电动执行机构研究及控制逻辑优化及应用

1、电动执行机构研究及控制电动执行机构研究及控制逻辑的优化及应用逻辑的优化及应用w项目工作总结报告项目工作总结报告w 项目技术研究报告项目技术研究报告w 项目效益分析报告项目效益分析报告w 装置图片装置图片w 附件材料附件材料技术研发背景技术研发背景w 1、合成氨装置生产连续性、稳定性要求高，合成氨装置生产连续性、稳定性要求高，2008年投用生产后因为电动阀门故障导致生产停年投用生产后因为电动阀门故障导致生产停车，内蒙古鄂尔多斯联化化工有限公司通过研究车，内蒙古鄂尔多斯联化化工有限公司通过研究讨论决定对现场电动阀进行改造。讨论决定对现场电动阀进行改造。w 2、通过先进的电动执行机构保护装置、提高劳

2、通过先进的电动执行机构保护装置、提高劳动生产力、在控制系统自动控制下可以避免人工动生产力、在控制系统自动控制下可以避免人工干预造成的误操作，高可靠的运行周期，工艺指干预造成的误操作，高可靠的运行周期，工艺指标可以等到大幅优化、联锁保护可以可靠动作保标可以等到大幅优化、联锁保护可以可靠动作保证装置不受人工操作不当造成的损坏，系统可以证装置不受人工操作不当造成的损坏，系统可以稳定运行。稳定运行。w 3、科学技术是第一生产力，通过电子技术自动、科学技术是第一生产力，通过电子技术自动控制替代人工控制是化肥行业发展的必然趋势。控制替代人工控制是化肥行业发展的必然趋势。 l项目属于国家重点支持的高新技术领

3、域。l项目属于企业研究开发费用税前扣除管理办 法（试行）规定的研究开发活动。l项目属于国家发展改革委员会等部门公布的当前优先发展的的高新技术产业重点领域指 南。工作总结报告工作总结报告 项目来源 电动执行机构误操作保护单元高可靠性可以使生产装置连续稳定运行避免事故停车，精确的控制可以避免物料浪费，高精度优化生产控制流程，快速的响应时间可以保证系统的安全，自带故障诊断功能能快速发现故障提前做好预防，极低的耗电量节省能源消耗。按内蒙古鄂尔多斯联化化工有限责任公司80台电动阀设计，每年因电动阀停车2计算每次停车直接经济损失150万元，事故后造成的安全环保次生灾害对环境造成不可逆转的损失。 电动执行机

4、构研究及控制逻辑的优化及应用项目是内蒙古鄂尔多斯联合化工有限公司自选项目，鄂尔多斯联合化工有2套合成系统，一套大颗粒系统，一套小颗粒系统。三套装置共使用智能电动执行机构80台，提供一种运行安全可靠，操作简单，维修方便的智能电动执行机构是安全生产、降低污染、效益最大化的有力保证。项目技术开发背景项目技术开发背景1、考察论证 2014年2月至3月组织考察小组奔赴宁夏、大庆、沧州等石化进行实地考察。2、前期准备及试验 2014年3月至5月主要由对阀门与执行机构安装匹配，进口设备材料的准备。3、设备制作安装 2014年5月至2014年8月，公司技术人员进行设备制作以及安装。 4、试验生产安装 2014

5、年9月到2014年11月在合成氨装置安装设备并试验生产 国家提倡节能降耗和环保等一切有利于国家、企业的生产系统技术研发和应用改造，经核算通过改造电动执行机构，工艺操作弹性增大，人力和环保等方面的在投资会有所下调。因此该项目具有较好的经济效益和社会效益。也为实现环保型、节约型的绿色化工企业奠定了坚实的基础。技术方案技术方案 传统电动阀控制方案：电动阀门核心的还是电机的正反转，用电机的正反转来驱动阀门的开关。电动阀开关到位主要是通过电动阀反馈来判断依据，导致反馈非常重要。控制都在现场电路板上实现。 这个设计缺点：反馈在现场复杂环境中容易卡塞，扭曲等不确定因素导致阀门误动作。电路板受电磁、振动干扰、

6、腐蚀、进水等情况下影响正常运行,电动阀控制也是长期带电状态，容易受干扰。 由于电动阀都在工艺主管道上，每一次无动作都导致一次安全事故、一次全厂停车，停车导致排放，排空很多污染液体、气体对环境产生污染。技术方案技术方案 应用改造电动阀控制方案：电动阀门核心的还是电机的正反转，控制方面：（1）新增就地允许操作。（2）开关回路各添加一个继电器互锁运行。（3）控制逻辑开/关信号改为脉冲信号，更改控制逻辑方案。（4）不在全部依赖于反馈判断阀门。（力矩、转动时间）（5）动力电源接配电室事故段，控制回路电源接UPS。 应用后优点：现场反馈误动作不会导致阀门动作。停电事故阀门正常工作。控制源于DCS控制器减小

7、了电磁干扰，保证了快速、安全准确性。 延长了长期稳定运行周期、防范了事故发生概率、间接减少排放污染。技术方案技术方案 具体实施：（1）控制原理：在智能电动执行机构控制回路的正/反转接触器线圈A1端各串联一对由ESD联锁保护系统控制的无源常开辅助触头，目的是切断控制回路接触器励磁电源通过对ITCC控制器的组态实现上位机的逻辑控制。 （2）逻辑编程：ITCC控制器组态采用脉冲上升沿触发信号，只接收ESD联锁信号时程序DO输出闭合辅助触头延时2分给现场电动执行机构开关命令，正常运行电动执行机构内部逻辑板故障或者电磁干扰阀门不会动作，这样可以保证阀门不会误动。当需要就地操作时可以手动给定指令使辅助触头

