西门子PLC在聚酯PTA输送中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 西门子 PLC 在聚酯 PTA 输送中的应 用 摘要：某聚酯 PTA 输送装置原 控制系统采用西门子 S5 系列 PLC，由 于系统投用时间较长，逐渐进入设备的 故障高发期，给装置的平稳运行留下了 安全隐患。成功以西门子 S7-400H 替代 S5 对聚酯 PTA 输送系统进行改造，大 幅降低了聚酯装置断料停产的风险隐患， 同时也为其他 S5 系统的升级改造积累 了宝贵的经验。 中国论文网 /8/view-12923698.htm 关键词：PLC ；自动控制系统； 聚酯 PTA 输送；组态 中图分类号：TH715.1 文献标识 码：A 文章编号：1007-9416（2017） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 03-0018-02 某石化企业聚酯 PTA 输送装置 原控制系统采用西门子 S5 系列 PLC， 是西门子公司上世纪九十年代产品，由 德国 ZIMMER 公司设计集成。由于系 统投用时间较长，逐渐进入设备的故障 高发期，给装置的平稳运行留下了安全 隐患，决定对整套 S5 控制系统进行升 级改造，由西门子 S7-400H 冗余控制系 统所替代。 1 PTA 输送工艺流程 聚酯装置引进德国吉玛公司技术， 原料为 PTA、EG，连续生产 PET 熔体。 PTA 是由上游 PTA 工厂经氮气输送系 统送入两个 PTA 储存料仓，再由 PTA 储存料仓分别送到两条缩聚生产线的 PTA 日料仓。 PTA 输送系统由氮气密相输送， 非连续的供给 PTA 料仓，氮气再经过 过滤器返回到循环系统。输送 PTA 用 的氮气可以循环使用，压力降低或氧含 量超标时，氮气缓冲罐会自动给系统充 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 气或置换氮气，以保证系统压力和氧含 量指标正常。如果氮气管线上氧含量指 示仪超过 4%，系统报警并用新鲜氮气 进行置换；如果氮气管线上氧含量指示 仪超过 6%，联锁停止 PTA 输送系统。 2 原控制系统存在的问题 （1）PTA 输送装置控制系统采 用 S5-135U PLC，是西门子上世纪 90 年代产品，大多数 S5 模块目前已经不 再生产，S5 系列正逐步退出市场，备 件价格昂贵、部分备件已停产。 （2）系统连续运行多年，元器 件老化，电源模块、IO 卡多次出现故 障，严重影响系统的正常运行。 （3）原系统经过多年运行和几 次局部更新后，没有完善、准确的图纸 资料，PLC 逻辑程序也需要完善和优化。 （4）操作计算机老化，经常死 机，HMI 软件采用 WINCC4.0，与现有 操作系统、上位软件无法兼容，需要更 新硬件、操作系统和 HMI 软件。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 （5）PLC 机柜接线散乱，许多 接线标识已经无法识别，给日常维护和 故障处理造成了很大困难。 （6）机柜内其他电子元件如安 全栅、继电器、温变等已到使用年限， 故障率较高，严重影响系统的安全性和 可靠性。 3 系统改造方案及软硬件配置 3.1 系统改造方案 由于聚酯 PTA 输送为化工生产 的关键装置，一旦停运将会造成聚酯装 置断料停产，首先要考虑改造后系统的 安全性、可靠性，同时要尽可能节约投 资，根据以上原则，本次改造利用原控 制系统机柜，保护性拆除原机柜内 S5 系统硬件（作为其他 S5 系统备件） ，在 原机柜内安装、集成一套西门子 S7- 400H 冗余控制系统，新上两台操作站， 其中 1 台兼工程师站。 3.2 系统配置 3.2.1 控制器 本次改造选用西门子 S7-400H 冗 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 余控制系统，电源、控制器、通讯卡为 冗余配置，S7-400H 系统是西门子提供 的最新冗余控制系统，具有高可靠性、 安全性等特点，通过将发生中断的单元 自动切换到备用单元的方法实现系统的 不中断工作。 