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研華PAC在某可燃氣 體報警器項目改造上的應(yīng)用

時間:2009-04-02 19:18:58來源:hesp

導(dǎo)語:?GDS(有毒有害氣體檢測系統(tǒng))包括可燃氣體報警器和硫化氫報警器等,是保障人身安全的安全設(shè)備,在工廠里起著舉足輕重的作用。目前多采用二次表-報警器進行報警顯示。
0、引言   GDS(有毒有害氣體檢測系統(tǒng))包括可燃氣體報警器和硫化氫報警器等,是保障人身安全的安全設(shè)備,在工廠里起著舉足輕重的作用。目前多采用二次表-報警器進行報警顯示。   某罐區(qū)有可燃氣體報警器10臺,硫化氫(H2S)報警器10臺,由于導(dǎo)線距離長,且采用的是24芯電纜,在線間形成電容性積累電荷,造成信號干擾,使報警器的二次表因受干擾頻繁產(chǎn)生錯報,無法正常使用。   由于罐區(qū)覆蓋面積大,所以信號導(dǎo)線多且雜,而且與220V儀表供電線敷設(shè)在同一槽線盒。其中距離較遠的幾十臺報警器的二次表因而受干擾產(chǎn)生錯報,具體有兩種表現(xiàn)形式:一是頻繁產(chǎn)生誤報,即一次表指示不超標(biāo),但二次表出現(xiàn)高報;二是聯(lián)報,即一臺一次表測得高報信號,卻引起多臺二次表顯示高報,干擾了正常的生產(chǎn)。   可燃氣體報警器的信號線不是屏蔽導(dǎo)線,且沒有為它單獨敷設(shè)槽線盒,是導(dǎo)致問題的根本原因。由于現(xiàn)場不能準確判定干擾源,全部更換導(dǎo)線工程量大,投資高。如下圖所示:
[img=546,380]http://cms.cn50hz.com/files/RemoteFiles/20090204/428848001.jpg[/img]
圖1 報警器干擾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
  但是,全部更換導(dǎo)線浪費大,工程量大,且罐區(qū)現(xiàn)場動火危險性高。因此需要摸索一套工程量小的修補方案來解決問題,保護前期投資。   1、改造方案選擇   方案一:全部更換受干擾的信號線。重新布槽線盒,更換多線電纜為三芯電纜,每塊一次表單獨一根電纜。   方案二:離現(xiàn)場150米處有一間消防泵房,將20臺表的信號線引到泵房,在泵房內(nèi)安裝一臺PAC,轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號集中傳送到主操作室,泵房到主操作室只需要拉一根光纜,形成現(xiàn)場數(shù)字通訊系統(tǒng)。   費用概算如下表:
[img=324,406]http://cms.cn50hz.com/files/RemoteFiles/20090204/428848002.jpg[/img]
  評估:因為光纜不怕電磁干擾,所以不受線間干擾影響也能解決問題。但泵房環(huán)境對PAC提出嚴格安裝條件:出于安全考慮,必須要將數(shù)采控制器和卡件置于隔爆箱內(nèi)。但密封的隔爆箱散熱性能差,夏季高溫可能會超出PAC的工作溫度范圍。   方案三:以上兩種改造方案都需要更換電纜,所使用的信號都必須經(jīng)過二次表轉(zhuǎn)換,且顯示為接點信號,不易觀察具體報警值,很不直觀。   因此,更換一次表為能輸出4~20mA電流信號的模擬表,20臺共花費14萬元。同時,不用二次表顯示,模擬信號直接通過原24芯電纜進入主操作室,接入PAC中,用工控機作為上位機顯示數(shù)據(jù)。由于電流信號抗干擾性比接信號強,再加上數(shù)采控制器的濾波抗干擾特性,應(yīng)該能解決信號干擾問題。   評估:此方案避免更換電纜的巨大工作量,而且從質(zhì)的方面升級了系統(tǒng),大大提高了測量的可靠性和自動化水平。但投資較大。   方案四:更換一次表為能輸出4~20mA電流信號的三線制模擬表,仍用原24芯電纜。由于每臺一次表由四線改為三線,則可將空余出來的一根電纜線作為屏蔽線進行接地處理,讓其不要產(chǎn)生多余的電荷從而造成干擾。   另外,在主操作室加裝1臺20A直流穩(wěn)壓電源來給一次表供電,增大了供電功率,進一步提高了穩(wěn)定性。   費用概算如下表:
