自20世紀(jì)80年代中期進(jìn)入中國(guó)以來(lái)，自動(dòng)化控制、動(dòng)力和信息解決方案的供應(yīng)商羅克韋爾自動(dòng)化一直致力于幫助各行業(yè)客戶實(shí)現(xiàn)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)與企業(yè)信息系統(tǒng)的集成。
羅克韋爾自動(dòng)化PLC-5熱備系統(tǒng)使中國(guó)石化廣州分公司實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)約的系統(tǒng)改造；Allen-Bradley PowerFlex 7000中壓交流變頻器應(yīng)用于揚(yáng)子石化，實(shí)現(xiàn)其供水系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全、節(jié)能；同樣地，PowerFlex 7000系列的B型結(jié)構(gòu)中壓變頻器對(duì)太倉(cāng)水廠水泵電機(jī)控制系統(tǒng)的改造支撐其實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大供水能力，并保證其更好地服務(wù)于千家萬(wàn)戶。
大量應(yīng)用實(shí)例證明，擁有世界級(jí)的產(chǎn)品、全球供應(yīng)及本地實(shí)力、集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、增值服務(wù)及專門(mén)技術(shù)的羅克韋爾自動(dòng)化正在與中國(guó)企業(yè)保持越來(lái)越親密的接觸，通過(guò)幫助其改造和完善自動(dòng)化設(shè)備來(lái)助推中國(guó)各行業(yè)企業(yè)提升自身價(jià)值。
改造廣州石化
目前，我國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的汽油及石化產(chǎn)品消費(fèi)國(guó)之一，同時(shí)，隨著WTO以后市場(chǎng)開(kāi)放程度的加大，石化工業(yè)必須保持持續(xù)、高速發(fā)展，以滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，并應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇。作為我國(guó)南方石化產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的中國(guó)石化廣州分公司為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，希望通過(guò)降低生產(chǎn)成本、提高效率，將產(chǎn)品保持在較低的價(jià)格水平。
廣州生產(chǎn)超過(guò)60種的石化產(chǎn)品和近160個(gè)不同等級(jí)的固態(tài)塑料原料，原油加工能力為每年770萬(wàn)噸，深加工能力為每年650萬(wàn)噸，乙烯產(chǎn)量為每年15萬(wàn)噸。如此高的產(chǎn)能對(duì)其資產(chǎn)使用效率的提高和備件費(fèi)用的降低也提出了更高的要求，因此對(duì)已經(jīng)使用了13年的PLC-3熱備系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造迫在眉睫。
雖然PLC-3可編程控制器是極其可靠的控制平臺(tái)，但是已經(jīng)停產(chǎn)，它的相關(guān)備件很難在市場(chǎng)上買(mǎi)到，其維護(hù)成本也較高。向后兼容也是成為一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，原有控制系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)使用IBM 386兼容機(jī)，并運(yùn)行于DOS操作系統(tǒng)下，顯然已經(jīng)太落伍了。用戶希望采用最先進(jìn)的人機(jī)界面系統(tǒng)代替原有的監(jiān)控平臺(tái)，同時(shí)還要保證新系統(tǒng)能無(wú)縫地與現(xiàn)有系統(tǒng)融合在一起，便于操作和維護(hù)。
整個(gè)項(xiàng)目改造的關(guān)鍵問(wèn)題在于Allen-Bradley系列PLC的向后兼容問(wèn)題。羅克韋爾自動(dòng)化從幫助用戶節(jié)省投資的角度出發(fā)，建議只更換PLC處理器，保留現(xiàn)有的I/O模塊。相對(duì)于更換整個(gè)控制系統(tǒng)，該升級(jí)方案僅需要前者1/3的投資。改造方案包括用全新的PLC-5/40熱備系統(tǒng)代替已經(jīng)過(guò)時(shí)的PLC-3熱備系統(tǒng)。