3.2.2 I/O 扩展 考虑系统的经济性，采用 ET200M 分布式 I/O 系统。 ET200M 使 用 S7-300 可编程控制器的信号模块， 功能模块和通讯模块进行扩展，适宜与 冗余系统一起使用，性能稳定、扩展性 强。 3.2.3 继电器、安全栅 由于原来型号已停产，本次利用 原有机柜，考虑到机柜内安装空间，选 用菲尼克斯超薄继电器，安全栅选用 MTL5541 系列。 3.2.4 HMI 软件 原系统 HMI 软件为 WINCC4.0， 本次改造更新操作站后选用 WINCC7.0，便于对原项目上位机程序 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 进行移植和修改，操作界面与原系统一 致，操作人员不需经过培训即可熟练使 用。 4 项目实施 在项目实施中，做了以下工作： 4.1 升级前的准备工作 系统停机前下载原 S5PLC、HMI 程序进行解读分析，弄清原系统每一个 IO、每一条逻辑程序、每一个变量的使 用情况，参考原系统接线图和机柜内实 际接线绘制新系统（S7-400H）的机柜 接线图。为了保证新 S7 系统和原有的 S5 系统的地址必须一一对应，对照程 序和图纸，逐个对每个地址进行检查和 确认。 4.2 现场集成 设备停运后，保护性拆除机柜内 原有 S5 硬件，根据新的机柜设计图纸 安装集成 S7-400H PLC 硬件及附件，将 现场仪表信号接入 PLC 机柜。 4.3 硬件组态 按照原系统的地址表组态 S7 硬 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 件，即 S7 中通道地址与 S5 相同，这样 方便新系统进行程序转换。 4.4 软件编程 将 S5 程序用 CONVERTEING 软件进行转换，一般的程序即可升级为 S7 程序，其中一些特殊的 S5 程序需自 行编写，如模拟量读取，PID，CP524 通讯等。在程序转换过程中需要了解 S5 与 S7 在功能块、数据类型、数据格 式、寻址等方面的差别，并据此对转换 后的 S7 程序进行部分修改。修改特殊 S5 程序，如 S5PID 程序为 OB251，在 OB13 中调用，我们使用 S7 的 FB41 代 替并在 OB35 中调用。值得注意的是 S5PID 数据块的手动默认是 FLASE，而 FB41 的数据块默认为 TURE。修改 CP524 的通讯程序。更新为 CP341 的 FB80。 S5 转为 S7 后功能块描述如图 1 所示。 4.5 重新组态画面 参考原 S5HMI 监控界面，根据 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 新编 S7-400H 程序，重新组态 HMI（WINCC7.0） ，并使新系统 HMI 操作界面与原系统保持一致，操作人员 能够立刻熟练使用。 4.6 现场调试 PTA 输送 PLC 的主要程序为顺 序控制，联锁逻辑较多，原 S5 程序经 过转换后，许多程序无法正常运行，需 要根据工艺的控制要求，重新修改和优 化程序，逐台设备进行单体测试，确保 每台设备的联锁逻辑安全可靠，设备运 行状态正确，在此基础上对 PTA 输送 的顺序控制进行联动调试，经过反复调 试后，整套设备能够按照工艺要求的步 序正确运行，动作正确。 PTA 输送系统的 PID 控制在 HONEYWELL DCS 上实现，PLC 为从 站，DCS 为主站，PLC 的数据经过 CP 341 以 MODBUS 协议与 DCS 通讯。考 虑到 DCS 程序的安全性，DCS 不能做 任何修改， 是本次改造的一个难点。 由于没有确切的资料无法得知 DCS 通 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 讯地址，经过反复测试，确定了 PLC 与 DCS 的通讯地址对应关系，经过在 PLC 上测试，最终核准了 DCS 的通讯 数据地址，PLC 的数据成功接入 HONEYWEL