气柜操作手册.doc

20000m3气柜控制系统说明书内蒙君正能源化工20000m3橡胶膜密封干式气柜自控系统操作说明书（1.0）版中建七局安装工程有限公司2012-05目 录1引言11.1编写目的21.2背景22总体设计32.1系统配置42.1.1控制系统配置42.1.2操作台工控机系统配置52.1.3变频柜系统配置62.1.4低压配电系统配置62.1.5现场仪表系统配置62.1.6监控管理计算机软件功能72.2系统配置图93上位机系统操作使用说明93.1流程图画面103.1.1加压机房部分有如下内容：113.1.2气柜部分：123.1.3抽排放站及进站总管部分：133.1.4阀门控制窗口143.2趋势曲线163.2.1曲线选择菜单173.2.2 趋势曲线窗口183.2.3标尺数据窗口203.2.4归档数据窗口203.3报表打印203.4报警显示窗口233.5操作员登录263.6参数设定263.7加压机操作274故障排除295操作员基本要求296参阅资料307售后服务30291引言1.1编写目的本说明书旨在指导储配站操作、维护、保养人员对储配站自控系统及现场仪表设备的日常运行、维护、保养等操作。帮助操作人员迅速熟悉储配站系统的工艺流程及基本的操作过程。储配站操作人员需要具有Windows操作系统基本操作能力，并且经过本说明书培训并且合格后允许其对储配站设备的操作。未经培训的人员严禁对设备设备进行任何操作。否则，会出现对设备的损坏和人员的伤亡。1.2背景该项目是为瓦斯发电厂二期工程提供稳定的发电瓦斯气源的工程，该储配站包括20000m3储气气柜一座，加压站1座（包括2台加压机），中央控制室一座。其中，中央控制室是该储配站的核心，担负着现场仪表数据的采集，瓦斯浓度及压力等参数，加压站加压机及抽排放站内EV101、EV103、EV104、EV105四个阀门的连锁控制，并主要承担着二期电厂输、备、送的任务。该项目由天津市华北市政设计院设计，由河北冶建集团第二分公司总承包，我公司承担其现场仪表及控制系统的二次设计及安装、调试工作。2总体设计本储配站主要用于矿井下瓦斯气高于30%情况下储存，调整用户压力的功能。本系统按照中国市政华北设计研究院的设计采用Siemens公司S7-300系列PLC进行现场仪表数据的采集和对现场设备的控制。本控制系统采用CPU冗余和电源冗余，防止出现CPU死机或意外断电等情况对生产的影响，避免出现对现场设备的失控，而造成人员的伤亡或设备的损失。该系统自备一套UPS电源以防止出现突然断电而导致上位机数据的丢失。本设计采用PLC、仪表、柜内设备独立供电，防止了不同设备之间的干扰问题。本系统分为PLC柜控制系统，仪表柜系统、加压机变频控制柜系统和上位机操作系统。PLC控制柜主要功能是对现场数据的采集、阀门和加压机排风系统的连锁和对加压站出口压力进行玺先进的PID调节，使气量满足设计压力。仪表柜功能对现场的各种仪表信号，传送给PLC，并且对一部分阀门进行手动开关阀控制。变频控制柜主要对加压机房罗茨风机进行变频调节，使其出口压力满足用户需求。上位机操作系统主要实现对现场仪表数据的采集归档，趋势分析，报表打印、超限报警等功能。为整个控制系统提供一个人机接口。2.1系统配置根据中国市政华北设计研究院的系统设计，该气柜储配站系统包括以下四部分内容：控制柜系统、操作台上位机系统、变频柜系统、现场仪表系统。控制柜系统是整个储配站项目的核心中枢，承担着整个储配站的控制任务，操作台上位机系统为控制系统提供了人机操作界面和监控界面，变频柜系统通过控制柜系统的传送的信号控制罗茨风机的转速，从而精确控制罗茨风机出口的压力值。