合成气压缩机PLC程序改进

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

黑龙江黑化集团(股份)有限公司尿素厂1830尿素装置的合成氨压缩机组采用 2BCH509型压缩机，系高压缸、低压缸四段压缩，分别压缩低压双甲系统和高压合成氨系统的工艺气。压缩机的逻辑控制系统采用 OMRN C200H PLC，共配有 150个输入点、120个输出点，实现压缩机报警指示、启车联锁及停车联锁等功能。

在 PLC的工作过程中，当跳车故障信号较多时，发现系统不能对跳车信号进行优先级分辨，无法准确判断故障信号的来源。为此，该公司技术人员决定对 PLC的程序进行改进，以保证分析跳车故障的准确性。

1 停车联锁该装置的合成氨压缩机组的 PLC共设有停车联锁 l5个，其中的 4个没有单独的指示灯，其余的跳车信号都设有单独的跳车灯。15个跳车信号报警时，CA-4504系统公共跳车指示灯同时报警。4个没有指示灯的停车联锁是现场操作间急停按钮(Trip)、现潮停按钮(Stop)、主汽门关闭(ZS-4551)和中心控制室停车按钮(HS-4551)。

联锁跳车程序如图 1所示，其中T021为 W505开车保护节点。系统正唱车时 03909、03000和03609常闭节点闭合、03715唱节点闭合、03002常闭节 点 闭合、15100常 开节点 闭合、03308、03009、15205和03303常闭节点闭合，15000线圈带电，干气密封的4个节点闭合，15001线圈带电，15000唱节点闭合、15001唱节点闭合，15002线圈带电，15002唱节点闭合。03900常开节点在开车前点动闭合后 15003线圈带电，并通过 15003唱节点形成 自保回路，15003另-唱节点闭合后为主跳车继电器 CR21和 CR22供电，以保证主跳车电磁阀正常打开，系统正常运行。任何-个节点断开后 15003都失电，导致主跳车电磁阀失电系统跳车。

为了保证压缩机能够正常停车，程序还设计了如图2所示的 505外部循环跳车程序，03912唱节点是 W505超斜率开关，03907唱节点是外部转速表 500转反廓关，正常运行时 03912唱节点断开、03907唱节点 闭合、总跳车15003唱节点闭合、T22常闭节点闭合、总跳车15003常闭节点断开、T022时间继电器掉电、T22常闭节点闭合、04105唱节点闭合 ，系统正常运行。当有跳车信号发生时，总跳车 15003线圈失电，15003常闭节点闭合，T022时间继电器带电延时3s后，T22常闭节点断开，04105线圈失 电，04105唱节点断开控制外部继电器 CR41动作送给W505-个跳车信号，启动 W505跳车程序。

因此，无论是 W505本身跳车，还是外部的跳车信号，都会给 W505-个外部跳车信号使 W505再次跳车。当有跳车信号发生时，光字牌至少会显示 W505跳车和 CA-4504系统跳车，当跳车信号由Trip、HS-4551、Stop、ZS-4551发 出时，光字牌只会显示 W505跳车和 CA-4504系统跳 车，无法判断跳车信号源。

收稿日期 ：2012-08-20第 2期 刘海涛.合成气压缩机 PLC程序改进图 1 合成 气压缩机 PLC联锁跳 车程序图2 505外部循环跳车程序2 程序改进由于光字牌已经没有冗余点来增加未显示的信号点，并且即使增加了光字牌，在发生跳车后至少会有 3个光字牌同时亮，也较难判断信号来源。

