空压站实现远程集控与动态预测

冯磊

摘要：本文通过对空压站原PLC系统的升级改造，实现了跨阿特拉斯通、英格索兰和埃里沃特三种空压机的远程集控，同时解决了能源浪费与噪声污染的问题。

关键词：空压站；远程集控；PLC

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0013-02

河钢邯钢能源中心三钢空压站位处于三炼钢厂北侧、连铸连轧厂东侧，是三炼钢和连铸连轧这两个邯钢东区主要生产单位的唯一空气介质供应源。一旦空气供应中断，三炼钢厂将在几分钟内被迫减产甚至停产；而连铸机和轧机也将因仪表气压力低而联锁停机。因此优化空压机组的控制和及时调控负荷是积蓄解决的难题。

1 空压站原PLC系统的升级改造方案制定

（1）空压站运行方式由原来的根据管网压力开停空压机，改为依据管网压力配合各空压机流量对比，并预测用户用量动态变化趋势，作出启停机决策，各机组流量值依据流量计与空压机电机电流近似线性关系可精确定位。（2）各机组重要参数均引入现有PLC系统中，操作人员可实时监测具体参数的变化。技术人员可根据重要参数的变化趋势图来预测机组健康情况。（3）操作人员避免从现场控制面板读取机组参数，而代替为中控PLC直接从机组调用数据，较大程度地延长了面板的使用寿命。

原系统有一套AB公司的PLC，用于采集现场管网流量及压力等参数。经过对阿特拉斯通、英格索兰和埃里沃特PLC硬件的性能研究，决定在用原系统中增加ProSoft公司的通讯硬件，采用Modbus通讯协议，在RSlogix5000中开发数据传输和采集转换程序，并针对现场工况进行优化和调试；人机界面使用WinCC按工艺要求编写实用性较强的操作画面（具有特定性）。

以上方案经过多次论证是可行的，而且拓展性强，组网容易，功能强大，投资较为经济，无需增加或者更改其他的硬件和软件即可完成需要的功能。设计网络拓扑图如图1所示。

2 安装机组与PLC间的通讯网络

根据空压机厂家将站内所有机组分为3组，同类型空压机为一组，如图1所示，建立3组独立的通讯网络并引入主控室。通讯介质使用2芯屏蔽控制电缆。3组网络分别定义为：阿特拉斯通讯网、英格索兰通讯网和埃里沃特通讯网。

3 安装ProSoft Technology的MVI56-MCM通讯模块硬件

原PLC背板为7槽背板，分别安装满电源、CPU、DI、AI、以太网等模块，安装新模块需足够的卡槽，故将7槽背板换为10槽背板。利用三煉钢检修时间，操作人员，停电后离线安装新背板和2块MVI56-MCM模块至最后2格卡槽。MVI56-MCM模块是基于ControlLogix架构的Modbus TCP/IP通讯模块，其可将大量现场数据进行采集并通过梯形图实现模块和处理器的数据交换，模块工作原理如图2所示。

4 PLC控制站程序组态和调试

PLC上电后先将原系统软件修改组态后运行保证连铸连轧生产。再使用笔记本通过串口线连接至CPU离线组态。建立PLC新模块至各台机组通讯，通讯地址如表1所示。

根据空压机设备资料找到各机组相关参数对应地址，调用需要的数独后经过数据转换将数据存储至PLC新建Tag中。如图3所示。然后对模块增加数据通过梯形图进行组态并下装到PLC中。

5 空气管网动态预测

目前，利用系统中实时数据，引入经验函数对空气管网的使用进行简单的预测，PLC将综合出的结果作为建议提供给操作人员，并不参与直接控制。因季节不同，造成的应用结果也不尽相同，但此功能存在较大的拓展与开发潜力，在后期的优化中将逐渐完善。

6 建立可靠的巡检制度

改造后仍然需要操作人员进行1次/小时的巡检来检查现场设备运行情况，由于操作人员不需要至现场而在主控室即可完成每小时机组参数的抄写，减少日常工作量的同时也增加了人员违章作业的可能，所以运行车间更需要建立可靠实用的巡检制度，并加强对员工的管理。

7 结语

综上经过对三钢空压站的改造，实现以下技术效果：（1）在邯钢首次中将ProSoft Technology的第三方硬件模块引入固有PLC控制系统，同时对原有程序进行升级和调试，实现与原系统的完美兼容。（2）通过对控制系统平台的升级，优化了空气系统的调节工艺，从根本上解决了三钢空压站节能减排的问题。为其它高能耗工艺的节能改造提供了技术实践支持。（3）邯钢范围内首次对造价较高的空压机控制面板进行了功能分离改造，成功解决面板备件与生产运行之间矛盾的问题，在老系统优化方向上提供新颖的思路。（4）利用系统的概念对生产进行预测，此项技术曾在能源管控中心项目中对高炉生产进行应用，虽然由于条件的复杂性与生产平衡的不确定性等因素影响，当时效果不够明显，但发展思路清晰正确；本项改造沿用此思路，随着后期工作的深入与系统的优化，可作为生产预测技术应用推广的一项实践参考。通过建立在新的生产调节方式，成功减少机组启停机次数并降低空气放散率，每天减少消耗的电能约为单台空压机空载40%以上负荷，换算电能为1120kW（单台机组功率） ×24h×40%=10752度。endprint