西门子PLC模块 小LOGO! 大应用｜LOGO!在冷冻压缩机控制系统中的应用
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本期为大家介绍的是LOGO!在冷冻压缩机控制系统中的应用。
注：本文来自LOGO!案例征集用户投稿，经编辑整理后发布

西门子PLC模块项目简介
天津石化公司芳烃部芳烃车间C-503压缩机用于将来自岐化装置激冷器已蒸发的低温低压（0.33MPa）冷媒变为高压（1.48MPa）气体送入冷凝器循环使用，对循环氢气进行冷却回收其中含杂的苯系物。C-503压缩机为日立公司制造的六缸往复式压缩机，压缩机的自动控制系统集中在现场仪表盘中，内部控制逻辑采用继电器连接实现。由于长年使用控制盘内的继电器及底座已经严重老化、破损，已不能正常工作。
因此2004年我们对现场仪表盘内部仪表进行了改造更新，控制方案进行了部分重新设计，自动控制系统改造后一次性试车成功，投用后一直运行良好。现在只要启动条件具备，只需一按启动按钮，压缩机就可自动平稳运行，省去了一系列启机人工强制卸荷操作。
以前为了防止SOV-5625卸荷电磁阀控制的气缸长期带载，工艺设备人员常常需要手动将SOV-5625和SOV-5623进行切换，以便使气缸带载工作时间基本相同，从而延长C-503的检修周期，但是增加了开停机的次数和仪表维护人员的工作量。
卸荷循环控制设计的实施从根本上解决这一问题，不但提高自动化水平，而且降低了开停机和误操作对设备的损坏可能性，延长压缩机使用寿命。由于C-503的正常运行，使循环氢气中含有的20%苯系物得到完全回收，大大提高了芳烃岐化装置经济效益。

西门子PLC模块工艺流程介绍
C-503原设计仪表控制系统全部由继电器搭接回路构成，主要由四部分组成：
（1）启动—停止逻辑部分
启动条件：
FSAL-5617冷却水流量过低。
启动按钮PB1。

停机条件：
FSAL-5617冷却水流量过低。
PSAL-5605润滑油压力低超过90秒（压力开关带延时功能）。
TSAH-5013润滑油温度超高。
在0%载荷下运转超过20分钟。
停止按钮PB2。

（2）手—自动载荷控制部分
手自动载荷切换通过COS1、COS2、COS3三个开关实现。手动控制载荷时，由COS1、COS2、COS3分别控制卸荷电磁阀SOV-563、SOV-5624、SOV-5625动作打开，可实现压缩机气缸卸荷，一般在启动压缩机和特殊状况下时使用。
自动控制载荷时随着压缩机入口压力的下降，卸荷用低压开关PS-5609（设定值为0.33MPa）、PS-5621（设定值为0.31MPa）、PS-5622（设定值为0.29MPa）就顺序动作，控制卸荷电磁阀SOV-5623、SOV-5624、SOV-5625动作打开，使压缩机载荷由100 %→66%→33%→0%→0%载荷超过20分钟跳闸停机。

（3）润滑油温度控制部分
润滑油温度低时，TSAL-5612温度开关动作控制电加热器对润滑油加热（温度开关带延时功能）。润滑油温度过高时TSAH-5013温度开关动作，C-503联锁停机。

（4）报警指示、复位部分
主要由灯试验按钮PB3，复位按钮PB4和5个报警灯，4个载荷状态指示灯等元件组成。另外有一路远传总报警信号送入中控室报警。

西门子PLC模块方案确定
在硬件方面我们选用LOGO!替代继电器。该PLC的外部接线简单，只需要连接输入和输出。由于内部集成8种基本功能模块和26种特殊功能模块，利用LOGO!本身集成了编程能力，只需使用LOGO!面板上的键盘与屏幕，就可编写控制程序并可随时修改程序以及调整参数设置。
同时现场控制柜在压缩机旁环境比较恶劣，而LOGO!所具有的抗振性，以及很强的电磁兼容性（EMC），完全符合各项工业标准，能够应用于各种气候条件，满足B级噪音抑制要求，并且具备所有必需的认证，这也是我们选择LOGO!的一个主要原因。

西门子PLC模块产品硬件配置
在硬件方面我们根据系统I/O点数选择了2个LOGO! 12/24RC型PLC，4个LOGO! DM812/24R型数字扩展模块,1块LOGO! Power 24V/2.5 A电源和9个24VDC继电器，使用DIN导轨安装，由于现场部分设备为220VAC电源，继电器的作用是为隔离作用。

2套LOGO! 12/24RC型PLC，“PLC1”主要负责压缩机的自动带载和卸荷循环控制，“PLC２”主要负责压缩机启停联锁逻辑控制和油温控制。原仪表盘面三位切换开关、按钮、指示灯、蜂鸣器保留继续使用。PLC连接输入输出信号分布如（图一）。


西门子PLC模块软件开发
软件方面使用Siemens LOGO! Soft Comfort软件编写控制逻辑程序。使用LOGO!编程软件，只需在计算机上，通过简单的拖拽和连线功能，即可完成控制程序的编写。
在对C-503的原控制方案反复研究，根据设备及仪表现状与工艺人员多次研究分析后，我们在C-503原设计自动控制方案基础上进行了重新设计，主要有以下四个方面的变更。

现场压力开关、温度开关的延时功能
改由PLC内部控制逻辑中实现，这样以后可使用普通防爆压力开关和温度开关替代。

增加启动强制卸荷控制
因为压缩机启动时如果在100 %载荷状态，会引起电动机超负荷，所以启动后30秒内强制C-503压缩机在33%载荷下运行。见（图二）主要通过B22延时功能块实现定时。

增加卸荷循环控制
由于卸荷电磁阀和气缸是成对的，使有的气缸在33%至100 %载荷下一直工作，而有的气缸只在100 %载荷下才工作，在设备老化的情况下，常常因为一两个气缸的损坏而造成停机检修。卸荷循环控制是根据压缩机载荷在66%和33%时，按时间、按顺序把控制各卸荷电磁阀，使几个气缸轮流工作。如（图二）由B01、B02、B03三个延时功能块控制卸荷电磁阀SOV-5623、SOV-5624、SOV-5625的卸荷时间。即33%载荷时，只有一对气缸工作，8小时切换一次。66%载荷时，两对气缸工作，16小时切换一次。


润滑油自动加热控制
由于C-503只在夏季运行，因此在控制方案中去除了原设计润滑油自动加热控制。经过重新设计的控制方案编写成控制程序后,使用LOGO! Comfort_V3软件的离线仿真功能模拟现场控制，经反复测试没有问题。通过专用PC电缆下装到LOGO!中。

西门子PLC模块应用体会
LOGO!与继电器相比有无可比拟的优势，我们在设计时充分发挥了LOGO!的优势，将以前继电器难以实现的控制过程在PLC上轻松实现，对C-503压缩机原控制系统的多项缺陷进行了完善。
但一套控制系统的好坏、仪表设备的与否不一定是主要因素，在系统设计时充分了解工艺控制过程和操作要求，密切同工艺人员联系了解工艺设备的实际情况，设计出完善的仪表控制方案才是关键的，LOGO!的采用是这一控制方案得以实现。本次改造的效果超出了甲方工艺人员的预期，受到高度评价。