现场仪表系统为控制柜系统提供现场的数据。控制柜系统操作台上位机系统变频柜控制系统现场仪表系统加压机采集数据显示操作控制频率控制转速2.1.1控制系统配置控制系统包括：冗余电源系统、双CPU和以太网模块冗余系统、双Profibus-DP系统、I/O模块单元系统、浪涌保护系统和柜体。根据中国市政华北设计研究院的设计要求，我公司采用西门子S7-300PLC双CPU冗余，每个CPU模块上单独配备一路供电电源、一路以太网通讯模块，以保证控制系统永不瘫痪，保证了系统的稳定运行。在I/O模块上采用电源冗余模块，保证了I/O模块的稳定运行，和实时传递数据。在柜内电路设计上，根据我公司以往的设计经验，对进入柜内的强电均采用继电器隔离，以防止误接线而导致控制模块的损坏。并且，在给现场仪表供电使用单独的开关电源模块，有效地降低了其它设备对仪表信号的干扰，保证了采集数据的准确和稳定。另外，根据该控制系统地处山区，海拔较高，在该地区多雷击发生，因此，控制柜在设计上进行了防雷保护，从现场进入柜内的接线都串接浪涌保护模块，对控制柜内的控制模块、电源及控制元件进行了有效的防雷保护，以避免用户的财产损失，我公司选用了国际顶级优质的防浪涌系统（包括英国MTL公司和美国NTI公司的信号、RTD和电源浪涌保护器），可以有效地预防雷击对系统器件的损坏而造成的损失。在控制柜柜体设计上，我公司均采用优质厚钢板做为壳体的材料，并且做好了良好的接地，有效降低了外界电信号对柜内元器件的干扰，增加了柜内器件的保护强度。2.1.2操作台工控机系统配置操作台工控机系统包括：控制室操作台、工控机、显示器、惠普打印机。根据中国市政华北设计研究院的设计要求和我公司的以往施工经验，选用了钢制操作台，钢制操作台具有美观、使用寿命长等特点。工控机选用先进的台湾研华工控机和Dell显示器，有效防止上位机系统的瘫痪而造成的数据丢失等情况地发生。在操作系统上选用微软最稳定的操作系统Windows2000系统，在上位机监控软件上我公司选择西门子公司的WinCC软件，可以完美的配合S7-300PLC系统，方便得上传、记录数据，显示超限报警和曲线。能够快速准确的参与PLC的控制。使得该系统得到简化和优化。2.1.3变频柜系统配置该系统包括变频控制柜，丹佛斯变频器，变频器控制电路。根据中国市政华北设计研究院的设计要求，我公司选择丹麦的丹佛斯变频器作为加压机的控制器，该控制器有效地利用能源，降低能耗，精确的控制风机转速，以实现出口压力的PID调节。该变频器具有，故障报警，过流保护，实时数据上传，操作简便等特点。（详细说明参见变频柜图纸和变频器操作手册）2.1.4低压配电系统配置 根据中国市政华北设计研究院的设计要求，阀门电源箱我公司采用了施耐德公司的双电源自动切换开关和空气开关，这样的设计有效地保证了系统的稳定，防止因为突然断电而导致的系统失控地发生。2.1.5现场仪表系统配置在气柜储配站项目中，我公司根据中国市政华北设计研究院的设计要求采用国内外先进的仪表产品，包括：压力变送器、PT100铂热电阻、罗斯蒙特雷达物位计等国内外知名厂商产品，增加了现场数据的精度，为更好的完成现场数据的采集工作，使系统变得更加稳定。2.1.6监控管理计算机软件功能应用软件使用西门子的WINCC做上位机监控系统，在LCD上动态显示各监控点的实时运行情况、过程控制的运行趋势、各处理环节的压力、温度、流量等生产数据指标，使生产管理人员一目了然当前生产运行情况。