自20世紀(jì)80年代中期進入中國以來，自動化控制、動力和信息解決方案的供應(yīng)商羅克韋爾自動化一直致力于幫助各行業(yè)客戶實現(xiàn)車間現(xiàn)場與企業(yè)信息系統(tǒng)的集成。
羅克韋爾自動化PLC-5熱備系統(tǒng)使中國石化廣州分公司實現(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)用于揚子石化，實現(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)中壓變頻器對太倉水廠水泵電機控制系統(tǒng)的改造支撐其實現(xiàn)強大供水能力，并保證其更好地服務(wù)于千家萬戶。
大量應(yīng)用實例證明，擁有世界級的產(chǎn)品、全球供應(yīng)及本地實力、集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、增值服務(wù)及專門技術(shù)的羅克韋爾自動化正在與中國企業(yè)保持越來越親密的接觸，通過幫助其改造和完善自動化設(shè)備來助推中國各行業(yè)企業(yè)提升自身價值。
改造廣州石化
目前，我國已經(jīng)成為世界上最大的汽油及石化產(chǎn)品消費國之一，同時，隨著WTO以后市場開放程度的加大，石化工業(yè)必須保持持續(xù)、高速發(fā)展，以滿足國民經(jīng)濟的發(fā)展需要，并應(yīng)對市場競爭的加劇。作為我國南方石化產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的中國石化廣州分公司為了保持競爭力，希望通過降低生產(chǎn)成本、提高效率，將產(chǎn)品保持在較低的價格水平。
廣州生產(chǎn)超過60種的石化產(chǎn)品和近160個不同等級的固態(tài)塑料原料，原油加工能力為每年770萬噸，深加工能力為每年650萬噸，乙烯產(chǎn)量為每年15萬噸。如此高的產(chǎn)能對其資產(chǎn)使用效率的提高和備件費用的降低也提出了更高的要求，因此對已經(jīng)使用了13年的PLC-3熱備系統(tǒng)進行升級改造迫在眉睫。
雖然PLC-3可編程控制器是極其可靠的控制平臺，但是已經(jīng)停產(chǎn)，它的相關(guān)備件很難在市場上買到，其維護成本也較高。向后兼容也是成為一個嚴(yán)重的問題，原有控制系統(tǒng)監(jiān)控平臺使用IBM 386兼容機，并運行于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的人機界面系統(tǒng)代替原有的監(jiān)控平臺，同時還要保證新系統(tǒng)能無縫地與現(xiàn)有系統(tǒng)融合在一起，便于操作和維護。
整個項目改造的關(guān)鍵問題在于Allen-Bradley系列PLC的向后兼容問題。羅克韋爾自動化從幫助用戶節(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。相對于更換整個控制系統(tǒng)，該升級方案僅需要前者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)過時的PLC-3熱備系統(tǒng)。
系統(tǒng)升級過程包括兩個步驟：首先，將安裝有Allen-Bradley 1784-KT通訊卡的監(jiān)控計算機連入現(xiàn)有的DH+網(wǎng)絡(luò)，并運行第三方人機界面軟件。然后，通過使用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。PLC-5可編程控制器擔(dān)當(dāng)起了控制整個生產(chǎn)車間的重任，接收來自現(xiàn)場設(shè)備的信號，包括各種儀表、電機、液位傳感器、閥門等。第三方人機界面軟件用于對各種輸入信號狀態(tài)進行監(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。通過連接到兩臺PLC的人機界面系統(tǒng)來監(jiān)視它們在相同輸入信號下的響應(yīng)是否一致。在正式用PLC-5代替PLC-3之前，花費了一個月的時間對所有邏輯功能進行了全面的測試。由于進行了充分的前期準(zhǔn)備，最后只花費了不到半個小時就完成了新舊系統(tǒng)的切換工作。
整個改造項目沒有超出預(yù)算，在一個多月的改造過程中幾乎沒有對正常生產(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)，無需進行任何改造。僅此一項，就為用戶節(jié)省了近10%的備件費用。
解困揚子石化
同是中國石化下屬的另一家子公司南京市揚子石化有限公司近幾年來在產(chǎn)量不斷提高的情況下，也面臨著減少能耗、降低成本、保持市場競爭力的問題。對于石化企業(yè)來說，除了原油以外，水就是最為重要的生產(chǎn)原料。揚子石化近600萬噸的巨大年產(chǎn)量使其供水系統(tǒng)相當(dāng)于一個中型城市的供水系統(tǒng)那么復(fù)雜。每天，揚子石化的水廠將生產(chǎn)40萬噸工業(yè)用水，并需要對6萬噸廢水進行處理。
