安全联锁报警系统在大型引风机中的应用

安全联锁报警系统在大型引风机中的应用

彭,强1  ,唐,雄2

1云南驰宏锌锗股份有限公司会泽冶炼分公司,云南 会泽654200

2云南驰宏锌锗股份有限公司,云南 曲靖 655000

摘  要：本文以会泽冶炼分公司某台环保引风机为典型描述对象，主要分析能可靠保障引风机正常运行的安全联锁报警控制系统，并将相关控制逻辑与思路作为阐述内容，为相关工程技术人员对大型引风机等类似设备的安全联锁报警控制提供一种思维方式与参考。

关键词：安全联锁；报警；引风机

0 引言

引风机是依靠电动机输入的机械能，转化为压缩气体、输送气体的机械。自引风机出现至今，引风机已发展成为工业和民用的重要组成部分，随着有色冶炼、环保技术等行业装备的大型化、自动化的不断推广其应用也越加广泛。大型引风机在有色冶炼行业可以吸引冶炼过程中各排放口溢散的尾气，定向输送冶炼过程中产生的烟气等场合。然而，引风机在运行过程中可能产生的异常振动、异常温度、异常压力等物理因素都可能影响设备的正常运行，严重的甚至会损坏设备本身。设计引风机安全联锁报警系统是保证设备安全稳定运行的重要措施。对于中小型的引风机，传统的安全联锁保护系统一般是采用继电器进行控制，但在实际运用过程中，因继电器触点存在氧化或老化导致的接触不良可能、控制回路复杂、故障排除困难等原因，使系统不能可靠运行。而可编程控制器能可靠进行自锁、互锁、延时、计数等逻辑控制，其接线简单、运行灵活、可靠性高等众多优点可以很好的取代传统继电控制回路[1]。因此，可编程控制器在大型引风机的安全联锁报警控制中是非常实用的，而且可编程控制器其通信能力的高度开放可将设备运行过程中的各项监测数据与状态接入DCS系统，为设备全生命周期提供了可能。

1 、安全联锁报警控制系统构成

综合考虑引风机实际运行过程中对安全条件的要求与特点，安全联锁报警控制系统采用可编程控制器（PLC），其核心组件是西门子CPU 315-2DP（6ES7 315-2AH14-0AB0)。上述CPU（从站）与艾默生DCS系统中DeltaV控制器的Profibus DP卡（主站）进行通讯，通信可靠、数据量大。通过硬件组态，CPU可添加模拟量输入、输出卡件以及数字量输入、输出卡件以采集现场温度、压力、振动、状态等相关信号。系统硬件构成简单可靠，编程语言多样化，可采用简单易懂的梯形图进行编程。能在现场控制柜触摸屏和主控室的操作员站上对引风机进行监控与操作。PLC留有与车间DCS系统的通信接口，通讯协议采用Profibus-DP。

引风机的安全联锁报警控制系统主要由模拟量输入信号、逻辑运算、声光报警器和联锁输出回路组成。其控制系统结构图如图一所示，安全联锁保护系统如图二所示。

图 1.1

图一  系统构成

图二  安全联锁保护系统

2、硬件组态与逻辑控制

2.1 硬件组态及其变量设置

温度信号经现场测温热电阻（Pt100）采集后直接送入已经在硬件组态过程中添加的一块AI卡（1KF01），并在硬件组态中另外选用一块AI卡(7KF02)接收润滑油压力变送器的模拟量信号，以及经由振动传感器采集和变送器处理后的振动模拟量信号，配电室变频器输出的电机运行电流、频率模拟量信号。为避免工业现场的电磁干扰造成的较大波动，提高系统稳定性，所有模拟量信号的接线采用屏蔽双绞线且在进入控制柜后添加信号隔离器，并在逻辑控制中采取一定措施对因干扰产生的波动进行一定的识别与判断。对于开关量信号，选用继电器输出模块，针对电流波动较大的负载，外加继电器进行放大与隔离，有效防止系统误动作。西门子CPU315-2DP具有MPI接口，与现场触摸屏进行通讯，触摸屏对所有监测数据进行在线显示；DP接口，可与远方DCS系统进行通讯。系统控制涉及的关键变量表一所示：

表一  变量表

2.2 辑控制与分析

在此仅对引风机 “联锁报警”、“联锁停车”部分的控制逻辑为例，并结合梯形图予以分析介绍。根据安全联锁报警系统的控制要求以及上述变量表的设置可以设计“联锁报警”、“联锁停车”部分的控制逻辑如图三、图四所示。其中DB1.DBD100为实际的自由端轴承温度，DB1.DBD208为操作员设定的高报警值，T11为防止电磁干扰造成的信号波动而设置的一延时继电器，设定时间5s；M2.1为高报警的位存储器，其状态唯一决定Q5.1的输出状态。类似情况应用于定位端轴承温度等因素。

图三  联锁报警

图四  联锁停车

其中DB1.DBD100为实际的自由端轴承温度，DB1.DBD212为操作员设定的高高报警值，T12为防止电磁干扰造成的信号波动而设置的一延时继电器，设定时间3s；M2.2为高高报警的位存储器，其状态唯一决定Q5.2的输出状态。类似情况应用于定位端轴承温度等因素。

从而在引风机出现轻微故障而引起相关物理量的变化时能准确发出声光报警，提醒相关人员即刻对设备进行检查；在引风机出现重故障而引起相关物理量的变化时，系统联锁停机，保证设备的本质安全。

3  结束语

本系统是针对会泽冶炼分公司某大型引风机的操作与监测而设计。实践证明，利用可编程控制器可以实现对大型引风机的安全联锁控制，既保证了设备的安全平稳运行，也提高了企业设备自动化的水平。通过对该系统的推广与开发应用，该系统与企业DCS系统进行数据通信，为设备的可预见性维护和设备全寿命周期提供了可能。

系统自2013年11月份试车投用以来，可靠保障了设备的平稳运行，取得了良好的经济效益。

参考文献

[1]廖常初.S7-300/400PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社,2011.12：289-309.

[2]廖常初.祖正容.西门子工业通信网络组态编程与故障诊断[M].北京：机械工业出版社,2009.09：152-200.

[3]SIEMENS信息与培训自动化与驱动.A7112 SMATIC S7高级维护课程ST-SERV3[M].广州：西门子（中国）有限公司,2015.10.26：6.1-6.48.

1