前言
撫順乙烯化工有限公司空分裝置空壓機防喘振控制系統原來采用FOXBORO盤前二次表來實現，并采用繼電器實現其相關聯鎖邏輯功能，實現手段不僅落后，維護工作量大，而且還經常出現原因不明的意外停車，防喘振控制系統運行也不理想。該裝置原控制系統發生爆炸事故之后，現在采用美國GE Fanuc公司的90-30雙機熱備型PLC來實現空壓機的防喘振功能和機組聯鎖保護，使用觸摸屏來實現監視和操作功能。現在不僅操作直觀方便、停車原因明確，也使空壓機的防喘振系統設計更加完善，機組運行更加平穩。
空壓機工藝簡介
撫順乙烯空分裝置采用法國空氣液化公司的專利，該裝置以空氣為原料，經過過濾、壓縮、凈化、精餾、蒸發等工序，最后分離出產品氧氣和產品氮氣。吸入的原料空氣經過濾后除去灰塵和雜質，過濾后的空氣由空氣壓縮機K601進行壓縮，加壓后送往下游凈化崗位。空壓機K601系離心式壓縮機，由電機帶動，分兩級壓縮，兩級分置于電機兩側即K601A和K601B。空壓機K601設計流量為31500 Nm3/h，功率為3200kw，轉速為1450rpm,由法國蘇爾壽（SULZER）公司制造。
喘振現象的產生
壓縮機在工作過程中，當入葉輪的氣體流量小于機組該工況下的最小流量（即喘振流量）限時，管網氣體會倒流至壓縮機，當壓縮機的出口壓力大于管網壓力時，壓縮機又開始排出氣體，氣流會在系統中產生周期性的振蕩，具體體現在機組連同它的外圍管道一起會作周期性大幅度的振動，這種現象工程上稱之為喘振。
喘振是離心式壓縮機的固有特性，當發生喘振時需采取措施降低出口壓力或增大入口流量，盡量降低喘振時間。為了確保壓縮機穩定可靠地工作，防止用量波動發生喘振，該裝置設計了防喘振放空閥，當下游工藝設備空氣用量減少或壓縮機出現喘振時，可由放空閥減量放空來平衡。
防喘振方案的實施
a、防喘振控制系統描述
1． 系統結構
本系統采用GE Fanuc 9030 PLC 作數據采集和控制，為了保證系統的可靠性，控制部分采用雙機熱備結構，電源、CPU、通訊模塊和通訊總線、以太網通訊模塊等都是冗余的，通過GBC網絡通訊模塊與雙機熱備軟件共同起作用，從而實現雙機熱備功能，保證系統的高可靠性。
數據采集部分配置兩層10槽機架，第一層為帶CPU的10槽I/O機架，另一層為隸屬于第一層機架的10槽I/O擴展機架，兩層機架之間通過擴展電纜進行連接和通訊。雙機熱備部分與數據采集部分利用Genius Bus Controller (GBC)網絡通訊模塊通過Genius雙總線進行數據的通訊與傳輸。
現場的各類模擬信號、電磁閥閥位回訊和報警接點信號、PLC輸出到現場電磁閥的起停信號等均通過端子排與PLC I/O模塊相連，實現數據的采集和控制。
上位機監控系統硬件選用觸摸屏，操作系統為WINDOWS NT 4.0，運行的監控軟件為基于WINDOWS NT 的CIMPLICITY Server版（700點），來實現監視和操作功能。這臺監控站即可以作為工程師站用來組態各類畫面，又可以作為操作站便于操作人員進行操作和監視。同時它又是一臺服務器，本系統的全部數據均存儲在此服務器的硬盤中，在此基礎上，可以進行進一步的數據處理和存取操作。上位機（通過網卡）和PLC（通過以太網通訊模塊）之間使用通用的標準10M以太網進行通訊連接。
2．系統的優化
為了使PLC能夠快速執行PID算法，并實時刷新計算輸出，我們選用PLC 9030中的高檔模塊CPU351來完成。利用PLC編程軟件LogicMaster提供的梯形圖功能，來實現防喘振算法和相關聯鎖邏輯功能。
現場導致壓縮機停車的條件很多，在控制系統改造前還經常出現原因不明的意外停車,此次改造，我們在軟件中增加聯鎖停車事故第一信號的捕獲功能，使壓縮機停車原因具體、明確，便于事故分析，收到很好的效果。
為了便于現場操作和維護，將PLC硬件和工藝操作用的觸摸屏均安裝在防爆控制柜上，將防爆控制柜安裝在壓縮機附近的現場操作室里。
b、防喘振控制系統的特點
PLC系統選用GE Fanuc的9030系列控制系統，性能優良，性價比高。
PLC系統具有雙機熱備功能，實現PLC主機冗余、電源冗余、通訊模塊和通訊總線冗余，主機、從機可無擾動切換，增加了系統的可靠性。
上位機與PLC之間通過10Mb/S的高速以太網ETHERNET實現數據的采集和傳輸，保證數據傳輸的高速、可靠。
系統具有強大的通訊功能，支持多種通訊總線協議，具有開放的網絡結構，可與其它廠家的PLC和DCS進行通訊。
系統具有容錯能力和強大的自診斷功能。
PLC的微處理器選用高性能的INTEL處理器，系統運行速度高，可達0.22ms/K指令。能快速執行PID算法，并實時刷新計算輸出。
PLC具有功能強大的梯形圖編程軟件LogicMaster，可實現防喘振算法和相關聯鎖邏輯功能。
聯鎖停車事故第一信號的捕獲功能。
結束語
新的防喘振控制系統自投用后，運行效果一直很好，壓縮機沒有發生喘振現象，壓縮機停車原因明確，機組運行更加平穩，達到了設計要求，取得顯著的經濟效益。
