曹洪东

　　（新疆炼化建设集团有限公司，新疆克拉玛依 833699）

　　业务探讨 BUSINESS DISCUSSION

　　浅谈水浴炉控制系统改造

　　曹洪东

　　（新疆炼化建设集团有限公司，新疆克拉玛依 833699）

　　本文针对某气田水浴炉控制系统中存在触摸屏老化、水欲炉“回火”、远程操作等问题，提出解决措施，给出改造方案。改造后水浴炉控制系统经过10个月实际运行，没有发生“回火”现象，该站也实现了无人值守，生产效率大幅度提高，取得了可观的经济效益。

　　回火；水浴炉；燃烧机；程控仪

1 引言

新疆油田公司某气田水浴炉用采山东骏马的锅炉，配套威索燃烧器，用西门子公司的S7-200系列PLC作为控制系统，实现锅炉控制和数据上传到DCS。由于厂家未提供触摸屏的项目文件，经过十多年的长期运行加上现场条件恶劣（夏天温度高达38度、冬天温度达到-40度，风沙大）触摸屏严重老化，屏幕反应迟钝、显示暗淡，甚至部分屏幕坏掉，由于没有项目文件，无法更换；新疆冬季寒冷，而原有的控制系统在自动模式时只能在小火下工作，这样水汽在烟囱附近结冰而堵塞导致水浴炉“回火”，是安全生产的重大隐患；水浴炉一般安装在集气站，一般情况下集气站为无人值守，原有的通讯只是将运行状态和温度信号传回到DCS，不能实现远程操作，这样就无法实现无人值守；燃烧机风门开度信号没有传到PLC和DCS，这样操作人员无法知道风门的开度，即使在手动模式下工作，手动调风门开度只能在现场完成；控制箱没有配套图纸且线路老化严重，经常引起误停车。基于上述原因决定对水浴炉控制系统进行改造，彻底解决上述问题。

2 改造方案

由于没有可靠的图纸支持，只能采用现场查线的方式彻底查清楚每根线的起点和终点，确定出它的作用，从而做出系统配线图；PLC采用西门子的S7-200系列控制器；触摸屏采用西门子最新的smart 700触摸屏，项目文件需要重新建立，通讯地址可以通过分析PLC程序得到；其余附件全部重新购买，安装到新的控制柜中调试完成后用新的控制柜更换原有的控制柜，测试完成后进行通讯组态调试、开车调试等工作。

3 问题解决方案

3.1 建立新的触摸屏项目文件

由于原有项目文件没有源文件备份，下装到触摸屏中的文件是经过编译的代码文件，无法在新的触摸屏上使用，只有按照原有的画面样式重新绘制。关键点在于不知道源程序中的通讯地址间的映射关系。我们通过查清输入输出点通道地址着手，逐条分析原有程序的含义，从而查清程序中使用的每个地址所代表的含义，利用这样的办法查到了所有使用到的地址含义，做好项目文件后，实现了一次开车成功。新绘制的画面由于屏幕分辨率较以前提高不少，所以新的画面常用操作基本在一张画面中实现。主画面如图1所示。

3.2 大小或转换问题

原有的控制系统在自动方式下，只能工作在小火模式下，这样产生的后果就是温度提升缓慢，尤其在新疆寒冷的冬季，室外温度可达-35度，在这样的条件下，水浴炉即使全天不间断运行也不能保证水温达到预期的要求，更严重的问题在于水浴炉长期工作在小火模式下，尾烟温度过低，天然气燃烧产生的水蒸气会在烟囱中凝结成水，结冰后造成烟囱堵塞，这直接导致水浴炉“回火”，是生产运行中较大的安全隐患。如果能使水浴炉工作在大负荷模式下，提高尾烟温度，水蒸气就不会在烟囱中结冰，从而从根本上解决问题。

　　

　　图1 触摸屏操作主画面

　　

　　图2 最大负荷下工作逻辑图

　　

