西門子S7－300系列PLC在液氨儲存及安全生產管理中的應用

保善財，郭建強，王向釗，范承梅，范慧敏

（青海發投堿業有限公司，青海 德令哈 817000）

液氨作為一種重要的化工原料，應用廣泛。由于液氨屬于有毒、易燃、易爆介質，因此保證液氨罐區的安全運行成為一個必須認真重視的課題。青海發投堿業有限公司運行多年，液氨庫區原有控制系統已不能保證公司安全生產的需要?，F對改進后自動控制系統做如下詳細闡述。

1 控制系統的基本結構及控制原理

1.1 控制系統基本結構

由氨濃度檢測報警儀、PLC控制系統、排風系統、噴淋系統、緊急切斷裝置、人機控制界面6個部分組成。

1.2 控制原理

安裝于液氨庫區及卸氨區的氨濃度檢測報警儀（現場為聲光報警）負責檢測庫區及卸氨區內氨氣濃度，并將濃度結果傳送給PLC控制系統，PLC控制系統根據預先設定的報警濃度與實測濃度進行比較，當發生泄漏后，會相應啟動排風系統、噴淋系統（降溫降壓與稀釋濃度）及緊急切斷裝置。安裝于各儲罐及管道遠傳壓力變送器及溫度變送將壓力信號及溫度信號傳送給PLC控制系統，PLC控制系統根據預先設定值與實測值進行比較，當發生超溫、超壓時啟動噴淋系統進行降溫降壓并稀釋濃度。

1.3 裝置區各系統聯鎖設定

1）罐外壁溫度35℃高限報警（測點閃光報警）并聯鎖啟動噴淋系統，40℃高高限報警并聯鎖啟動卸氨液相及氣相緊急切斷裝置。

2）罐體壓力、供氨氣相壓力、供氨液相壓力及卸氨總管壓力1.2MPa高限報警（測點閃光報警）并聯鎖啟動雨淋系統，1.5MPa高高限報警并聯鎖啟動卸氨液相及氣相緊急切斷裝置。

3）臥罐液位2.0m高限報警（測點閃光報警），2.1m高高限報警并聯鎖啟動卸氨液相及氣相緊急切斷閥。球罐液位5.0m高限報警（測點閃光報警），5.1m高高限報警并聯鎖啟動卸氨液相及氣相緊急切斷裝置。

4）各控制點氨濃度（現場）報警儀20ppm為低限報警，50ppm為高限報警（現場聲光報警）。PLC各控制點氨濃度報警設置為33ppm報警（測點閃光報警）。冰機房氨濃度報警儀33ppm聯鎖啟動冰機房排風系統，待濃度低于33ppm自動停止排風系統工作（冰機房排風系統可由PLC及現場人為控制）。

以上測點檢測值高于聯鎖值則人為無法干預或者控制卸氨氣相及液相閥門（以確保人員及設備安全）。

2 控制系統軟硬件設計

2.1 信號處理模塊

信號處理模塊主要分為四類：開關量輸入DI、開關量輸出DO、模擬量輸入AI、模擬量輸出AO。

模塊名稱和性能：

1）開關量輸入模塊：SM321 16點輸入，24V DC；13～30V為信號1；－30～5V為信號0。

2）開關量輸出模塊：SM322 16點輸出，24V DC；信號1時輸出L＋－0.8V；每通道的最大輸出電流0.5A；阻性負載的最高輸出頻率100Hz，感性為0.5Hz；帶短路電子保護。

3）模擬量輸入模塊：SM331 8點模擬量輸入；用于電阻測量時，為4點。

4）模擬量輸出模塊：SM332 4點模擬量輸出。

2.2 CPU中央處理器

我廠采用的是S7－300系列CPU 314用于安裝中等規模的程序以及中等指令執行速度的程序。

2.3 隔離安全柵

采用英國MTL5500系列；其特點是應用層面廣，操作簡單。

2.4 外圍設備硬件設計

氨濃度檢測報警儀選用中安電子探測器技術有限公司的QD6330點型氣體探測器6塊，其中4塊安裝于罐區，2塊安裝于卸氨區。液位變送由艾默生3301系列液位計（球罐2套）及西安定華電子有限公司ELL－FI－AE型外側液位計提供（臥罐2套）。溫度為Pt100（8支），測量罐內及罐外溫度。雨淋閥選用寧波市北侖吉龍消防有限公司ZSFM150型，安裝于廠內消防系統管線。緊急切斷閥選用永嘉縣威科自控閥門有限公司ZDRO型切斷閥（6臺），安裝于卸氨及供氨管線。防爆軸流風機一臺，安裝于氨壓縮機機房。壓力變送由EJA提供（7塊）分別安裝于儲罐及管線。

3 控制系統軟件設計

3.1 STEP7軟件介紹

STEP7編程軟件是一個用于SIMATIC S7－300／400可編程邏輯控制器的組態和編程的標準軟件包。可以使用梯形圖邏輯、功能塊圖及語句進行編譯操作。

3.2 數據庫軟件

采用實時分布式關系型數據庫系統，通過對監控對象的組態，實時監測和控制各監控對象，并自動生成操作記錄、遙信變位、事故記錄等實時數據。歷史數據庫能夠通過DDL、DDE及OLE等與其它應用軟件交換數據，并帶有標準的SQL接口和ODBC接口，為系統維護、管理提供技術基礎。

4 結 語

我公司氨氣檢測聯鎖控制系統自2014年6月份投用以來，不僅自動化程度大大調高，且運行穩定、安全可靠、保證公司液氨儲存及安全生產的需要。