系統(tǒng)升級(jí)過(guò)程包括兩個(gè)步驟：首先，將安裝有Allen-Bradley 1784-KT通訊卡的監(jiān)控計(jì)算機(jī)連入現(xiàn)有的DH+網(wǎng)絡(luò)，并運(yùn)行第三方人機(jī)界面軟件。然后，通過(guò)使用RSLogix5編程軟件將PLC-3的程序轉(zhuǎn)化為PLC-5的梯形圖邏輯程序，RSLogix5編程軟件運(yùn)行于Windows 2000/XP操作系統(tǒng)下，操作界面友好，使用方便，并且很多功能得到了增強(qiáng)。PLC-5可編程控制器擔(dān)當(dāng)起了控制整個(gè)生產(chǎn)車(chē)間的重任，接收來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào)，包括各種儀表、電機(jī)、液位傳感器、閥門(mén)等。第三方人機(jī)界面軟件用于對(duì)各種輸入信號(hào)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，并按照事先編制好的程序做出反應(yīng)。
新舊兩種PLC處于并行運(yùn)行狀態(tài)，確保新系統(tǒng)能夠接收到與舊系統(tǒng)相同的輸入信號(hào)。通過(guò)連接到兩臺(tái)PLC的人機(jī)界面系統(tǒng)來(lái)監(jiān)視它們?cè)谙嗤斎胄盘?hào)下的響應(yīng)是否一致。在正式用PLC-5代替PLC-3之前，花費(fèi)了一個(gè)月的時(shí)間對(duì)所有邏輯功能進(jìn)行了全面的測(cè)試。由于進(jìn)行了充分的前期準(zhǔn)備，最后只花費(fèi)了不到半個(gè)小時(shí)就完成了新舊系統(tǒng)的切換工作。
整個(gè)改造項(xiàng)目沒(méi)有超出預(yù)算，在一個(gè)多月的改造過(guò)程中幾乎沒(méi)有對(duì)正常生產(chǎn)造成影響。新的PLC-5只有PLC-3體積的1/3，卻為用戶節(jié)省了近75000美元的費(fèi)用。PLC-5系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠，它直接連入原有的DH+網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需進(jìn)行任何改造。僅此一項(xiàng)，就為用戶節(jié)省了近10%的備件費(fèi)用。
解困揚(yáng)子石化
同是中國(guó)石化下屬的另一家子公司南京市揚(yáng)子石化有限公司近幾年來(lái)在產(chǎn)量不斷提高的情況下，也面臨著減少能耗、降低成本、保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的問(wèn)題。對(duì)于石化企業(yè)來(lái)說(shuō)，除了原油以外，水就是最為重要的生產(chǎn)原料。揚(yáng)子石化近600萬(wàn)噸的巨大年產(chǎn)量使其供水系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)中型城市的供水系統(tǒng)那么復(fù)雜。每天，揚(yáng)子石化的水廠將生產(chǎn)40萬(wàn)噸工業(yè)用水，并需要對(duì)6萬(wàn)噸廢水進(jìn)行處理。
在揚(yáng)子石化的現(xiàn)有系統(tǒng)中，水泵由固定速度的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)水庫(kù)水位及負(fù)載變化要求，需要定期對(duì)閥門(mén)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，但常規(guī)的監(jiān)控方法很難讓水泵處于最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)，泵站抽取的水量常常大于實(shí)際需要量，由此造成了電能浪費(fèi)。另外，水泵電機(jī)的起動(dòng)方式為傳統(tǒng)的全電壓直接起動(dòng)，起動(dòng)電流高達(dá)滿載運(yùn)行電流的8倍，由此造成的大幅度電網(wǎng)電壓波動(dòng)會(huì)影響廠區(qū)內(nèi)其它電子設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)產(chǎn)生的水擊作用還會(huì)給管路和相關(guān)設(shè)備（包括傳感器）造成損害。
羅克韋爾自動(dòng)化首先對(duì)揚(yáng)子石化的現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)估，并向用戶提供了詳盡的數(shù)據(jù)，對(duì)比采用不同產(chǎn)品的解決方案及其優(yōu)勢(shì)。“顯然，考慮到節(jié)省的電能、勞動(dòng)力以及維護(hù)成本——包括對(duì)電機(jī)、機(jī)械設(shè)備的保護(hù)，Allen-Bradley PowerFlex 7000中壓交流變頻器將是用戶的最佳選擇，”羅克韋爾自動(dòng)化項(xiàng)目工程師王楊說(shuō)。
