FES丙烷制冷機控制系統升級改造

程鑫+楊濤

摘 要：本文概述了我廠1#丙烷制冷機控制系統的升級改造過程，簡要介紹了原丙烷制冷機的控制系統組成和存在問題，著重闡述了新控制柜的硬件和軟件。

關鍵詞：丙烷制冷機；Micro Ⅲ控制盤；GForce?控制面板

我廠兩臺丙烷制冷機是由原美國FES公司（現已被德國GEA集團收購）生產制造的19MXB/16MX型兩級螺桿式丙烷制冷機，其控制系統為老式單片系統。自1999年9月投入使用以來始終保持平穩運行的狀態，但是隨著使用年限增加，考慮到制冷壓縮機的運行工況，從安、穩、長、滿、優的運行角度出發，需要對該機組控制系統進行升級改造。

一、機組概況

（一）原FES丙烷制冷機控制系統簡介

該機組由能量可調式噴油螺桿制冷壓縮機、蒸發器、冷凝器、經濟器、油泵、油冷卻器以及Micro Ⅲ控制盤等部分組成。壓縮機下部控制滑閥可實現0% ～100% 無級能量調節，能量調節可以通過Micro Ⅲ控制盤實現全自動或手動控制。

Micro Ⅲ控制盤擁有16個AI通道和4個AO通道，40個開關量輸入輸出通道，1個LED逆光液晶顯示屏組成了機組的控制系統，可以用來監控如出入口壓力、油入口壓力、油過濾器差壓、油過濾器入口壓力、油差壓、油分離器溫度、滑閥位置等機組工藝參數，顯示屏內容和操作鍵盤均為英文顯示，對于新手操作有一定的難度。每臺壓縮機組有兩個Micro Ⅲ控制盤組成ComMENT網絡，以RS-485/ComMENT網絡協議進行通信，其通信速率為2.5Mbps。在2007年，由于輕烴工區DCS中央控制系統升級為DeltaV操作系統，其串口通信卡支持RS-232/Modbus RTU通信協議而不支持RS-485/ComMENT網絡協議，因此增設了ComMENT Gateway通信網關實現Micro Ⅲ控制盤與DCS系統之間的通信。

（二）控制系統現狀和改進需求

該機組的控制系統，從軟件、硬件、通信等各個方面都比較落后，現在該控制系統主要缺點有：

1、年限時間長，穩定性下降，通信經常故障；2、可擴展性差，一些新的點無法加到系統里；3、現場操作不方便，缺少緊急停機開關；4、無存儲記憶功能，沒有歷史趨勢功能，不利于對故障和機組的工況分析。

因此，需要通過升級改造以改變現狀，經過與GEA中國有限公司聯系，升級改造該機組的控制系統，以GEA中國有限公司（原FES公司）最新的產品GForce?控制面板，替換現有的控制系統。

二、新控制系統

最新的GForce?控制面板是專門給FES制冷機設計的新控制系統。該控制器系統是基于微處理器的電子系統，設計用于自動檢測各類模擬和數字輸入信號，來控制和監測工業壓縮機。

（一）硬件概述

該系統硬件組成包括觸摸屏、緊急停止開關、處理器集、線路電壓監視器、面板溫度監視器、電源、CT/4-20電流轉換器各1個，還有通用I/O板、數字I/O機架各2個，經過精心搭配和連接集成于防爆柜內的背板上。

緊急停止開關是拍下即刻使機組停止，旋轉則使其釋放的開關。當被激活時它同時中斷壓縮機電機和油泵電機起動器輸出動力，同時生成一個停機信號。

通用I/O板有16個模擬輸入通道。工廠配置程序為每一個輸入定義了作用和縮放比例。每個輸入都具有跳線，使其兼容1 - 5V的、4 - 20mA的、ICTD（集成電路溫度設備）的信號。

數字I/O機架支持多達24個I/O模塊。I/O模塊與一個完整的LED狀態指示燈和輸出模塊配備有一個內置的保險絲。為了區分電壓和功能模塊使用彩色編碼，交流輸出模塊是黑色的，交流輸入模塊是黃色的，直流輸出是紅色的，直流輸入是白色的。

另外有4個模擬輸出通道可用，可以用來控制壓縮機電機變頻、變速風扇或調節控制閥。

（二）軟件概述

該控制系統是可以使用PC（個人電腦）和提供的端編程器進行現場編程的，搭配FES監控軟件設置在處理器中，并且可以通過固定存儲器存儲這些設置。所有的報警帶有日期和時間戳，所有的模擬輸入信號接有故障檢測功能。非授權用戶無法進行重要的參數配置，程序保存在非易失性存儲器上。可以通過MPI協議和控制系統通訊，控制面板特征與功能都可以通過以太網進行遠程連接顯示。在遠程計算機上的所顯示的內容與本地顯示完全相同。

其操作面板可使用三種方式中的任意一種來進行操作：圖形方式、表格方式和經典方式。系統手冊和圖紙可在屏幕上使用嵌入式PDF瀏覽器顯示，對于通用I / O板診斷的服務操作工具和軟件升級工具也包括在內。為了提高操作靈活性，參數設置、系統日志可以保存到一個可移動的USB存儲設備并可隨時讀取。程序更新也可以通過USB端口以同樣的方式進行。

三、結語

此次1#丙烷制冷機控制系統升級改造很是成功，新的GForce?控制面板采用全新觸摸屏技術，內部核心芯片均采用最新科技成果，小小的主板替代的舊的大主板，接線更方便、線路更清晰，屏幕實現多界面顯示，可以中英文切換，更可就地查看pdf格式的資料文件和更精細的歷史數據方便維護，增加一鍵緊急停機開關符合安全安裝標準，無處不體現著時代的進步、更新的潮流，更為將來對2#機組的改進提供了依據。

參考文獻：

[1]劉建斌，李映霞，張國棟.通信網關在FES Micro Ⅲ與DeltaV系統通訊中的應用[J].中國新技術新產品，2009，10

作者簡介：楊濤（1981-），男，漢族，貴州人，碩士研究生學歷，機械電子工程專業，工程師；程鑫（1990-），男，漢族，黑龍江人，大學本科學歷，自動化專業，助理工程師。