具体功能如下：A、越限报警功能当一些重要位置的监控数据超过设定的参数时，应用软件会在LCD上显示报警信息、当前数据及报警设备的位置。监控管理计算机的LCD，无论显示总系统、分系统和单体设备工作时均在画面的下栏处显示故障登记表，使得操作人员随时随地都能系统的故障实况。B、参数设定功能参数设定有两大类。第一类是连续回路控制中的控制值设定。第二类是报警极限设定，报警极限主要为上、下限报警，这些都要加以设定和整定，而且要对设定和整定的值加以认可。对错误设定，超范围设定要加以屏蔽和送出“故障”信息，给监控计算机报警，要求立即改正。C、历史数据和运行趋势曲线的生成和显示功能趋势曲线可单条显示。也可归类组合显示最多可组合6条趋势曲线同屏显示，并用不同颜色表示。趋势曲线组显示，可由操作人员任意选择组合显示，能方便的查找某一时刻运行的相关量及相对变化关系。每条趋势曲线都设计有区期的放大镜功能。历史趋势曲线包括全部模拟量曲线，以便精确查阅某个时间内的趋势。可用光标查读某一时刻的实时数据。可以利用计算机的运算速度快，数据存储量大，运算功能强大和定时、逻辑判断等功能，优化出工艺参数，提供给管理者指挥调度。D、报表自动生成班报表、日报表、任意时间报表。并有灵活、方便的打印方式，自动记录生产设备及控制过程中出现的非正常现象和发生的时间、排除的时间能自动打印报表。有充分的、实时性的用户帮助功能，能进行实时数据和历史数据分析、处理、定期存、储存过程控制数据，特别是PID参数的优化数据。E、安全连锁控制功能安全连锁控制功能：活塞高度、速度和进气阀的连锁；活塞高度、速度与加压机的连锁。加压车间煤气浓度与轴流风机的联锁。加压机压差、出口浓度与加压机的起停的联锁。2.2系统配置图图2-1 系统配置图3上位机系统操作使用说明启动加压站上位机电脑后，将自动进入控制操作系统，该操作系统基于Windows运行环境，采用Siemens WinCC制作。进入系统后将作为最低操作权限进行对储配站进行监控。（见图3-1 上位机界面介绍）菜单条，实现主画面切换，操作员登陆等功能眉头，包括我公司信息，日期时间、报警消音和当前登录操作员等信息主显示画面，实现现场的实时监控，实时曲线分析和报表打印等操作图3-1上位机界面介绍在操作界面中，包括三部分：1.最上面是我公司的名称信息，日期、时间和操作员ID显示窗口，报警消音等。2.中间部分为瓦斯初配站的监控系统画面，操作员可在里面完成现场仪表的检测，和设备的控制。3.最下面的部分为画面切换菜单，可以完成画面的切换，以实现不同的操作（如：趋势曲线画面的切换、打印报表界面的切换等）。3.1流程图画面流程图画面，根据设计显示了瓦斯储配站的主要流程和数据的监测，包括三个部分：加压机房部分，气柜部分抽排风站和进站总管部分（见图3-2 流程图画面）。将鼠标停留到数据显示窗口或要操作的阀门上可以显示该设备的名称信息，当采集数据框出现闪烁时说明该仪表数据已经超限报警。当加压机电机出现闪烁的时候说明加压机正在运行状态，加压机变红的时候，说明加压机电机处于故障状态。抽排放站及进站总管部分气柜部分加压机房部分图3-2 流程图画面3.1.1加压机房部分有如下内容：见图3-3 加压机部分1. 对1#加压机和2#加压机的风机轴温进行监测；2. 对1#加压机和2#加压机的进出口压差及出口总管浓度、压力、温度进行监测；3. 对加压机的运行状态、停止状态及故障状态进行监测；4. 对1#及2#加压机变频器的电流、频率进行监测；5. 