工控机自动化系统操作规程(1).doc

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1、自动化控制系统概述 1系统的控制范围和功能 自动化系统是以可编程序控制器(PLC)为核心的自动化控制系统，面向整套LNG加气站系统设计，根据工艺要求，系统按预设的程序自动运行，通过控制室上位机系统可以随时对流程进行监视，并控制LNG的运行状况及记录运行参数，以便于将来设备维护、诊断和故障分析处理； 2 系统总体方案的设计原则 系统采用EIC（电气传动、仪表、计算机）一体化并面向工艺的设计思想，充分考虑系统的完整性和配套的合理性，满足工艺的要求。 系统贯彻低成本自动化的思想，同时保持系统的先进性和合理性，以便今后的系统升级和扩展，以及备品配件的供应。 充分考虑现场操作人员对系统的接受能力，设计友

2、善的人机界面，使操作人员简便、容易、明确地操作和监视。 3 自动化控制系统基本配置 3.1 核心单元PLC 自动化PLC设备选用德国Siemens公司的S7-300系列PLC。西门子公司S7-300系列PLC性能价格比高、运算速度快、配置组态灵活的特点，有多种联网通讯和支持众多厂家设备装置的能力。其CPU选用的是新型313C-2DP，运行需MMC卡。具体配置见PLC柜电气图纸或技术协议 编程采用STEP 7 V5.4+SP3的编程软件。 3.2 上位机 采用SIMATIC WinCC组态/运行版 3.3 通讯 PLC和上位机之间采用现场总线技术进行通讯，仪表和PLC之间采用4-20mA进行数据

3、采集；变频器，加气机与PLC通讯采用RS-485进行通讯；4 自动化系统程序设计与软件4.1 程序概述程序已经下载至PLC中，PLC运行需MMC卡；同时应当注意，不能带电插拔MMC卡，否则会丢失程序或损坏MMC卡。 4.2 编程软件STEP 7 V5.4+SP3 装有编程软件的PC机/上位机可以通过现场总线技术和PLC进行通讯，通过编程软件在线查看整套程序的运行情况，在工艺许可情况下强制运行参数，还可以上载程序，修改下载程序等。相关专业人员可以参照 Siemens公司的STEP 7 V5.4+SP3的编程手册。 5 程序功能简要说明5.1时间同步：主要是上位机与加气机和PLC的时间同步，上位机

4、是提供标准时间的设备，所以操作员请勿随意改动上位机时间，以免造成数据混乱。5.2 模拟量处理：模拟量处理遵循标准结构化处理，每个模拟量有如下结构数据：测量值、仪表量程上限、仪表量程下限、修正值、报警高高限设置值、报警高限设置值、报警低限设置值、报警低低限设置值、死区宽度设置值、高高限报警、高限报警、低限报警、低低限报警、使能报警。这样设计的优点在于当现场更换不同量程的仪表可以在上位机中设置仪表量程，而不用更改PLC程序。5.3 储罐液位计算：根据储罐液位的差压变送器的测量数据，转换成毫米水柱，再查储罐的罐容表，计算出储罐LNG的实际体积数。5.4 流程控制：提供调压流程、加气流程、卸车流程、C

5、NG流程控制。调压流程待机状态准备：操作员需要到现场关闭VB101手动阀门上位机启动开泵池进液阀预冷上位机确认低温泵运行泵池温度低于设定开低温泵停机，延时返回待机储罐压力高于设定延时加气流程：开阀预冷状态加气机按枪预冷待机状态开泵预冷状态开泵池进液阀泵池温度低于设定低速开低温泵预冷完成加气机温度低于设定加气中加气机按加气高速开低温泵加气完成加气机流量低于设定加气机按加气延时卸车流程：待机状态加气机按F3键开阀预冷状态开泵池进液阀泵池温度低于设定泵运行泵以卸车频率运行加气机按F3键卸车完成延时CNG流程：待机状态确认阀门状态储气瓶压力低低限上位机手动启动或上位机确认阀门预冷状态开出液阀泵池温度低

