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本文主述是对瑞典厂家JOWA 3SEP5.0 型油水分离器自动控制系统PLC板出现故障后，排出阀与回流阀同时关闭导致管路被高压破环的解决方法。并相应的设计了一套安保系统供大家讨论。船上一般不配有PLC板备件，而实际工作中屡次遇见PLC 板出问题。没有备件，怎么解决，怎样保证设备运行安全？这正是我写这篇分享的初衷。
1 JOWA 3SEP5.0 油水分离器工作原理 硬件系统不多介绍主要由水泵，三个处理柜（柜1是重力沉淀柜，柜2，3 是过滤柜，利用JOWA 自研的专用媒介过滤残油 ）和油份检测器组成。污水经过3个处理柜后分三路。一路作为取样水去油分检测器检测。一路出海，一路回流污水柜。取样水检测合格后PLC 打开排出阀，检测不合格PLC 控制打开回流阀， 同时发出警报提醒工作人员。原理图如下图1所示：
图1 JOWA 油水分离器工作原理图 2 JOWA 油水分离器自动控制系统 所有功能通过PLC完成。控制过程如下： 在自动模式时，当污水柜水位达到设定高位时，液位开关LS01 闭合，PLC 控制扩展器Q00端输出信号使得SV05接通，打开回流阀V5. 同时发出需要启动水泵的信号，使接触器Q1闭合，其位于PLC Q00输出端的辅触点Q1闭合，使得继电器K1得电，其位于启动电路上的辅触点K1闭合，接通水泵电路，水泵运转。污水经水泵送至处理柜T1，经重力分离后进入处理柜T2, T3 ，过滤后回流污水柜或者排出入海。过程中处理柜T1分离出的油达到设定值使油位检测器CT03触发，发出信号使输出端Q01、02、03输出信号，电磁阀SV1、2、3 得电接通控制空气打开排油阀V01、02、03排油。当油位下降到设定值后相关信号消失，各阀关闭。污水经过处理柜T3后分三路，一路经取样管去油分检测器，一路经气动控制阀V04排出入海（油份小于15ppm），第3路经气动控制阀V05回流到污水柜（油份大于15ppm）。取样水流经油份检测器OCM，当油份小于15ppm时PLC Q04 输出信号使得电磁阀SV04 得电接通控制空气打开气动阀V04 ，将水排出入海。同时扩展器输出端Q00失去信号，电磁阀SV05 断电，回流气动阀V05 在弹簧作用下关闭。直到污水柜水位降至设定水位使LS02 闭合发出停泵信号。当油份检测器检测到水的油份大于15ppm后J4 接通发出警报，同时SV04 得电打开回流阀，SV05 失电关闭排出阀。 2.1 PLC 介绍选用犹尼康的M91-2-R1. 该PLC 有10个数字输入，6个输出端。外加对应的扩展器EX90 8+8.输入输出端子分配，如下表1所示。本船出现的故障是输出端Q04没有输出信号导致排出阀V04不能打开。 表1 油水分离器PLC 输入/输出端子分配表
3 实际工作中碰见以下问题 3.1 电磁阀故障，导致没有控制空气。 电磁线圈烧毁，或者阀芯卡死，没有控制空气输出，导致相关气动阀不能动作。 3.2 管路故障，导致控制空气压力低。 该系统由电磁阀到气动阀的管路是PVC 管，管路损坏导致控制空气低压或完全没有压力，气动阀不能打开。 3.3 PLC 板故障 使用中遇见PLC 故障，导致水样油份低于15ppm时排出阀V04不能打开，而此时回流阀V05也处于关闭状态。 以上三种故障导致的结果是：排出阀V04 或回流阀V05不能按要求打开，而此时水泵仍在运行，由于该系统水泵选择的是螺杆泵，属于容积式泵，能产生巨大的封闭压力，导致管路破裂，处理柜泄露。四溅的水还可能会对周围用电设备造成二次破坏。此时由于系统没有警报输出，工作人员不能及时发现而造成严重后果。本人碰见不止一次这种情况。 