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plc,全称ProgrammableLogicController,可编程逻辑控制器,是一种以微处理器为核心的数字运算操作的电力系统装置。它是专门为工业现场应用而设计的。采用一类可编程的存储器,相关人员可以在该存储器内部执行相应的逻辑运算、顺序控制等操作指令,并通过数字式或模拟式的输入、输出接口,实现对各种类型设备的识别或生产过程的控制。PLC技术属于计算机控制技术范畴,其工作原理主要有三个不同的阶段,即输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段。在输出采样阶段,PLC可以依次扫描所有输入状态和数据,并将其存入I/O映像区中的相应单元内,然后转而执行用户程序,控制输出操作;在用户程序执行阶段,PLC可以按照从上到下、自左向右的顺序,依次扫描用户程序,并对扫描到的数据信息进行运算,根据运算结果控制逻辑线圈的状态,以确定程序是否处于正常运行状态;在输出刷新阶段,CPU会发出相应的指令,然后依据I/O映像区数据和相关状态,结合电路封锁功能驱动外部设备的运行,从而实现电气自动化控制。
2、PLC技术的优点
作为微机技术和传统继电接触控制技术相互结合的产物,PLC技术克服了继电接触控制系统中机械触点接线复杂、可靠性低、功耗高、灵活性差等缺点,充分利用了微处理器的优势,具体包括以下优点。
2.1功能完善当前,PLC产品的规模和型号非常丰富,可以满足各种工业控制的需要,而且具有非常完善的逻辑处理和数据运算功能,被广泛应用于各种数字控制领域。
2.2可靠性高在PLC的生产过程中,采取了先进的内部抗干扰技术,极大地提高了系统的可靠性。同时,PLC具备相应的自我检测能力,一旦发现硬件故障,可以及时发出警报信号,提醒相关人员处理故障,因此,PLC控制系统具备很高的可靠性。
2.3编程语言简单作为一种工控计算机,PLC的接口相对简单,编程容易,其使用的梯形图语言编程对工作人员的专业技能要求较低,不需要面对复杂的汇编语言,即使那些不熟悉计算机的人员也可以轻松上手。
2.4维护方便在PLC技术中,以存储逻辑代替了接线逻辑,极大地降低了装置外部的接线数量,减少了系统的建设周期,同时,也在一定程度上降低了设计难度,以便于系统的维护和管理。不仅如此,PLC可以实现在线编程,转变生产过程,被广泛应用于多品种、小批量的工业生产控制中。
3、PLC技术在电力工程中的应用
在电力工程中,PLC技术的应用主要表现在以下几个方面。
3.1开关量控制开关量控制包括以下两方面的内容。
3.1.1断路器控制在传统的电力自动化控制系统中,对断路器的控制多是采用继电器控制的方式,需要使用大量的电磁继电器,存在许多触点和联接点,进而降低了系统的可靠性。而PLC技术的应用和普及,使得软继电器逐渐代替了继电元件,极大地提高了控制系统的可靠性。在PLC控制系统中,操作人员只需要执行一些非常简单的工作,比如分闸、合闸等,系统就会自动根据实际运行状况,给出正确的操作信号。同时,在系统出现故障时,会自动跳闸,并发出相应的报警信号。而且,PLC控制系统不需要进行复杂的二次接线,可以有效地降低接线失误率,大大减少维护检修的工作量。
3.1.2备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置的主要功能是提高供电系统的可靠性,被广泛应用于大型企业的供电系统中。在原有的备用电源投入系统中,多采用手动或自动供回电线路的方式供电,在投切过程中,会出现几秒钟的断电时间,影响供电的连续性和可靠性。而应用PLC,可以实现对备用电源自动投入装置的控制,可以根据系统的实际情况进行抗干扰,具有可靠性高、操作简单、接线方便等优点。
关键词:可编程控制器,船用泵,自动控制
引言
可编程序控制器(Programmable Controller,简称PLC)是近十几年来发展起来的一种新型工业用控制装置。由于它具有很多优点,它可取代传统的继电器控制系统,实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数等种各种功能。有些高档大型PLC还能象微型计算机那样进行数字运算、数据处理、模拟量调节以及联网通信等。它具有通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学等一系列优点。随着微电子技术和大规模集成电路的发展,微处理器问世并被用到PLC中,使其功能更加完善,体积大大缩小,成为当今社会生产、实现自动控制的主要手段之一。
随着造船业的蓬勃发展,我们把PLC产品在船舶组泵的控制系统进行了应用,达到了预期的控制目的。
一、任务与构想
船用泵组合控制系统对12组泵进行了切换控制,每组泵两台,每台泵需要一个输入信号确定泵组是自动或手动;每组泵需要测量出口压力是否正常;每台泵之间需要一个互连信号表明哪一台泵是主泵;输出要控制每台泵的启动,指示出每台泵的运行状态,并给出故障或低压报警信号。论文参考网。
针对提出的问题,提出了如下的设计思想:
1、 手动启动各泵
在PLC投入使用后,将组合启动屏上的各泵转换开关切至自动位置即可手动启动各泵。互为备用的两台泵,首先投入的为主用泵,后投入的为备用泵。
2、 自动启动各泵
如果各泵转换开关在PLC通电前已在自动位置,且开机、关机都严格按照程序进行,则PLC通电后按预订程序自动启动各泵。论文参考网。论文参考网。这种情况常用于上次停机时只关闭PLC电源,停机时哪台泵运行,再次启动时仍然是该泵运行。
3、 手动切换各泵
用备用泵替换运行泵,在两泵都处于自动位置时,将运行泵开关切至手动,即可自动停止运行泵,启动备用泵,然后再将开关切回自动,按报警按钮,撤消报警。
4、 各泵自动换
运行中如果一台泵热继电器动作,则自动启动备用泵,同时发出该泵切换报警,故障泵的运行指示灯闪烁,撤消报警按钮,撤消报警。如果一台泵出口压力开关闭合,则备用泵自动并车,并发出该泵切换报警。压力恢复后,停止故障泵,故障泵运行灯闪烁,撤消报警按钮切除报警及灯光闪烁。
二、各泵启动顺序图
三、PLC的选用
CPU是PLC的核心单元,其性能决定了PLC的整体性能,必须根据控制系统的要求来选择,这里我们根据实际需要,选用CPU102型,即可满足控制要求..
