基于S7-300的氢气自动充装及返气系统研制

孔卫江，孙俊凯，杨金彭，刘晓峰，马战松

[中图分类号] TD727.2

[文献标志码]A

[文章编号]2095-6487 （2021） 02-0022-02

The Realization of Hydrogen Automatic Filling and Returning

Hydrogen System Based on S7-300

Kong Wei-jiang，Sun Jun-kai，Yang Jin-peng，Liu Xiao-feng，Ma Zhan-song

[ Abstract]In order to reduce the loss caused by the frequent start-up of the hydrogen production unit，a system that can automatically charge andretum hydrogen is designed in this paper. The user can store the product gas generated by the hydrogen production equipment in a hydrogen storage tankWhen the gas is required， the hydrogen in the storage tank can be supplied to the user through the compressor. And the hydrogen can be automaticallyretumed to the hydrogen storage tank when the user has excess hydrogen， The automatic execurion of hydrogen charging and retuming hydrogen processescan be realized through the use of Siemens S7-300PLC and the running process can be monitored in the monitoring screen

[ Keywords] hydrogen filling process;hydrogen returning process;S7-300

某項目现有一台产气量为2 Nm3m，工作压力为1.0 MPa的碱性水电解制氢装置。在其生产过程中发现，自制氢装置启动至产品气达到工业级要求一般需要2-3h的运行时间。当用户对产品氢气需求波动较人时则需要对制氢设备频繁地进行启停操作，这期间会产生不合格氢气的排放及电能的人量亏损，造成没必要的浪费。

为有效地减少因制氢设备频繁启停造成的浪费，现研制出一套氢气自动充装及返气系统，将制氢装置生成的产品气收集在储罐中，当用户需要使用氢气时，可通过压缩机将氢气供给到用户，来满足用户对氢气的需求。当用户有未使用完的氢气需要存储时，亦可通过返气流程将气体返回至储罐。用户可以更灵活地使用和存储氢气，减少制氢设备在生产过程中因频繁启停造成的损失，提高其经济适用性。

1 系统构成与工作原理

基于S7-300的氢气自动充装/返气系统流程图如图1所示。

该系统主要由氢气储罐、压缩机、集装格及独立氢气钢瓶组成。氢气储罐、集装格单个氢气瓶压力的上下限可在上位机监控画面中修改参数而设定。将制氢设备生成的产品气存储至氢气储罐中。充氢时，通过压缩机将三个氢气集装格按照一定的算法依次充至设定的上限。而当用户的集装格中有未使用完的氢气需要返回储罐中时，可通过开启返气流程，并按照一定的算法将集装格中的氢气依次返回至储罐。……