4 解决方法 4.1 上述3.1及3.2故障船上可以找到替代品 4.2 PLC 板故障 由于船舶一般不配有PLC 备件以及全球航行特性，使得备件不能及时供应，对于上述3.3的情况，我重新设计了控制线路以保证油水分离器正常运转。控制原理：将系统控制模式转为手动。在S2手动选择开关接一路控制信号到一个常开继电器R1，由回流阀SV05 的控制信号引出一路接一个常闭继电器R2。两个继电器的触点串联起来接入排出阀SV04 的控制回路。手动模式启动水泵，则R1 得电，其触点R1闭合。PLC 控制回流气动阀SV05自动打开，R2得电其触点R2打开，SV04 断电，排出阀关闭, 污水回流循环。当水样油份小于15ppm时，PLC 控制SV05断电，R2失电，其触点R2闭合。此时R1得电其触点R1亦处于闭合状态，排出阀SV04 打开，污水排出入海。反之当PLC 不能有效控制SV05时，控制线路做相应的改动。重新设计电路图如图2所示：
图2 PLC 故障后重新设计电路图 实际接线图如图3，图4，图5：
图3 PLC 故障后重新设计电路实图
图4 PLC 故障后重新设计电路实图
图5 PLC 故障后重新设计电路实图 5 JOWA 3SEP5.0 自动控制缺陷永久解决方案 5.1 增设一套安保系统 5.1.1 安保系统工作原理 为了杜绝上述水泵运行时回流阀或者排出阀意外不能打开的情况发生，应该增设一路安全控制电路。保证由于某种故障导致水路不通时，水泵不能运转。可以在两个气动阀阀杆指示器上安装微动开关，用来检测阀芯是否打开，两个开关输出信号采用“或“的逻辑控制水泵，只要有一个气动阀实际打开，微动开关触发，便允许水泵启动。当两个微动开关都没有触发时，水泵不能运转。 5.1.2 电路控制图设计 具体设计如下：在水泵主线路中串联一个常开断路器KM，将继电器Ks的常闭触点串入Km控制回路。在Ks的控制线路中串联继电器Ks4，Ks5的常闭触点，控制信号分别来自于气动阀V4,V5 阀杆端的微动开关。微动开关选择常开模式。当任一微动开关动作时继电器Ks失电，其常闭触点闭合，接触器Km得电其触电闭合，水泵电路接通可以启动。当V4,V5 两个气动阀都关闭时，两个微动开关MS4和MS5 都处于断开状态，继电器Ks得电使常闭触点开路，接触器Km失电，其触电打开，水泵主电路断开，水泵不能启动。线路图如图6所示：
图6 安保电路图 5.2 安保系统实物接线验证 1.当V4, V5 两个气动阀都关闭时，Ks指示灯亮，Km失电触点打开，主电路处于切断状态。如图7所示：
图7 两个气动阀都关闭时 2.当V4 打开时，Ks4 指示灯亮，Ks失电，Km得电其触点闭合，主电路接通。水泵可以启动。如图8所示：
图8 出海气动阀打开时 3.当V5 打开时，Ks5 指示灯亮，Ks失电，Km得电其触点闭合，主电路接通。水泵可以启动。如图9所示：
图9 回流气动阀打开时 结论 由于PLC的设计技术越来越成熟，以及其可编程的便利，其在扩展性和可靠性方面的优势使其广泛应用于目前的各类控制领域。其集成化、模块儿化给控制系统的设计带来了极大的便利与简化。而优点亦是缺点，正因为其集成化造成其无法修复。在一些领域存在一些安全问题。由于海洋工程设备生产不同于陆上设备的生产环境，其跨大洋、全球航行导致其不能及时得到备件以及厂家现场的技术支持，应急状况工作人员无处撤离的特殊性。一旦PLC 出现故障导致设备瘫痪，不但影响正常生产还会影响工作人员的生命安全。因此，海洋工程设备在广泛采用PLC的同时，关键控制单元必须设计安保系统，以保护设备安全，海洋环境安全以及工作人员的生命安全。 |
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