BT-8000真空转鼓控制系统升级改造

刘成宏，高永斌，赵 健

(中国石化仪征化纤有限责任公司研究院，江苏仪征 211900)

设备改造

BT-8000真空转鼓控制系统升级改造

刘成宏，高永斌，赵 健

(中国石化仪征化纤有限责任公司研究院，江苏仪征 211900)

根据工艺要求，用西门子S7-300可编程序控制器和触摸屏对BT-8000转鼓的控制系统进行改造，按照安全、可靠、便于操作的原则进行编程和组态，达到了控制精准、运行稳定的效果。

可编程控制器 多步温度控制 程序控制

在化纤生产工艺中，聚酯切片的真空干燥是纺丝的首道工序，目前生产、试验中一般采用倾斜式真空转鼓来用于聚酯切片的干燥和预结晶。我院的一台BT-8000真空转鼓是1995年从德国KARL FISCHER引进，转鼓全容积8 m3，投料量4 000 kg/釜，控制系统采用的是西门子simatic S5。由于电气元器件老化，BT-8000转鼓的控制已无法正常运行，不能适应试验生产的需要。2014年我们针对转鼓的控制系统进行了技术改造。采用触摸屏-PLC控制方式，对各个工艺参数进行模块化控制，达到了预期的效果。

1 改造方案

1.1 转鼓工艺流程

加料系统：主要由湿切片料仓和阀300构成，用于给转鼓进料；

转鼓系统：主要由转鼓和转鼓电机组成，用于干燥、增粘时旋转，使加热更加均匀，并控制上停、下停和取样停，便于进料、出料和取样操作；

热媒系统：主要设备有热媒高位槽、低位槽、热媒炉、热媒循环泵、热媒低位槽泵、热媒加热、冷却水电磁阀320，用于给转鼓供热及冷却；

真空系统：主要设备有真空泵、真空电磁阀314、氮气保护电磁阀313，用于转鼓抽真空及充氮气保护切片；

下料系统：由旋风分离器、两个干切片料仓、电磁阀303、电磁阀304组成，主要用于给POY、FDY料仓提供干切片。

图1 工艺流程图

1.2 改造要求

采用先进的控制技术，提高控制精度、自动化程度，降低操作难度，使操作变得简单，直观，人性化。

将现在由多只时间继电器组成的多步温度控制做进程序，使得多步温度设定变得简单，形象。同时保留手动加热控制，满足特殊试验需要。

取消314真空阀的开关，将阀与真空泵联动，在真空泵启动5分钟后自动打开，真空泵停止后立刻停止，从而防止误操作而损坏设备。

313充氮电磁阀和电接点压力表联锁，在压力到达后自动关闭。

增加进出料电磁阀和转鼓的联锁，防止在进出料的时候误启动转鼓，从而消除安全隐患。

改造的控制系统和原设备完美衔接。

1.3 具体措施

此次改造的主要内容包括架设新的PLC模块，重新编写控制系统程序及组态新的操作界面，并对原有的温度控制系统进行升级。

硬件上：原有的PLC模块型号太老，所以此次改造采用的是目前被广泛运用于工业控制的西门子S7-300系列产品作为控制系统的硬件。相对原来的CPU S5-115U，S7-300系列的CPU处理能力更快，性能也更加稳定。

触摸屏画面组态上：为了方便操作人员操作，画面布局基本上和之前的操作界面相近，并做了改进。画面主要分为下料界面、转鼓界面、热媒界面、真空界面、出料界面、温度设定界面及报警界面，并新增加一个启动界面及跳转按钮，方便操作人员快速选择操作界面及查看报警信息。

2 程序系统设计

程序设计包含PLC和触摸屏程序，方案架构如图2。

图2 程序架构图

2.1 多步温度控制

多步温度控制是此次改造的核心，也是难点，程序编写是本次改造的关键。所以程序经过多次修改，试验，最终完成。下面简要说明：

多步温度控制触摸屏组态画面(如图3)：组态画面共分11段，前10段为加热，第11段为冷却。图形化界面，设定一目了然。如果程序段少于11段，将后面段的时间设定为0即可。红线指示当前程序正在运行的段数。每段都设有温度高限和高高限及每段的剩余时间。画面左上角显示当前的实时温度，总的运行时间和剩余时间。画面右下角为切片冷却温度设定值，当温度下降到设定值时，程序结束。

图3 温度多步设定画面

累积时间如图4所示，即程序段1～10的总时间。为的是得到每段或几段的总时间，从而判断程序工作到哪段及每段和总的剩余时间。

图4 累积时间

时标如图5所示，即给出程序运行在哪一段。基本思路就是用累积时间和每段时间或几段时间进行比较，从而得到程序运行在哪个段区，输出相应的指令。由于程序很长，图中就截取了3段，其他的以此类推。

图5 时标

上升段温度设定FC15：由于上升段温度设定控制流程是一样的，所以编写功能FC15，每次调用它，这样可以大大简化程序。简述如下：程序开始后，将每段起始温度送人内部寄存器，然后计算出每分钟的温升。温升/分钟=(每段到达温度-每段起始温度)/上升时间。再将温升加上每段初始温度，就是每段每分钟的温度设定值，将此值送人温度PID控制功能块FB58，进行温度控制。同时功能FC15还集成了高限和高高限温度检测，如图6所示。

每段温度设定：通过调用功能FC15模块，大大简化的程序。简述如下。EN:段1时标信号。t2:段1设定值。tim1:段1上升时间。in1：减输入。程序启动后延时10秒，开始倒计时。in2：加输入。程序启动后，每分钟输入一个脉冲，供内部每分钟加上一个单位温升。t_sv:温度设定值输出，供温度控制功能块FB58使用。其他接口是报警值和设定值的输入和输出。

图6 功能FC15

2.2 联锁报警设计

此次改造增加了94个报警点，并在触摸屏上提示并显示，增加了充氮联锁，314阀联锁，进出料阀与转鼓的联锁等，大大提高了设备的安全性和可操作性，如图7所示。

图7 报警画面

3 改造效果

通过这次改造，使操作变得极其简单、直观，特别在多步温度设定的时候，由于是图形化界面，使设定变得形象，一目了然。同时人性化的误操作提醒功能和完备的工艺连锁报警功能，使操作者使用起来更能得心应手。BT-8000转鼓经过三年的稳定运行，证明此次BT-8000转鼓控制系统改造是成功的。

UpgradeofBT-8000vacuumdrumcontrolsystem

Liu Chenghong, Gao Yongbin, Zhao Jian

(ResearchInstituteofSinopecYizhengChemicalFibreCo.,Ltd.,YizhengJiangsu211900,China)

According to the technological requirements, we transformed the control system of BT-8000 vacuum drum by siemens S7-300 programmable controller and touch screen. We programed and configured the system according to the principle of safe, reliable, easy to operation. And we achieved an accurate control and stable operation effect.

programmable logic controller; multi step temperature control; process control

TH17

B

1006-334X(2017)04-0051-04

2017-09-27

刘成宏(1966-)，江苏仪征人，技师，主要从事电器维护工作。