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1、一、 概述 1自控设计原则 本装置自动设计原则是根据工艺的操作条件设置检测，调节，报警，联锁及电气控制系统以保证制氢装置可靠，安全，高质量地运行，制氢装置的产品是氢气和氧气，操作压力是3.14MPa。氢气是一种易燃易爆的气体，油类物质在高压纯氧里会自燃，制氢装置的电解液是腐蚀性较强的碱溶液，根据这些特点自控设计选用了具有防腐，防爆性能的仪表，对不具备防爆性能的仪表和电气设备都安装在现场相隔离的控制室内，对不具备防腐性能的仪表采用隔离措施，对与氧气相接触的仪表采取禁油措施，操作人员在控制室里就能方便地进行开、停车，监视制氢装置，了解运行机制、联锁点设置。2自控系统的构成2.1下位机 下位机采用可
2、编程序控制器（PLC）控制制氢设备。PLC选用SIEMENS公司生产的S7-400系列硬冗余PLC，系统主要的调节、控制、联锁保护功能均由它完成，因而保证了系统的高可靠性。2.2上位机 上位机监控下位机的运行。上位机操作系统采用Windows2000中文版，监控软件采用INTOUCH软件。监控系统软件部分主要是上位机的人机交互界面，通过各个不同的画面，可使运行人员直观的监视各类系统参数，手动干预各调节参数和控制参数。2.3通讯 下位机与就地监控上位机之间是通过2块西门子专用的CP1613网卡进行通讯的。 本说明书只对人机交互界面的使用进行说明，关于PLC、微机、网卡等硬件方面的使用请参考相关硬
3、件使用说明书，自控系统原理图见说明书最后一页附图。3自控参数见下表:（参考表）序号参数名称调节范围检测点联锁点设置上限报警下限报警1槽压(MPa)03.143.402氢管压力(MPa)02.943液位差(mm)20+204氧液位(mm)400500350 4804503555水箱液位400800350 8506氢液位(mm)400500350 4804503557循环碱温()65758碱液循环量(L/h)4009004004009氧槽温()90959010氢槽温()90959011气源压力(MPa)0.30.70.20.312氢气纯度99.899.513供氢母管压力（MPa)0.81.01.0
4、0.814漏氢量(%)0.21.01.215整流柜电压(V)627016整流柜电流(A)7404自控系统硬件构成（请以具体的实物为准） PLC是制氢装置自控系统的核心硬件、PLC除了包括电源、CPU之外还包括模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块、数字量输出模块以及模板所需的外部提供24V直流仪表电源。4.1 模拟量输入模块 模拟量输入模块采用8通道331-7KF02-0AB0模块4块，光电隔离，4个模块输入均为电流信号。4.1.1 331-7KF02-0AB0模块与外部连接信号见下表：模块一： 变量名通 道 号（端子号）输入范围氧槽压力1（2-3）420mA氧液位2（4-5）420m
5、A氢液位3（6-7）420mA碱流量4（8-9）420mA氢管压力5（12-13）420mA水箱液位6（14-15）420mA整流柜电压7（16-17）420mA整流柜电压8（18-19）420mA模块二：变量名通 道 号（端子号）输入范围氢槽温度1（2-3）420mA氧槽温度3（6-7）420mA循环碱温度4（8-9）420mA干燥吸附器A温度5（12-13）420mA干燥吸附器B温度6（14-15）420mA氢气分析仪7（16-17）420mA氢气湿度8（18-19）420mA模块三：变量名通 道 号（端子号）输入范围储罐间氢浓度11（2-3）420mA储罐间氢浓度22（4-5）420mA
6、电解间氢浓度13（6-7）420mA电解间氢浓度24（8-9）420mA储氢罐压力15（12-13）420mA储氢罐压力26（14-15）420mA储氢罐压力37（16-17）420mA模块四：变量名通 道 号（端子号）输入范围框2补情氢压力11（2-3）420mA框2补情氢压力22（4-5）420mA碱液箱液位3（6-7）420mA4.2 模拟量输出模块模拟量输出模块采用8通道332-5HF00-0AB0模块，光电隔离，模块输出均为电流信号。它与外部被调节信号连接见下表：变量名通 道 号（端子号）输入范围整流柜电流调节1（3-6）420mA氧液位调节2（7-10）420mA氢液位调节3（11