[img=252,223]http://cms.cn50hz.com/files/RemoteFiles/20090204/428848003.jpg[/img]
  評估:此實施方案不用二次表作為顯示設(shè)備,節(jié)省費用20X0.4萬=8萬元。 2、方案驗證   綜合分析認為,方案四最佳。這套方案不但完全利用了現(xiàn)有的電纜線,還把信號的質(zhì)量全面提高了,更重要的是這個方案是節(jié)省錢的(8-4.2=3.8萬元)。但其有效性需要實驗證明。   如果方案四不理想,那方案三同樣也不適用。   如果方案四失敗,考慮驗證方案二,但要解決PAC的防爆問題,用隔爆箱則帶來散熱問題。   其它三種方案都無法解決問題時,就只有按方案一實施改造。   2.1、方案四系統(tǒng)配置   PAC的硬件選用研華公司的PAC控制器ADAM-5550KW,模擬量采集比較多,此系統(tǒng)在我廠已有多套應(yīng)用,以其運行穩(wěn)定成為我們的首選產(chǎn)品。也因為這臺控制器的處理能力比較強,為將來罐區(qū)所有的儀表(包括油位、溫度、流量等計量值)改造也做好了系統(tǒng)容量的準備。   由于監(jiān)控需要人機界面(HMI)軟件選用開物2000,這是一套國產(chǎn)軟件,在石化行業(yè)有較多應(yīng)用,在我廠也有多套在用,它有專門針對ADAM-5550KW控制器開發(fā)的驅(qū)動程序。因為研華公司的ADAM-5550KW控制器運行的是WinCE操作系統(tǒng),所以這次系統(tǒng)改造中我們暫時還是采用一臺研華工控機來運行開物2000的組態(tài)軟件。待以后有時間時再將組態(tài)軟件移植到控制器中運行,直接接顯示器就可以了。這樣能省掉一臺工控機的費用。 3、PAC簡介   PAC (Programmable Automation lController,可編程自動化控制器) ,是由ARC咨詢集團的高級研究員Craig Resnick提出的,定義如下: [list][*]具有多重領(lǐng)域的功能,支持在單一平臺里包含邏輯、運動、驅(qū)動和過程控制等至少兩種以上的功能。[*]單一開發(fā)平臺上整合多規(guī)程的軟件功能如HMI及軟邏輯, 使用通用標(biāo)簽和單一的數(shù)據(jù)庫來訪問所有的參數(shù)和功能。[*]軟件工具所設(shè)計出的處理流程能跨越多臺機器和過程控制處理單元, 實現(xiàn)包含運動控制及過程控制的處理程序。[*]開放式、模塊化構(gòu)架,能涵蓋工業(yè)應(yīng)用中從工廠的機器設(shè)備到過程控制的操作單元的需求。[*]采用公認的網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準及語言,允許不同供貨商之設(shè)備能在網(wǎng)絡(luò)上交換資料。 [*]  使用軟邏輯PAC控制器的優(yōu)點:   1、強大的PC-BASED 功能:
    [*]大容量的存儲能力[*]眾多方便、靈活的通訊端口[*]強大的浮點、數(shù)學(xué)運算能力[*]復(fù)雜的控制算法(模糊控制)[*]強大的軟件功能,方便增加功能庫[*]內(nèi)嵌的低成本以太網(wǎng)
  2、編程軟件:
    [*]多任務(wù)架構(gòu)[*]國際通用編程標(biāo)準IEC61131-3,[*]同時支持五種語言編程:梯形圖、功能塊、ST、IL、SFC等,[*]編程快速上手,無擾切換
  PAC軟邏輯控制器—ADAM-5550KW
[img=442,159]http://cms.cn50hz.com/files/RemoteFiles/20090204/428848004.jpg[/img]
