PLC 系统在溶解乙炔安全生产方面的应用

王贵强

（宜宾市华焰乙炔化工有限责任公司，四川 高县 645152）

1 研究的目的和意义

PLC系统在企业安全生产方面有特别重要的作用，PLC 在乙炔溶解乙炔生产过程中的应用，解决了乙炔气充装时存在的安全隐患，编程控制会自动检测生产过程中乙炔气的压力、温度、液位，当达到设定的温度、压力液位超限，系统会自动报警并停机，使溶解乙炔气瓶充装的安全性大大提高。PLC 系统是溶解乙炔企业对生产过监测数据、报警设定值、系统联锁状态、系统报警状态进行监控的主要手段[1]，对确保溶解乙炔安全生产意义重大。

2 公司PLC 系统现状分析

宜宾市华焰乙炔化工有限责任公司现有乙炔压缩机控制系统一套，乙炔压缩机进、出口管道压力变器送对2 台乙炔压缩机进、出口管道压力进行集中指示、报警以及联锁控制。

乙炔压缩机PLC 控制系统控制器选用了LE5109（非冗余设置）或同功能控制器，其余卡件的配置考虑了扩展的需要，因此AI、AO、DI、DO 信号类型都需要考虑一定的余量[2]。上述系统仅仅对溶解乙炔装置的核心设备Z-0.67/25 型溶解乙炔气体压缩机的进、出压力进行了联锁控制，其他参数未进行控制；溶解乙炔的其他装置未进行控制。

3 宜宾市华焰乙炔化工有限责任公司PLC 系统改进方案设想

经对相关安全法律法规和标准以及《四川省溶解乙炔生产企业安全控制实施指南》进行研究，并组织安全管理人员和生产技术骨干反复讨论，宜宾市华焰乙炔化工有限责任公司提出了PLC系统改进方案设想，将溶解乙炔生产过程中信息所产生的信号远传传输至配电室的机柜间，在控制室设置上位机进行信号集中监视与报警显示，记录并产生故障报警生成报表及打印等功能。具体方案如下。

3.1 乙炔气柜高位和低位联锁控制

将乙炔气柜高位和低位限位开关报警信号同步引入新控制系统进行显示记录。

3.1.1 乙炔气柜高位、低位检测

1.乙炔气柜高位限位开关检测报警（ZSH-101）。

2.乙炔气柜低位限位开关检测报警（ZSL-101）。

3.1.2 联锁逻辑关系

具体如表1 所示。

表1

3.2 乙炔发生器温度检测联锁控制

3.2.1 乙炔发生器内部水的温度远传检测

乙炔发生器C201A 内部水温检测（WT113A），报警信号检测（XA-C201A）以及联锁超过温度开启补水阀控制（XZ-C201A）。

3.2.2 联锁逻辑关系

具体如表2 所示。

表2

3.3 乙炔压缩机温度检测联锁控制

3.3.1 乙炔压缩机出口排气温度远传检测

1.乙炔压缩机C101A 出口排气温度检测（WT114A），报警信号检测（WA-C201A）以及联锁超过 40℃联锁停机控制（WZ-C101A1）。

2.乙炔压缩机C101B 出口排气温度检测（WT114B），报警信号检测（WA-C201B）以及联锁超过 40℃联锁停机控制（WZ-C101B1）。

3.3.2 乙炔压缩机冷却水温度高报警

1.乙炔压缩机C101A 冷却水温度检测（WT115A），报警信号检测（WA-C201A2）以及联锁超过 90℃联锁停机控制（WZ-C101A2）。

2.乙炔压缩机C101B 冷却水温度检测（WT116A），报警信号检测（WA-C201B2）以及联锁超过 90℃联锁停机控制（WZ-C101B2）。

3.3.3 联锁逻辑关系

具体如表3 所示。

表3

3.4 高压干燥器出口压力检测联锁控制

1.通过压力远传检测：（1）高压干燥器G101A 出口管道压力检测（PT114A）；（2）高压干燥器G101B出口管道压力检测（PT114B）。

2.压缩机控制及状态检测：（1）高压干燥器G101A状态信号检测（PL-C101A）、报警信号检测（PA-C102A）以及联锁停机控制（PZ-C101A）；（2）高压干燥器G102B 状态信号检测（XL-C101B）、报警信号检测（PA-C102B）以及联锁停机控制（PZ-C101B）。

3.5 仪表造型

新做除乙炔气柜高位和低位联锁控制外的联锁PLC 系统机柜，以便将所有联锁控制远传至中控室进行监控[3]。

现场仪表选用智能电子式，压力变送器采用4～20m ADC标准信号，计量单位采用公制单位KPa、MPa、℃等。

现场安装的电子仪表根据爆炸区域的等级划分，选用具有防爆合格证的产品，防爆等级不低于d ⅡCT4 级。

3.6 仪表供电

PLC 系统机柜的供电采用不间断电源系统UPS，现场仪表的24VDC 供电由PLC 系统提供。输入UPS 电源容量为2.0KVA，输入220VAC 输出220VAC，后备时间能够满足用电设备满负荷运行不小于30 分钟。

