变频器在炼油厂的应用技术分析
一、概述
变频调速是一种高效的调速方式，而且调速精度高、调速范围宽，操作方便，并且可利用变频器上自带的RS485串行通讯口实现和控制系统的通讯，以便于随时监控系统的工作情况，有利于生产正常进行。炼油厂丙烷压缩机液化气的提取系统进行自动化改造，改造后除提高工艺操作水平外，而且节能20%左右，经济效益也十分显著。
二、森兰SB70变频器的主要特点
丙烷压缩机是该系统的关键设备，对变频器的可靠性、起动转矩和动态响应都有一定的要求。由于变频器是该自动化系统的一部分，为减少干扰，要求输出波形中有较低的谐波含量，因此，选用我公司生产的SB70矢量控制变频器。该变频器是希望森兰科技股份有限公司自主开发的新一代低噪音、高性能、可靠性高、功能强大的工程型变频器，采用转子磁场定向的矢量控制方式，实现了对电机大转矩高精度的控制。其操作面板具有编程、操作、参数复制、热拔插功能，大大方便了操作人员对参数的修改（仅对一台变频器设置参数，其它均可进行参数复制，减少调试过程中的工作量），速定给定可通过端子切换，减少了外部繁琐的连接线。瞬时掉电时，通过母线电压控制，实现不间断运行；还可根据负载特性和环境温度，自动调整载波频率。
三、工艺过程
图1 液化气提取工艺系统框图
工艺过程：
炼油产生的气体，经过压缩机加压后凝为液态进入分离塔，经过吸收等其他加工工艺，提取出石油液化气。进气口压力P1要求小于0.6MPa，压缩机出口压力P2可达到1.2MPa～1.7MPa之间，经出口阀调节后保证分离塔压力P3在1.05MPa。如果某种原因使分离塔压力升高，为安全起见则泄压阀打开，将分离塔内液体经管道回流进气口。
调节阀门的开度使P1指示压力小于0.6MPa，P3压力在1.08MPa左右。操作人员根据P1、P2、P3上的指示值进行调节。进气的压力P0一般来说不是很稳定，为使控制准确，需知道P0与P1、P2、P3的变化的关系如下表（1）：
四、系统的构成
由表（1）和表（2）所反映的在P0改变时和进口阀开度改变时，P1、P2、P3和L1、L2的变化可见，进气P0的升高或降低，使P1、L1和L2发生相应的改变。如果要使流量L1和L2不变，可调节进口阀的开度往P0增加的相反方向变化，即P0增大，进口阀开度减少，或P0降低，进口阀开度增大。
为保证生产的稳定性，希望进入分离塔的丙烷流量不要有太大的波动。为此控制方式可有两种选择，一种采用流量控制方式，用流量变送器采集的流量信号回馈到控制系统上，使系统组成为一流量闭环系统，这样不论P0如何变化，都可保证流量基本不变。另一种方式是用P1信号作为反馈信号，只要使P1保持稳定流量就基本不变。因此，在进气压力P0波动时，使压缩机转速发生改变，使P1不变，即可使流量基本不变。于是以压力信号P1作为反馈信号组成压力闭环系统。这里P1信号在压缩机输入管道上，但是P1的变化是压缩机调速后的结果，作为闭环系统的反馈信号是可行的。由此可见，调节压缩机的转速和调节进口阀的开度在工艺上可达到相同的效果。本系统的压缩机电机功率为160kW，工频运行时，流量的改变靠阀门节流调节，浪费了大量的能源，机械的磨损未能减低，影响机组的使用寿命。为实现生产过程的自动化，采用一台SB70系列160kW变频器与压力变送器P1构成恒压控制。系统如图2所示：
图2 变频器控制系统
为提升整个系统的自动化水平，引入工控机进行监控，监控系统框图如图3：
图3 系统控制框图
本系统数据采集卡采集压力、流量、阀门开度等模拟量，输出模拟量调节电动阀开度；采集报警和其他开关信号，输出备用系统起动信号、停止信号等。工控机通过RS485实现对变频器进行控制，P1压力通过数据采集卡采集，经工控机处理后，由RS485将控制信号送到变频器，控制变频器的频率的升降，达到恒定P1的目的，最终使流量基本不变。当然还要控制变频器的起停，同时电机的运行参数也要送工控机进行监控。工控机为一台CPU PⅢ、内存128M、硬盘20G的研祥工控机，配置数据采集卡、温度信号处理卡、开关信号接线板、RS485通讯卡、RS485通讯模块等。
模拟量数据采集卡将压力、流量、阀门开度、电机温度和管道温度等模拟信号转换成12位的数字信号，每一路信号占用数据采集卡上一个模拟通道，互不影响，采样周期为300ms。SB70变频器支持RS485半双工串行通讯方式，通过在工控机上用IP函数或VB的MSCDMM通讯控件编制串行通讯程序，即可实现工控机与变频器之间的通讯，本系统用VB的通讯控件编制。将采集到的数据信号，经实时分析处理后，通过组态王监控画面，监测现场传输的实时数据和历史数据及设备的运行状况、历史曲线的分析、实时报表、历史报表的打印、声光报警等。
五、系统的优点
原系统是在人为观察P1压力的情况下，改变进口阀的开度来满足工艺上的要求，在P0波动比较频繁时，人工劳动强度大。控制系统投入运行后一般不需要人工干预，可在远离现场的地方进行监控。压缩机用变频器驱动后节能效果明显，据用户测算可节能18%～22%。电动机的起动电流和运行电流均在额定电流以下，减少了对电网的冲击。电机不总是工作在额定转速，延长了设备的使用寿命，系统的安全性也有提高。
几个用VB开发工业控制程序的常见问题
随着新的软件开发工具的不断涌现，应用软件设计人员面临的可使用的工具越来越多，令人眼花眼花缭乱，其中，Visual Basic是最为人们所容易接受的软件开发工具之一。但是大多数使用VB进行软件应用程序开发的人员都认为，VB不能进行工业控制程序的开发。其实不然，我们曾多次使用VB成功地实现了工业控制程序的开发，所开发出的产品业已投入实际使用。下面就其开发过程中的经验介绍给大家。
几个用VB开发工业控制程序的常见问题
一、平台的选择