6、于设定现场按启动按钮与柱塞泵运行现场按停止按钮泵运行、开一台气化区出口温度低出口温度低于5度泵运行、开另一台气化区出口温度恢复出口温度低出口温度低于-40度停泵停机状态泵出口压力高储气瓶压力高与延时5.5 数据缓存PLC系统对4个流程运行数据各有20条缓存记录，以及设备整点记录3天的缓存记录，这样可以提高数据的安全性，当上位机程序停机故障时，可以保证短时间内数据不丢失。6 报警系统本系统声光报警器有2种报警提示：1.5秒鸣响为操作提示、一般报警提示（低限报警、高限报警），4秒鸣响为严重报警提示（高高限、低低限、变频器故障、火灾、泄漏）。自动化控制系统操作规程1 主界面 图1如图1所示： 主界面

7、的上部为标题栏，显示控制系统的名称和当前日期、时间、即时的事件和报警记录提示栏； 主界面的中部为系统画面； 主界面的下部为操作栏； 2 操作栏 在操作栏中共有很多操作按钮，下表是对应的功能说明表： 键功能目的功能按钮用户身份验证，给予相应的许可权系统切换控制系统进入总工艺图画面画面切换控制进入参数设置画面画面切换控制进入报警记录画面画面切换控制进入报表系统画面自动程序的锁定“允许操作”时可以运行自动程序；反之，“禁止操作”时，则锁定自动程序；全站急停紧急情况下关闭所有阀门，停止所有设备。退出监控系统退出监控系统，取消激活监控画面用户状态当前用户的用户名设备状态“PLC正常”表示上位机和PLC通

8、讯正常“报表正常”表示报表后台程序已运行。画面切换控制进入事件记录画面画面切换控制进入趋势图画面画面切换控制进入辅助功能画面功能按钮进入注意：当按钮呈现灰色状态，表示不可操作，原因是用户需要登录。3 自动化控制系统操作规程介绍3.1 WinCC画面的激活下面将介绍如何打开及激活WinCC画面（如下图2）(1)重新启动计算机后，系统会自动打开并激活WinCC画面，无需操作员操作。这个打开过程需要几分钟，请操作员耐心等待，直至画面跳出。注：如果在这个过程中，操作员另外手动打开WinCC软件，可能会引起系统错误。(2)如果操作员不打算重新启动计算机，如何手动关闭存在的激活画面；如何又重新打开与激活画

9、面？下面将详细介绍：a)关闭激活的画面：两种方式：可以通过“退出系统”关闭；也可以在WinCCExplorer中关闭；1)通过画面中的按钮，可以退出监控系统，关闭激活画面“单击此按钮退出监控系统图22)在WinCCExploer资源管理器中，也可以关闭与打开画面：下面介绍如何打开WinCCExploer：双击此快捷键在桌面上双击其快捷键，如下图演示：单击此快键图标也可以在“开始菜单”中打开，如下图：打开后进入WinCCExplorer资源管理器画面：如下图：在资源管理其中可以，通过单击图标“”打开与激活WinCC监控画面；通过单击图标“”，取消激活WinCC监控画面，从而关闭画面；单击此按钮画

10、面关闭画面单击此按钮打开与激活画面3.2 LNG加气站工艺流程 图2 这一界面（图2）集中显示了整个LNG撬装加气站系统的工艺流程。 （1）图中运用闪烁、颜色变化、文字、动作等方法显示出各个阀门，管道的状态、罐液位、及各种测量值越限报警。（2）在画面图形如罐，潜液泵，加气机右边分别集中提供了对罐，泵，加气机的主要实时监控数据；（3）在画面的右上角提供了按钮，通过点击或当有外部事件触发相应流程是，会弹出流程菜单，用来监控相应的动作流程，并可调整设定相应的频率；（4）在画面的右上角，还有个实时报警记录的表，显示报警故障；（5）画面上各种元素，若操作员不清楚其用途或代表的含义，可以将鼠标移到到相应区

11、域，画面上会显示该元素的简要说明。（6），下面将工艺图各元素状态做简要说明。表示低温泵变频器未运行。表示低温泵变频器运行中。“A”表示该阀门目前处在自动状态。绿点表示PLC有开启阀门动作阀门绿色表示该阀门阀位开关处在开启状态。“M”表示该阀门目前处在手动状态。灰点表示PLC无开启阀门动作阀门红色表示该阀门阀位开关处在关闭状态。现场操作柱启动按钮状态，当在CNG流程的第2步下，现场按过启动按钮后，该区域会边框闪烁，表示现场已有起泵命令。现场操作柱停止按钮状态该状态表示柱塞泵未运行。该状态表示柱塞泵运行中。该状态表示潜水泵未运行。该状态表示积水池低水位。该状态表示潜水泵运行中。该状态表示积水池高水