对加压机房内瓦斯气体泄漏监测；图3-3 加压机部分3.1.2气柜部分：见图3-4 气柜部分包括气柜参数的监测，气柜参数包括：气柜内温度、压力、气柜活塞高度、速度、柜容量和气柜外瓦斯气体泄漏监测等数据的监测；图3-4气柜部分3.1.3抽排放站及进站总管部分：见图3-5 抽排放站及进站总管部分图3-5 抽排放站及进站总管部分1抽排放站及进站总管部分包括以下内容：1.对进站总管的瓦斯浓度、温度、压力和流量进行检测；2.对抽排放站的四个电动阀门（EV101、EV103、EV104、EV105）进行手/自动状态显示及控制；2对抽排放站的四个电动阀的操作：将鼠标移动到想要操作的电动阀门的图标上，单击鼠标左键，会弹出电动阀控制窗口（见图3-6 阀门控制窗口），可以对阀门进行操作，详细说明见阀门控制说明。阀门控制窗口图3-6 阀门控制窗口3.1.4阀门控制窗口阀门控制窗口包括一下内容：（见图3-7 阀门控制窗口介绍）A 就地控制/自动控制状态指示灯；B 综合故障指示灯；C 上位机手动指示灯；D PLC控制开阀中、关阀中指示灯；E 开到位、关到位指示灯；F 上位机“手动/自动”切换按钮；G 开阀按钮；H 关阀按钮；I 停止按钮；J 退出控制界面按钮；ED阀门名称GFHGFFIGFJGFCBA图3-7 阀门控制窗口介绍1. 阀门控制操作首先，要将抽排放站的EV103、EV105的两个电动阀的电动阀控制箱“手动/停/自动”选择开关切换到自动状态，将EV101和EV104在仪表柜上的“手动/自动”选择开关切换到自动状态，否则上位机控制无效，上位机的“自动控制/就地控制”信号灯将显示就地控制，呈红色状态。四个阀门切换到自动状态后，上位机的“自动控制/就地控制”信号灯将显示自动控制就地控制，呈绿色红色状态。此时处于上位机控制状态，此时如果“上位机手动”指示灯处于白色状态时，说明阀门处于连锁状态，四个阀门的开闭由PLC控制开闭。阀门控制窗口上的“开阀”、“停止”、“关阀”等按钮均无效；此时上位机手动/自动切换按钮显示为“手动”此时将鼠标移动到上位机手动/自动切换按钮上，单击鼠标左键，上位机手动指示灯由白色转变为绿色，上位机手动/自动切换按钮显示为“自动”，现在处于上位机手动操作状态，可以进行手动的“开阀/关阀/停止”操作，单击“开阀”按钮阀门打开，单击“关阀”按钮阀门关闭，单击“停止”按钮阀门停止。处于上位机手动状态时，将鼠标移动到上位机手动/自动切换按钮（此时显示自动）单击鼠标左键，将切换为PLC连锁控制操作。2. 注意事项处于自动控制时阀门未连锁，检查是否处于上位机手动状态。3.2趋势曲线将鼠标移动到在菜单条中“趋势曲线”按钮，就进入了趋势曲线画面，在该画面中可以看到各个采集点的实时趋势和历史趋势（见图3-8 趋势曲线）。归档数据显示窗口标尺数值显示趋势曲线切换按钮曲线显示窗口图3-8 趋势曲线在趋势曲线画面中，左侧为各类曲线的切换按钮，右侧为趋势曲线的显示窗口（进入趋势曲线画面后初始显示气柜活塞高度曲线）。3.2.1曲线选择菜单在左侧按钮中单击想要显示的趋势画面的按钮，在右侧就将显示该数据的趋势图和归档数据。该菜单以树状显示分为：“2万立方米气柜”、“加压机房”、“进站瓦斯参数”、“出站瓦斯参数” （见图3-9 曲线选择菜单）。1. 2万立方米气柜在该项目下可以显示关于气柜的参数曲线：“活塞高度”、“活塞速度”、“柜体压力”、“柜体温度”、“瓦斯泄漏检测曲线”。2. 加压机房 在该项目下可以显示加压机房的参数曲线：“1#加压机温度”、“2#加压机温度”、“加压机压差”、“电机频率”、“电机电流”、“加压机房泄漏检测”。