仔细观察研究后发现，C200H的输出I/O卡有-个卡件处于备用状态，故利用该卡件编制了- 个捕捉程序，通过该程序可以确定第-跳车信号源，并锁死程序，只有系统正常运行后才能进行复位，杜绝了意外复位导致捕获程序丢失的情况，并且不影响正唱车。笔者编制的部分程序如下 ：1389 LD 03000256 化 工 自 动 化 及 仪 表 第4O卷1390 AND N0T 047021391 AND N0T 047031392 AND N0T 04704l393 AND N0T O47O51394 AND N0T O47061395 AND N0T 047071396 AND N0T 047081397 AND N0T 0l47O9l398 AND N0T 047101399 AND N0T 0471114o0 AND NOT 047121401 AND N0T O47l31402 AND N0T 047141403 AND N0T 047151404 LD O47011405 AND N0T 030031406 0R LD1407 0IJT O47011408 LD 039091409 AND N0T O47O1l4lO AND NOT O47031411 AND N0T 047041412 AND N0T 0470514l3 AND N0T 04706l414 AND N0T O47071415 AND N0T O47O81416 AND N0T 047091417 AND N0T 047101418 AND N0T 047ll1419 AND N0T 047121420 AND N0T O47131421 AND N0T 047141422 AND N0T 047151423 LD O4702l424 AND N0T 030031425 0R LD1426 0UT 04702改进后的 PLC梯形逻辑如图 3所示，假如03000唱点闭合信号通过 04702-04715的常闭节点送到 04701线圈，04701线圈带电，04701唱触点闭合，通过 03003常闭节点构成自锁回路保持04701带电。这时如果有其他跳车信号进入，由于其余 14个回路皆由04701常闭节点(这时已断开)控制，因而其线圈无法带电。必须要等到复位时，系统开车后，按下 03003复位按钮，使 03003线圈带电，其常闭节点 03003断开，由此断开04701自保回路使其失电，系统回到正常捕捉状态。表 1为 l5个指示灯对应的 I/0节点和中文标识，通过它可以快速确定第-跳车信号源。

03O00 04702 04703 04704 04705 04706 04707 04708 04709- 1 H /H /H /H /H /H /H /H /04701 03003l I l /l I I， I L 04710 047l1 047l2 047l3 04714 047l5r ] I，I I，l I，l I，I I/I I/I - ， Ⅲ ， 、l 厂] ，厂-] ，厂-] /厂--] ，广-] /厂-] /IL03909 04701 04703 04704 04705 04706 04707 04708 04709H /H /H /H /H /- /H /H /圈04702 03003I I I/I] 厂 -]/ I L厂 7/lo 0j7/l 0 7，1I2 04I7，12 04l 7/1I4 04I 7，I15- ， 、 l广-1r--1r--1/r---1/r r /I 、 u ，u r - r1图3 改进后的PLC梯形逻辑程序第 2期 刘海涛.合成气压缩机 PLC程序改进 257表 1 15个指示灯对应的 I/O节点3 结束语笔者对黑龙江黑化集团(股份)有限公司尿素厂 1830尿素装置的合成氨 2BCH509型压缩机组的OMRON C200H PLC的跳车逻辑进行了分析，找出了存在的问题，并且在不增加或更换硬件的情况下，只改进了部分 PLC内部程序，利用冗余输出模块的指示灯表示跳车优先级，解决了跳车故障较多时无法分辨跳车信号优先级、不能准确判断故障信号源的问题。目前，程序运行良好，这种改进措施既解决了问题又为企业节约了资金。

[2][3](上接第221页)Igure V，Laughter S，Wiliams R.Security Issues inSCADA Networks[J].Computers and Security，2006，25(7)：498-506。

Morris T，Srivastava A，Reaves B，et a1.A Control Sys-tern Testbed to Validate Critical Infrastructure Protee。

tion Concepts[J].International Journal of Critical In-frastructure Protection，2011，4(2)：88-103。

[4] McGrew R W，Vaughn R B.Discovering Vulnerabilitiesin Control System Human-machine Interface Software[J].The Journal of Eystems and Software，2009，82(4)：583-589。

Cyber Security Analysis of SCADA System Based on Attack Tree ModelW ANG Hua-zhong。，YAN Bing-yong ，XIA Chun-ming(a.MOE Key Laboratory of Advanced Control and Optimization for Chemical Processesof School of Information Science and Engineering；b.School of Mechanical and PowerEngineering，East China University ofScience and Technology，Shanghai 200237，China)Abstract Both present situation and challenges to the cyber security of industrial control system were ana·lyzed，and the attack tree model for the computer control system of waste water treatment plant was establishedto have the systemS information safety analyzed，including the measures to improve cyber security of the con-trol system。

Key words attack tree，cyber security，industrial control system，vulnerability