PowerFlex 7000中壓變頻器工作效率高，簡(jiǎn)單易用。它能夠精確起動(dòng)、控制水泵電機(jī)，使其轉(zhuǎn)速正好適合所需水流量的要求，最大限度地降低能耗。它所需器件較少，從而使其可靠性得到增強(qiáng)。PowerFlex 7000變頻器采用了PowerCage設(shè)計(jì)方式，將變頻器的主要電力器件集成在模塊化的單元內(nèi)，使得維護(hù)更加便捷。同時(shí)，PowerFlex 7000變頻器符合IEEE 519-1992規(guī)范要求，不會(huì)對(duì)電機(jī)或電源產(chǎn)生諧波影響。經(jīng)過(guò)近一年的多方論證，揚(yáng)子石化最終決定采用由羅克韋爾自動(dòng)化GMS（全球制造業(yè)解決方案）專家提供的PowerFlex 7000變頻器泵站系統(tǒng)方案。
在PowerFlex 7000中壓變頻器安裝到位后，泵站的工作人員只需要設(shè)定蓄水池的水壓即可。通過(guò)傳感器可以檢測(cè)到蓄水池的實(shí)際水壓，PowerFlex 7000變頻器會(huì)根據(jù)實(shí)際水壓和要求水壓之間的差值，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行PID閉環(huán)控制。這樣，既節(jié)省了勞動(dòng)力成本，又可以精確地控制水泵電機(jī)的運(yùn)行。同時(shí)，PowerFlex 7000變頻器能夠?qū)﹄姍C(jī)的起、停進(jìn)行平穩(wěn)地控制，消除了水擊作用的影響，節(jié)省了由此帶來(lái)的維護(hù)費(fèi)用。
更重要的是，PowerFlex 7000中壓變頻器投入使用僅八個(gè)月，就節(jié)省耗電量884,600千瓦時(shí)。揚(yáng)子石化的工作人員估計(jì)僅此一項(xiàng)每年就將為其節(jié)省74,000美元的開(kāi)銷(xiāo)，使他們能夠在兩年內(nèi)收回設(shè)備投資成本。揚(yáng)子石化已考慮將其推廣到水廠的其它應(yīng)用項(xiàng)目中。
支撐太倉(cāng)水廠
與揚(yáng)子石化原供水系統(tǒng)存在的問(wèn)題相似，江蘇省新興工業(yè)城市太倉(cāng)市新建的水廠也存在使用固定轉(zhuǎn)速的水泵電機(jī)浪費(fèi)電能、消耗人力的問(wèn)題。作為為當(dāng)?shù)鼐用窈蜕虡I(yè)用戶提供清潔自來(lái)水的太倉(cāng)水廠必須保證供水能力達(dá)到每天20萬(wàn)立方米，同時(shí)考慮到需要恒壓供水、減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用、節(jié)省電能及勞動(dòng)力等多方面的要求，羅克韋爾自動(dòng)化建議太倉(cāng)水廠采用PowerFlex 7000系列B型結(jié)構(gòu)的中壓變頻器對(duì)水泵電機(jī)進(jìn)行控制。
由于太倉(cāng)水廠的工作人員不太熟悉中壓變頻技術(shù)，羅克韋爾自動(dòng)化將自己作為該項(xiàng)目的系統(tǒng)集成商，在深入了解泵站的具體需要之后，提出了一整套解決方案，并且最大程度保留了現(xiàn)有設(shè)備。同時(shí)，羅克韋爾自動(dòng)化還邀請(qǐng)?zhí)珎}(cāng)水廠的工作人員參觀了類似的應(yīng)用項(xiàng)目。最后，通過(guò)對(duì)中壓變頻技術(shù)的了解，太倉(cāng)水廠確信中壓變頻器能夠提高泵站的工作效率，而且可以通過(guò)節(jié)省的費(fèi)用很快收回投資。
通過(guò)采用PowerFlex 7000中壓變頻器，水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速得到了有效的控制，從而能夠根據(jù)水壓的變化，調(diào)節(jié)水流量，使將原來(lái)人工操作的閥門(mén)調(diào)節(jié)方式轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)用戶需求和管道水壓自動(dòng)調(diào)節(jié)供水量的方式。同時(shí)，羅克韋爾自動(dòng)化還為中壓變頻器系統(tǒng)提供了相關(guān)的設(shè)備，包括中壓開(kāi)關(guān)、保護(hù)裝置，以及一套小型的中壓電機(jī)控制器，并提供了本地化的備件支持和中壓電器工程師服務(wù)。
從2003年5月啟用以來(lái)，PowerFlex 7000中壓變頻器的節(jié)能效果表現(xiàn)突出。僅在5月至8月期間，就為太倉(cāng)水廠節(jié)省了432,000千瓦時(shí)的電能，全年將節(jié)省7.47萬(wàn)美元的電費(fèi)。