使用VB开发工业控制程序，首先面临的一个问题是平台的选择。目前，一般应用软件的开发大多数都是在Windows 9x平台上进行的。但是，我们认为在选择平台时，应考虑到客观实际情况来决定。如果我们的用户是一般的操作工人，并且在微机主板上安装了我们自己开发的控制硬件板（如I/O板等），那么其平台应选择Windows 3.x。因为一般的操作工人接触计算机较少，那么对于操作，而且在实际使用过程中，一般都可能会出现紧急事件或突然停电而非正常关机，此后再启动时，Windows 9x将首先执行Scandisk.exe程序，或由此破坏了Windows 9x的注册表，这将造成操作工人不知所措；如果在微机主板上安装了我们自己开发的控制硬件板，那么Windows 9x还将要求安装其驱动程序，综合这些因素，我们建议使用Windows 3.x。否则，我们可以选择Windows 9x。我们在开发“盆腔治疗仪”时，考虑到用户为医护人员，并且通过平行口进行I/O控制，因此我们选择了Windows 95；而在开发用于自动粘贴防伪标志的“复卷贴标机”时，其用户系工厂工人，并且在工控机的主板插槽上我们安装了自行开发的I/O控制板，为此我们选择了Windows 32。根据实际使用情况看，我们的考虑、选择是正确的。
二、编写并生成对端口操作的动态链接库
动态连接库是Windows应用程序共享资源、节省内存空间、提高使用效率的一个重要技术手段。动态连接库是包含数据和函数的模块，可以被Windows的其他可执行文件调用。它包含输出函数和内部函数两种函数。输出函数可以被其他模块所调用，而内部函数则只能在动态连接库内部使用。一般，动态连接库以DLL作为其文件扩展名。
当前，可用于编写动态连接库的工具很多，如Turbo PASCAL for Windows、Delphi、Borland C++、Visual C++等等。下面介绍我们使用Turbo PASCAL for Windows Version 1.5所编写的一个动态连接库，其功能是实现对端口的I/O操作。
启动PASCAL for Windows后，在程序编辑窗口中输入如下程序MYDLL.PAS：
Library IOLIB; {库名为IOLIB，将编译生成MYDLL.DLL}
function read_port(port_address:integer):integer;export; {函数被说明为export，port_address为端口地址}
Begin
read_port:=port[port_address]; {使用预定义数组读端口数据}
End;
procedure write_port(port_address,write_value:integer);export; {过程被说明为export，port_address为端口地址，write_value为输出值}
Begin
port[port_address]:=write_value; {使用预定义数组向端口写入数据write_value}
End;
Exports {Exports语句}
read_port index 1, {定义read_port的索引号为1}
write_port index 2; {定义write_port的索引号为2}
Begin {初始化部分，本部分为空}
End.
在其菜单栏中选择Compile/Make(或Build)，即可生成动态连接库MYDLL.DLL。
三、在VB中调用动态链接库实现端口的I/O操作
生成动态连接库MYDLL.DLL后，这样就可以在VB程序中调用该动态连接库了。具体调用方法是：
1、将该动态连接库拷贝到windows\system目录下；
2、在VB程序中创建模块(Module1)，并在通用声明（General_Declarations）中用下列语句说明该动态连接库：
Declare Function read_port% Lib "MYDLL.DLL" (ByVal port_address As Integer)
Declare Sub write_port Lib "MYDLL.DLL" (ByVal port_address As Integer, ByVal write_value As Integer)
3、在需要对端口进行I/O操作的事件中，如同调用VB的标准函数一样调用该动态连接库实现对端口的输入输出操作。如：
Private Sub Command1_Click()
‘若单击命令按钮Command1，则从端口378H输出02H
write_port &H378,&H2
End Sub
Private Sub Command2_Click()
‘若单击命令按钮Command2，则读端口330H
Dim Port_Value As Byte
Port_Value=read_port(&H330)
End Sub
四、控制程序中的几个特点
1、启动Windows时启动控制程序
为了在启动Windows时自动启动控制程序，我们可以将控制程序放到Windows 3.x的“启动”程序组中或Windows 9x的“启动”菜单中；或者在autoexec.bat中的合适位置加入如下命令：win 控制程序的文件名
2、取消标题栏
为了防止控制程序被用户多次加载，因此应使每个窗体均为最大化，并取消最大化、最小化和控制按钮，取消窗体的标题栏，即如下设置窗体的四个属性：
WindowState=2 (即Maximized)
MaxButton=False
MinButton=False
ControlBox=False
Caption=””
3、热键问题
为了使功能键F1～F10及光标移动键（←、→、↑、↓）等实现DOS环境下的热键功能，应使用对象的KeyUp或KeyDown事件，对所键入键的KeyCode进行判别，而不要使用KeyPress事件中KeyAscii进行判别。因为KeyPress事件中KeyAscii并不能给出这些键的值。
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