7、-14） 420mA冷却水调节4（15-18）420mA 4.3 数字量输入模块 数字量输入模块采用2块16通道321-1BH02-0AA0模块，它与外部连接信号见下表：模块一变 量 名通 道 号（端子号）整流柜故障1（2）氧槽压力越上限2（3）气源压力越下限3（4）冷却水入口两通阀阀位4（5）循环泵状态反馈5（6）送水泵状态反馈6（7）备用送水泵状态反馈7（8）框1两通阀位9（12）干燥器四通阀位10（13）干燥器三通阀位112（15）干燥器三通阀位213（16）干燥器三通阀位314（17）手动紧急开机15（18）手动紧急停机16（19） 模块二变 量 名通 道 号（端子号）框2两通阀阀位1
8、1（2）框2两通阀阀位22（3）框2两通阀阀位33（4）框2两通阀阀位44（5）框2两通阀阀位55（6）框2两通阀阀位66（7）4.4 数字量输出模块数字量输出模块采用2块16通道322-1BH01-0AA0输出模块，它与外部连接信号见下表：模块一变 量 名通 道 号（端子号）循环泵自动控制1（2）送水泵自动控制2（3）整流柜开工控制3（4）声光报警4（5）框1两通阀控制5（6）干燥A再生控制6（7）干燥B再生控制7（8）干燥四通阀控制8（9）储罐间风机控制9（12）框3水箱电磁阀控制10（13）干燥三通阀1#控制11（14）干燥三通阀2#控制12（15）干燥三通阀3#控制13（16）备用送水
9、泵启停控制14（17）电解间风机控制16（19）模块二变 量 名通 道 号（端子号）冷却水入口电磁阀控制1（2）框2两通阀1控制2（3）框2两通阀2控制3（4）框2两通阀3控制4（5）框2两通阀4控制5（6）框2两通阀5控制6（7）框2两通阀6控制7（8）5气源 本装置所选用气动电磁阀需要压力为0.50.7MPa，含油量小于5mg/m3，露点比环境最低温度低10，流量为4Nm3/h纯净的压缩空气。气源由压缩空气站提供净化过的压缩空气，由控制柜内气源分配板直接送给两位两通阀，两位三通阀和两位四通阀；供电气转换器所用的压缩空气需经过空气过滤减压器减压至0.14MPa后方可使用，电接点压力表指示总气
10、源压力，气源压力低于下限时报警、联锁停整流柜。6电源 制氢站采用三相四线制供电方式；交流电压380V和220V，50Hz，功率100KVA，要求制氢站进线电源为两路，一路工作，一路备用。二、自控内容 1调节系统 1.1 槽压调节 槽压调节系统结构原理如图1-1所示。 电气转换器输出安全栅可编程控制器输入安全栅压力变送器氧侧调节阀槽压调节系统原理图1-1 槽压调节系统工作原理：压力变送器由氧分离器上部空间取得压力信号，经转换输出420mA电信号，此测量信号经安全栅送给PLC，PLC将测量值与给定值进行比较和运算，输出420mA电信号经输出安全栅隔离送给电气转换器，电气转换器将420mA电信转换成
11、0.014.0MPa的压力信号送给氧侧调节阀，调节阀根据气压信号的大小调整开度，从而调整氧气的压力，使氧分离器的压力维持在设定压力下运行，氧分离器压力就是槽压。氧槽压力的数值同时在氢发生处理器上的压力表和上位机上指示出来。1.2 液位调节 液位调节系统结构原理图如图1-2所示。调节阀 差压变送器输入安全栅输出安全栅PLC氢分离器调节阀 工艺控制柜差压变送器氧分离器输入安全栅 液位调节系统结构原理图1-2 设置液位调节的目的是控制氢、氧分离器的液位，使液位维持在550mm850mm的高度。从分离器取液位信号送给液位变送器，变送器输出420mA信号经安全栅隔离送给PLC，PLC对氢，氧液位进行比较，输出420mA电信号转换成0.014.0MPa的压力信号送给调节阀，调节阀根据气压信号的大小调整开度，使氢、氧分离器的液位维持在设定液位范围。如果氢液位高于氧液位关闭氢侧调节阀；氢液位低于氧液位打开氢侧调节阀。1.3 温度调节温度调节系统结构原理图如图1-3所示。 氢气出口 氧气出口 氧分离器氢分离器 电 解 槽 电气转换器输出安全栅一体化温度变送器P L C
