID控制程序。

通過(guò)軟件自帶的PID向?qū)砑覲ID2_INIT控制模塊，為其設(shè)定占用地址為VB1214-VB1333，給定值范圍為0～800，P為-30，I為1.5，D為0，采樣時(shí)間為0.5秒，采用常用的20%（即4～20ma）的制式進(jìn)行信號(hào)處理。

圖3 原故障關(guān)斷程序

圖4 系統(tǒng)報(bào)警指示程序

圖5 PID模塊向?qū)?/p>

圖6 程序中的PID2_INIT模塊

3.4 修改觸摸屏報(bào)警上傳程序

在PLC上傳觸摸屏報(bào)警程序中增加液位低和液位低低，并在觸摸屏中建立對(duì)應(yīng)變量，實(shí)測(cè)報(bào)警有效。其中，PLC和觸摸屏中均預(yù)留了液位高和液位高高報(bào)警的地址，如果有需要可以進(jìn)行激活并啟用相應(yīng)報(bào)警。

圖7 PLC上傳觸摸屏報(bào)警程序

3.5 修改Modbus通訊程序。

在原Modbus通訊程序中增加新增的兩個(gè)AI變量和一個(gè)AO變量，以上三個(gè)變量在PLC中以DWORD格式進(jìn)行運(yùn)算，而Modbus通訊需要以WORD格式進(jìn)行傳輸，因此對(duì)其進(jìn)行拆解，具體變量地址可參見(jiàn)《BZ28-2SBOP平臺(tái)三甘醇PLC點(diǎn)表》。

需要注意的是，在變量傳輸過(guò)程中應(yīng)注意高16位和低16位的對(duì)調(diào)問(wèn)題，該步驟已經(jīng)于S7-200中進(jìn)行處理。

圖8 PLC中的Modbus分配變量地址

Modbus本身的通訊參數(shù)并未修改，可沿用以前的信息，即節(jié)點(diǎn)地址3，波特率9600，數(shù)據(jù)格式8，1，N。新增三個(gè)數(shù)據(jù)占用的Modbus地址為L(zhǎng)IT-2680對(duì)應(yīng)40030，40031，LT-2690對(duì)應(yīng)40032，40033，LV-2680對(duì)應(yīng)40034，40035。

3.6 修改觸摸屏程序

根據(jù)以上PLC中的改動(dòng)情況，在觸摸屏中做出對(duì)應(yīng)的修改，包括以下內(nèi)容。

（1）新增聚結(jié)器2監(jiān)控畫面，用于新工藝的監(jiān)控。

畫面中包括工藝流程，AI、AO變量顯示、PID設(shè)定及手自動(dòng)操作、報(bào)警顯示等功能。

圖9 新增聚結(jié)器2畫面

圖10 修改后的主畫面

（2）對(duì)主畫面進(jìn)行修改，增加聚結(jié)器2流程的相關(guān)數(shù)據(jù)，以便直接在主畫面中監(jiān)控其數(shù)據(jù)。

（3）修改PID及報(bào)警旁通畫面，為新添加的PID流程和LT-2690關(guān)斷邏輯進(jìn)行設(shè)置和旁通等操作。

圖11 修改后的PID及旁通畫面

圖12 修改后的報(bào)警及旁通畫面

4 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)調(diào)試

在調(diào)試過(guò)程中，確認(rèn)兩臺(tái)液位變送器信號(hào)正常，但是，液位變送器還沒(méi)有到貨，因此，用替代品（1臺(tái)量程為0～500mm的變送器）進(jìn)行測(cè)試，功能正常，觸摸屏可正常顯示對(duì)于數(shù)據(jù)。

PID回路控制正常，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，可以進(jìn)行控制參數(shù)的調(diào)整，可以進(jìn)行手動(dòng)模式切換，在手動(dòng)模式下可以進(jìn)行調(diào)節(jié)閥的手動(dòng)開(kāi)度設(shè)置。

液位低報(bào)警和液位低低報(bào)警功能正常，可正常執(zhí)行報(bào)警及關(guān)斷功能，并在觸摸屏中留下操作記錄。

表1 信號(hào)測(cè)試記錄

表2 邏輯功能測(cè)試記錄

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，新增的聚結(jié)器很好地融入現(xiàn)有工藝處理系統(tǒng)中。經(jīng)調(diào)試，工作穩(wěn)定、可靠，準(zhǔn)確地依照優(yōu)化思路，達(dá)到了預(yù)期的效果。這一優(yōu)化也為以后的設(shè)備、流程改造提供了思路，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)流程和設(shè)備的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。