    [*]CPU AMDGeode GX533(GX2)[*]I/O 能力8槽[*]LED 指示燈電源、CPU 和通訊[*]內(nèi)存128 MB DDR SDRAM,帶 512KB電池備份[*]1xCompactFlash 卡(內(nèi)部)[*]操作系統(tǒng)Windows CE 5.0[*]實時時鐘有[*]看門狗定時器有[*]通訊協(xié)議Modbus/RTU 和 Modbus/TCP[*]最多節(jié)點數(shù)32[*]媒體帶RJ-45接口的2X 以太網(wǎng)接口[*]傳輸速率10M/100M bps (10/100 Base-T)
[img=580,173]http://cms.cn50hz.com/files/RemoteFiles/20090204/428848005.jpg[/img]
  現(xiàn)場信號直接連接到AI卡ADAM-5017的端子上,用ADAM-5550KW采集到信號值并進行處理后,將數(shù)據(jù)放入MODBUS存儲區(qū);采用MODBUS TCP協(xié)議傳至工控機,再由開物2000軟件完成圖形顯示。   對ADAM-5550KW編程采用KW-Multiprog開發(fā)工具進行PLC程序的編寫,硬件配置簡單明了,如下所示:
[img=557,391]http://cms.cn50hz.com/files/RemoteFiles/20090204/428848006.jpg[/img]
[img=549,546]http://cms.cn50hz.com/files/RemoteFiles/20090204/428848007.jpg[/img]
圖2 改造后的報警器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
  2.2、方案四應(yīng)用效果   這套方案通過采用研華PAC將現(xiàn)場一次表轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號集中傳送到主操作室,構(gòu)成數(shù)字抗干擾優(yōu)勢代替二次表完成報警功能。方案投用后,原有的強噪信號被有效抑制,干擾幅度不超過0.3%,完全削除了誤報現(xiàn)象,增強了系統(tǒng)的可靠性。而且計算機系統(tǒng)比二次表的優(yōu)勢是,數(shù)據(jù)顯示直觀精確,并有歷史記錄功能,受到工藝操作人員的普遍歡迎。   工控機作為顯示設(shè)備,可以接收更多的數(shù)據(jù),為將來的儀表擴建提供了寬裕的硬件平臺。   工控機的數(shù)字量可通過網(wǎng)絡(luò)將可燃氣和硫化氫含量值上傳到實時數(shù)據(jù)庫中。   由此,我們認為方案4,完全滿足了我們的要求,是最佳方案。所以就不再驗證其它方案了。至此,我們圓滿地解決了問題。 4、小結(jié)   通過運行最新的高科技含量的計算機和控制設(shè)備,只用了少量的投資,就將原有的30萬元的設(shè)備盤活了,并從本質(zhì)上提高了應(yīng)用效果。而且把改造所需的工程量減到最低。   此項目的成功實施,得到以下經(jīng)驗:   1、對于儀表專業(yè)常遇到的線間干擾的故障處理,提供了新的解決方式,即改用PAC來轉(zhuǎn)換信號,排除干擾。PAC(包括本項目所使用的研華公司的ADAM-5550KW)在信號采集過程中的濾噪功能相當(dāng)有效,對解決現(xiàn)場干擾提供了避免浪費的修正手段。   2、計算機顯示技術(shù)替代二次表顯示是科技進步的必然趨勢。工業(yè)控制用的計算機可靠性極高,不但處理能力強大,顯示形式靈活直觀,并且提供對外的實時數(shù)據(jù)接口。這使控制水平有了質(zhì)的飛躍。   3、本項目中搭建起來的PAC硬軟件系統(tǒng)是一個容量很大的平臺,可滿足將來罐區(qū)所有的儀表(包括油位、溫度、流量等計量值)改造的需要。為罐區(qū)自動化水平的提升作了準備。 參考文獻:   1、ADAM-5550KW Series User’s Manual Ed-1.0.pdf [/list]

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