3.7 接地要求

PLC 系统机柜应可靠接地，整个系统的参考接地仅以接地网一点为基准，各系统、盘、机柜的接地就分别接地汇流排、保护接地汇流排上；保护接地应接在保护接地汇流排上。在分别从工作接地汇流排、保护接地汇流排直接接引出接地线（VV1×25mm2）连接到接地总干线上[4]。

接地网络可利旧，系统地接和保护接地接入已有接地网即可。

4 宜宾市华焰乙炔化工有限责任公司PLC 系统改进方案的优势分析

4.1 提高了溶解乙炔生产装置及储存设施自动化控制系统的水平

原来只有两台核心设备Z-0.67/25 型溶解乙炔气体压缩机的进、出压力进行了联锁控制，安全系数低，改进后将其他参数都进行了控制；溶解乙炔的其他装置也进行了控制，形成溶解生产过程参数的全控制，提高了溶解生产的本质安全水平。

4.2 降低现场人员巡回检查的工作量

PLC 系统改进后，最大程度地实现了溶解乙炔在生产过程的自动水平，实现了生产参数的全过程监测，以前要求工作人员每班每小时或每半小时巡回检查一次的频率可以降低[5]。对生产过程的情况，通过中控室人员进行严密监测，以防参数超过设定值。

4.3 降低对纸质记录文档的依赖，节省文控管理的成本

PLC 系统改进后，实现了信号集中监视、系统功能组态、自动化逻辑控制、数据报警、控制参数的在线修改和设置，自动记录并实现产生故障报警生成报表及打印等功能，减少对纸质记录文档的依赖，节省文控管理的成本。

4.4 为公司的安全管理决策提供了高效的信息支撑

PLC 系统改进后，公司安全管理人员只要登录LPC系统，就能随时对溶解乙炔生产装置的运行信息进行查阅，信息发生变化时可及时交流，调整生产的进度安排，信息协作更加方便快捷。

5 推行PLC 系统改进方案中主要存在的问题及应对措施

5.1 对现有装置进行PLC 系统改造，存在一定的安全风险

在PLC 系统改造过程中，必然会在装置现场进行动火、高处作业等特殊作业，而溶解乙炔装置中必然存在乙炔，乙炔属于易燃易爆的危险化学品，在改造过程中肯定存在一定的安全风险。

在PLC 系统改造过程中，必须加强对装置的置换管理，严格执行《危险化学品企业特殊作业安全规范》（GB30871-2022）的安全管理规定，并开展相应的应急救援演练，确保改造过程中的安全[6]。

5.2 PLC 系统改造的资源投入不足

由于是老企业进行PLC 系统改造升级，企业管理层对PLC 系统改造升级的必要性和重要性缺乏深刻的认识，对PLC 系统改造的技术缺乏了解，在操作实践、管理理念上无法跟上信息化的要求；加上近年来企业生产经营情况受市场大环境的影响，效益下滑，给PLC 系统改造升级的资金投入造成了一定的困难。

企业加大对相关硬件及人力资源的投入力度，采取分步实施，总体推进的方法，陆续开展PLC 系统改造升级，让企业管理层逐渐认识到PLC 系统改造升级的必要性和重要性，进一步了解PLC 系统的作用；同时减少对改造资金及人力资源的压力。

6 结语

溶解乙炔生产装置及储存设施必须装备自动化控制系统，以实现生产过程的自动连续如实记录相关参数，以便公司管理层和安全管理人员进行安全生产的决策，进行PLC 系统改造是必要的也是必须的。企业要认清当前安全管理所存在的问题，不断创新安全管理理念，充分利用计算机技术，推进和完善安全生产管理方式。

如PLC 系统改造成功运用，不仅规范和完善了作业进入作业现场巡查的安全风险，而且实现了溶解乙炔生产过程的动态观察，为“早发现安全风险隐患、早解决安全风险隐患”提供了基础保障，同时大大提高了工作效率，降低了溶解乙炔生产过程的安全风险。

由于信息数字化的不断发展，在PLC 系统改造成功使用中不断改进和完善，使PLC 系统在实际安全、生产过程中更加方便、快捷地提高安全生产的数据，将使公司的安全管理更加规范，也为其他同类提供了较好的参照模板。

在以后的安全工作中，宜宾市华焰乙炔化工有限责任公司将根据PLC 系统的运用情况，逐渐推进PLC系统在公司工业气体车间的运用，使安全生产管理向信息化、自动化迈进。