3. 进站瓦斯参数在该项目下可以显示加压机房的参数曲线：“进站瓦斯浓度”、“进站瓦斯压力”、“进站瓦斯温度”、“进站瓦斯流量”。4. 出站瓦斯参数在该项目下可以显示加压机房的参数曲线：“出站瓦斯浓度”、“出站瓦斯压力”、“出站瓦斯温度”。图3-9趋势曲线选择菜单3.2.2 趋势曲线窗口以活塞高度趋势曲线为例，趋势曲线窗口中包括标题栏、菜单栏、曲线显示窗口、状态显示窗口（见图3-10 趋势曲线窗口）。标尺状态栏趋势曲线显示窗口菜单栏标题栏图3-10 趋势曲线窗口1. 菜单栏在菜单栏中包括前翻、后翻页按钮、标尺按钮、放大趋势按钮、原始比例按钮、停止实时曲线按钮（见图3-11）。曲线窗口菜单停止更新曲线数据放大局部曲线jubuquxian后翻至最近更新的数据后翻一页前翻一页前翻至最早趋势曲线还原放大曲线标尺按钮图3-11 曲线窗口菜单2. 曲线显示窗口曲线显示窗口中纵坐标为监测参数的坐标单位，横坐标为时间坐标，每一屏能够显示2个小时的参数曲线。在曲线显示窗口中，可以用鼠标拖动曲线标尺，在标尺窗口中即可显示当前时间标尺对应的参数值（详见曲线标尺窗口）。3.2.3标尺数据窗口标尺数据窗口包括趋势曲线的名称、当前时间标尺对应的监测点的数值（见图3-12 标尺窗口）。有助于分析数据，得出正确的结论。图3-12标尺窗口3.2.4归档数据窗口归档数据窗口包括标题栏、菜单栏、数据显示窗口（见图3-13 归档数据窗口）。该窗口可以显示当前更新数值和历史记录。图3-13 归档数据窗口3.3报表打印在画面底下菜单条上单击“报表打印”按钮，即进入报表打印界面。在该界面中，可以打印气柜储配站系统的所有采集数据（见图3-13 报表打印界面）。在报表打印窗口上方是固定格式报表的打印选择窗口，可以在其中选择打印班报表、日报表和任意时间报表。在这三种模式下都可以打印“气柜数据报表”，“1#加压机报表”，“2#加压机报表”，“综合报表”，“泄漏检测报表”。图3-13 报表打印界面1.班报表（见图3-14 班报表）3-14 班报表在该选项上，“早班”、“中班”、“晚班”选择框为可选择状态，可以在交班的时候可以打印交班前8个小时的数据值，并且在打印报表的最后打印上当前数据属于哪个班的数据。在日报表或任意时间报表时，“早班”、“中班”、“晚班”为不可选择状态。通过选择气柜数据报表等按“打印”按钮后可以出现报表预览窗口（见图3-15 报表预览窗口）。可以预览当前报表打印结果，确认为想要打印的报表后，可以预览窗口中的“打印(P)”按钮，输出到打印机，打印出想要打印的报表。图3-15 报表预览窗口注：要想报表能够输出到打印机，必须将所使用的打印机设置为默认打印机，详细设置方法见Windows使用说明。2.日报表（见图3-16 日报表）图3-16 日报表选择“日报表”后，“早班”、“中班”、“晚班”选择项不可用，可以打印“气柜数据报表”、“1#加压机报表”、“2#加压机报表”、“综合报表”、“泄漏检测报表”从当前时刻向前推24小时的数据报表。3.任意时间段报表（见图3-17 任意时间报表1）图3-17 任意时间报表1 当选择“任意时间报表”时，“打印时间范围”输入框将被激活（见图3-17），可以在第一行输入想要打印报表的起始日期、时间（如：2008-02-03 12:55:35）（见图3-18）。图3-18 任意时间报表2 在“打印时间范围”第二行输入想要打印报表的结束日期、时间（如：2008-03-28 12:00:00）（见图3-19）。