在揚子石化的現(xiàn)有系統(tǒng)中，水泵由固定速度的電機驅(qū)動。根據(jù)水庫水位及負(fù)載變化要求，需要定期對閥門進行手動調(diào)整，但常規(guī)的監(jiān)控方法很難讓水泵處于最優(yōu)運行狀態(tài)，泵站抽取的水量常常大于實際需要量，由此造成了電能浪費。另外，水泵電機的起動方式為傳統(tǒng)的全電壓直接起動，起動電流高達滿載運行電流的8倍，由此造成的大幅度電網(wǎng)電壓波動會影響廠區(qū)內(nèi)其它電子設(shè)備的正常運行，同時產(chǎn)生的水擊作用還會給管路和相關(guān)設(shè)備（包括傳感器）造成損害。
羅克韋爾自動化首先對揚子石化的現(xiàn)有系統(tǒng)進行了評估，并向用戶提供了詳盡的數(shù)據(jù)，對比采用不同產(chǎn)品的解決方案及其優(yōu)勢?！帮@然，考慮到節(jié)省的電能、勞動力以及維護成本——包括對電機、機械設(shè)備的保護，Allen-Bradley PowerFlex 7000中壓交流變頻器將是用戶的最佳選擇，”羅克韋爾自動化項目工程師王楊說。
PowerFlex 7000中壓變頻器工作效率高，簡單易用。它能夠精確起動、控制水泵電機，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。PowerFlex 7000變頻器采用了PowerCage設(shè)計方式，將變頻器的主要電力器件集成在模塊化的單元內(nèi)，使得維護更加便捷。同時，PowerFlex 7000變頻器符合IEEE 519-1992規(guī)范要求，不會對電機或電源產(chǎn)生諧波影響。經(jīng)過近一年的多方論證，揚子石化最終決定采用由羅克韋爾自動化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。通過傳感器可以檢測到蓄水池的實際水壓，PowerFlex 7000變頻器會根據(jù)實際水壓和要求水壓之間的差值，對電機轉(zhuǎn)速進行PID閉環(huán)控制。這樣，既節(jié)省了勞動力成本，又可以精確地控制水泵電機的運行。同時，PowerFlex 7000變頻器能夠?qū)﹄姍C的起、停進行平穩(wěn)地控制，消除了水擊作用的影響，節(jié)省了由此帶來的維護費用。
更重要的是，PowerFlex 7000中壓變頻器投入使用僅八個月，就節(jié)省耗電量884,600千瓦時。揚子石化的工作人員估計僅此一項每年就將為其節(jié)省74,000美元的開銷，使他們能夠在兩年內(nèi)收回設(shè)備投資成本。揚子石化已考慮將其推廣到水廠的其它應(yīng)用項目中。
支撐太倉水廠
與揚子石化原供水系統(tǒng)存在的問題相似，江蘇省新興工業(yè)城市太倉市新建的水廠也存在使用固定轉(zhuǎn)速的水泵電機浪費電能、消耗人力的問題。作為為當(dāng)?shù)鼐用窈蜕虡I(yè)用戶提供清潔自來水的太倉水廠必須保證供水能力達到每天20萬立方米，同時考慮到需要恒壓供水、減少設(shè)備維護費用、節(jié)省電能及勞動力等多方面的要求，羅克韋爾自動化建議太倉水廠采用PowerFlex 7000系列B型結(jié)構(gòu)的中壓變頻器對水泵電機進行控制。
由于太倉水廠的工作人員不太熟悉中壓變頻技術(shù)，羅克韋爾自動化將自己作為該項目的系統(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，羅克韋爾自動化還邀請?zhí)珎}水廠的工作人員參觀了類似的應(yīng)用項目。最后，通過對中壓變頻技術(shù)的了解，太倉水廠確信中壓變頻器能夠提高泵站的工作效率，而且可以通過節(jié)省的費用很快收回投資。
通過采用PowerFlex 7000中壓變頻器，水泵電機的轉(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，使將原來人工操作的閥門調(diào)節(jié)方式轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)用戶需求和管道水壓自動調(diào)節(jié)供水量的方式。同時，羅克韋爾自動化還為中壓變頻器系統(tǒng)提供了相關(guān)的設(shè)備，包括中壓開關(guān)、保護裝置，以及一套小型的中壓電機控制器，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，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，就為太倉水廠節(jié)省了432,000千瓦時的電能，全年將節(jié)省7.47萬美元的電費。