12、位。各测点边框红色闪烁，表示该测点有报警。可燃气探头，该状态表示无泄漏。可燃气探头，该状态表示有泄漏。上图表示LNG加气区域火灾。上图表示CNG加气区域火灾。上图表示储气瓶区域火灾。加气机的工作状态预冷状态对时按钮的功能：当LNG收费柱重新加电时，PLC系统会在20秒内，自动同步收费柱时间，若20秒后操作员发现收费柱的时间不正确，这时请按，进行手动对时。对时注意：A、加气中请不要按对时按钮。B、时间不正确请勿加气。（7）画面中的很多元素点击后会弹出该元素的功能画面，下面对各功能画面进行说明：A、点击阀门弹出如下窗口：阀门手自动切换开关，点击后出现下一幅画面。当前开关状态表示阀门处在自动状态。A

13、表示自动阀门手自动切换开关当前开关状态表示阀门处在手动状态。M表示手动B、点击低温泵区域弹出如下画面：当变频器出现故障后，确认故障已经消除，点此按钮复位故障。红色表示变频器出现故障。红色表示变频器正在运行中红色表示变频器已经准备好红色表示PLC正在开启变频器，灰色表示PLC关闭变频器C、点击柱塞泵区域弹出如下画面：当变频器出现故障后，确认故障已经消除，点此按钮复位故障。红色表示变频器出现故障。红色表示变频器正在运行中红色表示变频器已经准备好红色表示PLC正在开启变频器，灰色表示PLC关闭变频器点击各运行参数，会弹出实时趋势图窗口，例如点击，弹出下面窗口：点击储罐弹出储罐详细参数窗口：3.3 用

14、户登录本系统对监控画面上的绝大数操作都需要对操作员的身份进行验证，所以当操作员需要进行诸如打开报表、设置参数等的操作时，都必须输入用户名和密码。在没有登录时，各按钮不允许操作：若操作员在没有登录的情况下，点击了需要权限的按钮，则系统回弹出无权限的对话框，见下图：点击：按钮，在弹出的对话框中输入用户名和密码：用户名：user(该用户名属于普通用户授权，无法修改参数)密码：111111户名：admin（该用户名给予管理员授权，可以进行参数设置）密码：111111这里将显示登陆用户的用户名如何判断当前的操作员是否登陆？在控制栏中我们可以看出操作员是否登陆。用户操作结束后点击按钮弹出系统登录窗口，点击

15、退出登陆按钮，即可注销用户。注：这次设定了两种不同权限的用户名: “user”和 “admin”,初始密码都为6个“1”。“admin”用户名的权限包括可以进行参数设置，而“user”没有这个权限；3.4 流程参数设定： 在上位机上可以对四个流程泵的预冷温度，预冷频率等参数进行重新设定；（建议保留原设定值，无需经常更改设定值）在第3步和第5步时，的运行频率，主要是针对某些站，预冷时间比较长，泵池和管路保冷效果不好，而两次加气间隔时间又比较长，惠州站这里设置为0单击此处，输入要设定的值即可 拖动滑块，或滑块两侧的箭头也可修改设定值主用气化器设定，若长时间泵运行，当气化器出口温度低于5度会自动切换

16、到备用泵。泵工作频率设定，注意频率范围30-50之间3.5 报警与趋势图画面点击按钮按钮，打开趋势图画面：图6趋势图中有单模拟量的趋势图和按区域划分的组合趋势图，便于操作员分析数据。下图演示和说明如何使用曲线趋势图：图8上图的操作内容依次（从左到右）为：帮助、分配参数、第一条数据记录、前一条数据记录、下一条数据记录、最后一条数据记录、标尺、缩放、原始视图、选择时间范围、开始/停止、打印记录、选择统计区域、计算统计。点击缩放按键，选择要查看的区域，放开鼠标，就可以放大所选区域。如下图所示：选中的方框内容图9，放大区域图10。图9：图10：3.6 报表系统画面在监控画面中点击按钮，弹出报表系统画面