图3-19任意时间报表3注意：在日期和时间之间需要空一格，否则无法输入时间日期。3.4报警显示窗口在PLC采集的数据出现超限时，会发出声光提示，并向上位机输出报警提示（见图3-20 报警）。在上位机屏幕眉头上会显示消音按钮并且弹出报警列表，需要操作员进行确认，并作出相应的处理措施，以免造成不必要的损失。报警窗口消音按钮图3-20 报警1.报警窗口图3-21 报警窗口报警窗口分为菜单按钮，报警消息显示窗口，状态栏在菜单按中包括“显示消息列表”、“显示短期归档列表”、“显示长期归档列表”、“显示第一条消息”、“显示最后一条消息”、“显示下一个消息”、“显示上一个消息”。在“显示消息列表”按下时，会出现“确认消息”和“确认所有消息”按钮（见图3-22 报警消息窗口菜单）。图3-22 报警消息菜单2.报警消息记录图3-23 报警消息记录报警消息记录中包含报警出现的日期、时间、报警消息文本、错误点当前值、确认状态、用户名信息。在报警消息记录中，显示当前出现的报警值，未经确认的报警为红色字体显示，经过操作员确认的报警为绿底白字，在确认状态栏中以“*”表示确认。用户名显示的是当前操作员的名称。当报警状态解除的时候，报警消息自动消失。需要在未报警时调出以往报警记录时，可以鼠标左键单击画面底下菜单条中的“显示报警消息”按钮，也可以将报警消息窗口调出，可以翻看以往的报警记录。3.5操作员登录在操作界面底部选择“重新登录”按钮，单击鼠标左键，弹出操作员登录对话框（见3-24 操作员登录对话框）。图3-24 操作员登录对话框在登录对话框中，在“登录”中输入操作员ID，在“口令”中输入操作员密码，单击确定按钮即可完成操作员登录。不同的操作员有不同的操作权限，如工程师操作员具有修改参数等权限。基本操作员只有基本操作的权限。在工程师权限中可以对操作员进行管理，包括新建操作员，修改操作员密码等。在操作员交接班的时候，可以按“退出登录”按钮，退出上一班的登录，下一班可以按“重新登录”的按钮，进行下一班的登录。3.6参数设定在工程师权限下（见操作员登录章节），在画面底下菜单条中单击鼠标左键选择“参数设定”即可进入参数修改界面（见图3-25 参数修改界面）。在该界面上可以进行所有参数的上下限值的修改，以保证生产的正常进行。图3-25 参数修改界面3.7加压机操作当操作员登录之后，可以对加压机进行操作，单击画面底部菜单条中的“1#加压机”或“2#加压机按钮”可以进入加压机操作界面（见图3-26）。1 界面介绍在该界面界面最上面为控制器名称：“1#加压机控制器”或“2#加压机控制器”。下面为各个加压机的检测参数值（包括频率反馈，电流反馈，加压机轴温反馈，加压机进出口差压反馈）。状态指示灯（包括“运行/停止/故障”指示灯，在运行状态时为红色，显示为“运行”，停止状态时为绿色，显示为“停止”，故障状态为黄色，显示为“故障”）。启动、停止按钮、自动调节按钮、PID参数设定按钮。PID调节给定值、反馈值和手动调节值输入框。退出控制器按钮。图3-26 加压机控制窗口2 操作说明当加压机操作柱选择开关打到自动状态时，可以在加压机控制器鼠标左键单击“启动”按钮启动加压机。在任何情况下，都可以通过加压机控制器进行停止加压机。在需要出口总管压力稳定到一个压力值得情况下，我们就要使用加压机的PID调节。具体操作是：首先在给定值输入框中，输入想要输出的压力值。然后启动加压机，此时加压机处于“手动调节”模式，在手动调节值下修改相应的手动调节值（0-100%从小到大一点点地修改），使出口总管