8、闭合,就地转换开关切换到手动模式在根据实际需要开阀和关阀。技术方案技术方案 （3 3）执行条件：自动控制中根据）执行条件：自动控制中根据ESDESD联锁信号和调节信号联锁信号和调节信号同时闭合允许就地操作继电器、正转或反转接触器，当允许投同时闭合允许就地操作继电器、正转或反转接触器，当允许投就地继电器不在闭合状态无论自动还是手动执行机构都无法动就地继电器不在闭合状态无论自动还是手动执行机构都无法动作。作。 逻辑优化逻辑优化A:A:工艺参数与联锁条件工艺参数与联锁条件 （4 4）逻辑优化）逻辑优化A A：阀门远程只关不开。：阀门远程只关不开。技术方案技术方案 变量与表述：MOVA3027_MST

9、A（甲烷化炉入口电动阀允许就地操作）MOVA3027_ASTO（甲烷化炉入口电动阀自动关）MOVA3027_MSTO（甲烷化炉入口电动阀手动关）HSO_MOV3027（甲烷化入口允许操作发生）HSC_MOV3027（甲烷化入口阀门关闭） 逻辑控制图： 技术方案技术方案 逻辑结果与意义：逻辑结果与意义： 这些变量通过功能如图功能块（上升沿脉冲，延这些变量通过功能如图功能块（上升沿脉冲，延时，与或非门）来连接实现联锁最优先，联锁发生时时，与或非门）来连接实现联锁最优先，联锁发生时触发触发2 2分钟脉冲信号。同时电动阀门就地允许操作，分钟脉冲信号。同时电动阀门就地允许操作，现场按钮可以开关电动阀门。

10、电动阀门反馈丢失也不现场按钮可以开关电动阀门。电动阀门反馈丢失也不会触发命令。脉冲信号解决了长时间带电导致干扰电会触发命令。脉冲信号解决了长时间带电导致干扰电动阀门误动作。动阀门误动作。技术方案技术方案 （5）逻辑优化B：工艺参数与联锁条件 阀门远程开关、就地除了手动摇杆。不能操作技术方案技术方案 变量与表述： MOVA4001_MSTA(电动阀允许就地操作)MOVA4001_ASTO(电动阀自动开)MOVA4001_MSTO(电动阀手动开)HSO_MOV4001(允许操作发生)HSC_MOV4001(电动阀关闭）SDO_MOV4001（电动阀手动开）ZSO_MOV4001（电动阀开状态）ZS

11、C_MOV4001（电动阀关状态）HSO_MOV4001_1（电动阀开命令）HSC_MOV4001_1（电动阀关命令技术方案技术方案 控制逻辑图：技术方案技术方案 逻辑结果与意义： 上术变量通过功能如图功能块（上升沿脉冲、延时、与或非门、RS触发器）来连接实现联锁最优先，联锁发生时触发2分钟脉冲信号。2分钟脉冲时间段反馈回来时，RS复位端触发3秒信号来中断2分钟脉冲信号。防止电动阀门开的过大损坏电动阀。技术技术创新点创新点 1、智能电动执行机构控制回路的正/反转接触器线圈A1端各串联一对由远程控制系统控制的无源常开辅助触头，目的是切断控制回路接触器励磁电源通过对控制器的组态实现上位机的逻辑控制

12、，控制器组态采用脉冲上升沿触发信号，只接收联锁信号时程序才会给现场电动执行机构开关命令，正常运行电动执行机构内部逻辑板故障或者电磁干扰阀门不会动作，这样可以保证阀门不会误动。当需要就地操作时可以手动给定指令使辅助触头闭合,就地转换开关切换到手动模式在根据实际需要开阀和关阀。自动控制中根据联锁信号和调节信号同时闭合允许就地操作继电器、正转或反转接触器，当允许投就地继电器不在闭合状态无论自动还是手动执行机构都无法动作。技术技术创新点创新点2、电动阀控制DCS不间断UPS提供电源。动力电源在配电室事故段接。保证了突然断电导致停车时阀门正常动作，保证现场设备人员安全。3.电动阀门控制的开关继电器线圈得

13、电回路采用互锁的方式，控制系统组态采用RS触发器保证开关命令不会冲突。4.控制选用最先进的ICS T6300控制器。T6300控制器及I/O模块三重化设计。保证系统本质安全，数据处理安全可靠。逻辑编程符合IEC规范。经济效益分析经济效益：经济效益：电动执行机构误操作保护单元高可靠性可以使生产装置连续稳定运行避免事故停车，精确的控制可以避免物料浪费，高精度优化生产控制流程，快速的响应时间可以保证系统的安全，自带故障诊断功能能快速发现故障提前做好预防，极低的耗电量节省能源消耗。按内蒙古鄂尔多斯联化化工有限责任公司80台电动阀设计，每年因电动阀停车2计算每次停车直接经济损失150万元，事故后造成的安全环保次生灾害对环境造成不可逆转的损失。现场电动阀图片 ITCCITCC主控模块主控模块 ESDESD开关量、模拟量卡件