17、，本系统目前共有5张报表，分别是LNG加气记录，LNG卸车记录、LNG调压记录、CNG运行记录和设备整点抄表。(2)左击“查询及显示”按钮，查看数据报表(1)选择查询日期加气记录报表LNG卸车记录CNG运行记录调压记录整点归档报表下图将演示如何在报表中查询整点归档数据：3.7 参数设置画面点击按钮，弹出参数设置画面：图14参数设置的画面包括储罐液位、压力，泵池设定温度，加气出口压力等参数下图演示如何进行参数修改：(1)左击参数的“设定值”，并输入新的设定值；（其它参数修改类同此操作）当前值：该测点的当前测量值。设备工作时间：若使能工作时间报警，则将计时，计时单位：秒，若超过“工作时间报警”中设

18、定的值，则将会产生工作时间报警，该项功能主要是针对某些业主对设备的检修周期的要求，操作员可以根据需要选用。测量范围上限、测量范围下限：变送器铭牌上的参数，此参数的作用是当更换不同量程的变送器时，操作员可将新的参数填在这里，而不需要更改PLC程序。修正值：当变送器做计量检定时，若变送器的5点的测量值，与实际值存在恒定的误差，则在这里填上这个误差值，用以修正误差。报警高高限：报警高高限的输入值。报警高限：报警高限的输入值。报警低限：报警低限的输入值。报警低低限：报警低低限的输入值。死区：范围：0-1名词解释：死区：又叫死区宽度，在控制系统中，某些执行机构如果动作频繁，会导致小幅震荡，造成严重的机械

19、磨损。从控制要求来说，很多系统又允许被控量在一定范围内存在误差。本系统对死区做如下处理：量程报警高高限设定值测量范围上限测量范围下限死区宽度=量程死区测量值大于该值将触发高高限报警测量值小于该值将停止高高限报警报警高限设定值测量值大于该值将触发高限报警测量值小于该值将停止高限报警报警低限设定值报警低低限设定值测量值大于该值将停止低限报警测量值小于该值将触发低限报警测量值大于该值将停止低低限报警测量值小于该值将触发低低限报警无报警区域死区宽度死区宽度死区宽度死区宽度例如：储罐压力的变送器量程为0-1.6MPa，设置死区为0.01，高高限报警为1.0，高限为0.9，低限为0.4，低低限为0.3，则

20、死区宽度=1.60.01=0.016，若测量值逐渐增大超过0.9时将触发高限报警，（0.9-0.016=0.884），当测量值逐渐减小到0.884，高限报警消失，高高限报警触发原理同上。当测量值逐渐减小到低于0.4时，将触发低限报警，（0.4+0.016=0.416）当测量值逐渐增大到超过0.416时，低限报警消失。工作时间报警：设备使用周期的设定值，单位（秒）储罐参数设置在这里设置储罐的报警高高限、高限、低限、低低限值，使能报警后，储罐的进出液电磁阀将根据报警高高限、低低限联锁，即高高限时关闭进液阀，低低限时关闭出液阀。这里的容积量回根据介质密度自动计算。在联锁参数设置中可以设置各报警将要触

21、发的动作，操作员可根据需要设定。压差设置：该压差为LNG低温泵进出口的压差，默认值为0.05MPa，工作原理为：当低温泵启动后，15秒未到达该设定值，会产生报警提示，35秒压差未到达设定值，表示泵处在气蚀状态，系统会停变频器以保护低温泵。3.8 辅助功能辅助功能是针对数据安全的功能，PLC中保存有4个流程各20条操作记录和整点归档的3天记录，当上位机出现故障未运行监控系统时，运行数据会缓存在PLC中，当上位机恢复正常后，会自动将缓存数据保存到监控系统的数据库中。在该画面里有4个手动保存按钮。PLC整点数据画面，可以显示PLC中保存的3天数据。3.9 帮助操作说明工艺图关于3.10 用户管理点击按钮，弹出用户管理窗口：管理员可根据实际需要，添加用户名和密码，并分配权限。.