　　图3 最小负荷下工作逻辑图

　　解决该问题的思路：当水浴炉正常启动后，程序判断实测水温和期望水温间的温差，如果该温差小于一定的温度值（从触摸屏上设定），那么令燃烧机工作在最大负荷模式下；如果温差大于一定温度值（从触摸屏上设定）那么令燃烧机工作在最小负荷模式下。

　　解决问题的关键点在于燃烧机、程控仪是否允许控制？通过查阅资料发现程控仪的8号、9号端子分别输出220v电压可以控制燃烧机在最小和最大负荷下工作。

　　最大负荷下工作逻辑图，如图2。

　　最小负荷下工作逻辑图，如图3。

3.3 燃烧机风门开度状态反馈

原有程序没有考虑到风门开度状态反馈问题，因为它只能工作在小火模式下，所以不关心风门开度。现在实现了大小火转化，且该站为无人值守站，必须将风门开度远传回控制室，否则，操作人员无法判断水浴炉实际的负荷状态。通过查阅资料发现燃烧器风门自带有位置反馈装置，只需要接线、在控制箱中加隔离继电器，PLC组态等，即可完成风门状态反馈。

3.4 通讯问题

　　图4 PLC设置

　　原有程序只实现部分数据上传到DCS，不能实现DCS对水浴炉的远程操作，由于该站为无人值守站，所以必须实现远程操作。

　　DCS采用横河公司的CS3000，利用原有回路，采用modbus协议，RS485通讯。

　　DCS组态中各个功能代码的含义如下：

　　A：以字为单位读数据，写数据时要“回读”；

　　B：以字为单位读数据，写数据时仅仅写那些改变的位，要“回读”；

　　C：以字为单位读数据，写数据时只写有变化的32位寄存器，要“回读”；

　　X：只写一次，不要求“回读”；

　　Y：只有在数据改变时写一次，不要求“回读”；

　　Z：只写有变化的23位寄存器，不要求“回读”；

　　由于这次通讯，现场触摸屏和DCS都要求可以操作，所以选用的“写”命令，只能写一次，否则无法实现两边都能操作。读命令选用A，写命令选用X。

　　现场按钮通讯到DCS，实现远程启停设备，必须解决一个问题。现场的按钮，当按下时触电闭合，松开时触电断开。那么DCS上设置的软按钮就必须实现延时断开功能，利用系统提供的TON模块，设置延时时间为5秒，当按下按钮时，命令送到PLC，5秒后按钮自动断开。

　　PLC上设置如图4所示，设备地址为1，通讯速率9600，无校验，保持寄存器传输起始地址VB800，最大25个寄存器。

4 结语

本文主要研究了基于PLC和触摸屏的水欲炉控制系统在改造过程中遇到的问题及难点，提出可行性改造方案。改造后水浴炉控制系统与2016年11月投入使用，经过10个月实际运行，没有发生“回火”现象，该站也实现了无人值守，且未出现任何控制系统故障，有效提高了水欲炉的工作效率，取得良好效果。

　　[1]周亚军.电气控制与PLC原理及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社,2008.

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　　[3]邓丽霞.S7-200系列PLC与PC机通信问题的探讨[J].科技创新导报,2011,(4)：96-97.

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　　[5]吕品.PLC和触摸屏组合控制系统的应用[J].自动化仪表,2010,31(8)：45-51.

　　Discussion on Water Bath Furnace Control System Transformation

　　Cao Hongdong
(Xinjiang Refining & Chemical Construction Group Co., Ltd., Dushanzi District, the Xinjiang Uygur Autonomous Region, Karamay Xinjiang 833699)

　　in this paper, a solution is proposed to solve the problems such as aging of the touch screen,water heating, furnace tempering and remote operation in the water bath furnace control system of a gas field. After 10 months of actual operation, the water bath furnace control system has no "tempering"phenomenon, and the station has realized unattended operation. The production efficiency has been greatly improved, and considerable economic benefits have been achieved.

　　 tempering; water bath furnace; combustion machine; program-controlled instrumentTP27

　　A

　　1003-2177（2017）07-0062-03

　　曹洪东(1972—)，男，汉族，河南驻马店人，本科，助理工程师，主要从事项目施工管理等工作，研究方向：炼化装置自动控制。