四、梯形图
五、结束语
该船用泵组合启动控制系统是根据某造船厂的实际情况,对某轮船上的12组泵的控制系统进行的初步设计,采用西门子的S5-100PLC,达到了预期的控制目的。
参考文献:
[1]汪晓光,孙晓瑛等,可编程控制器原理及应用 北京 机械工业出版社
[2]夏辛明 可编程控制器技术及应用 北京 北京理工大学出版
关键词:研究现状 核心问题 宏观思考 和谐统一
中图分类号:TD5 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)11(a)-0045-01
对胶带机运输系统的集中控制及其相关问题进行研究与阐释,不仅事关胶带机使用效率的正常发挥,而且也事关矿山企业生产效率的提高。因此,有必要结合现有胶带机运输系统的集中控制实践,根据企业的生产需求与相关的自动化技术的发展,对其现存的问题进行科学地分析与客观地说明。从而提高胶带机运输系统的使用效率,推动胶带机运输系统的自动化水平。
1 胶带机运输系统的研究现状
1.1 分析现状的资料准备
为了充分地了解胶带机运输系统集中控制的研究现状,通过以下的方法来搜集相关的研究资料。首先,在知网上,以“胶带机运输系统”和“集中控制”为关键词进行相关的论文搜索。然后再针对搜索的结果,以论文刊发期刊的质量为标准,特别是核心期刊所载的论文更是研究分析的重点资料。其次,在此基础上,又以“下载”次数为标准,选择一批重点论文作为研究资料。因为知网上所统计的论文下载次数,不仅可以再现研究者关注的焦点所在,而且还能表明相关论文所阐释问题的影响力。
1.2 研究现状的具体分析
下边简单列举相关的研究论文:廉建国发表于《煤碳学报》的、名为《影响胶带机运输系统效率的因素探索》的文章,下载次数达到了106次;付征耀、罗福盛发表于《钢铁技术》的、名为《胶带机通廊系统钢结构设计》的文章,下载次数已达到了80多次;特别是2012年来源于会议数据库的、单福友的文章《胶带运输系统控制技术研究与应用》一文,更是大家关注的焦点。再如,郝榕、谭得健、王树胜、费运河的、名为《井下胶带机运输地面集中控制系统的应用》以及田刚发表于《电子世界》的文章《煤矿胶带机PLC集中控制系统的设计研究》一文。
虽然,在此不能穷尽我们为了分析胶带机运输系统集中控制的研究现状所阅读的各篇论文,但是,从上边简单的列举中,却可以发现这样的问题:首先,胶带机运输系统的集中控制的研究,必然要涉及到整个系统的各个环节。特别是从表面上看,《胶带机通廊系统钢结构设计》一文似乎与对胶带机运输系统的集中控制无关,但是,作为对胶带机运输系统集中控制产生重要影响的环境问题,也不容在具体的集中控制研究中所忽视。其次,作为一种集中控制研究,对胶带机运输系统的集中控制研究,必然要考虑到最后集中控制系统的运行效率问题。如何提高系统的运行效率,只有在设计之初对其就给予关注,才是最佳的解决办法。最后,胶带机运输系统的集中控制研究,其核心问题是相关的技术研究。就如《胶带运输系统控制技术研究与应用》、《煤矿胶带机PLC集中控制系统的设计研究》这几篇文章所涉及的问题一样,如何把具体的技术应用于集中控制实践是研究者在技术层面研究的重点。
2 胶带机运输系统的集中控制研究
2.1 研究思路
通过上边的研究现状分析,可以看出,在目前的胶带机运输系统集中控制的研究主要涉及到两个层面的研究问题。即,从技术的层面上讲,涉及到某一技术或者说某自动化研究成果的具体运用,如PLC集中控制系统的设计应用问题;从研究的思路层面讲,或者说从整个胶带机运输系统的集中控制所涉及的具体问题出发,探讨相关的问题。如影响控制系统效率问题的分析,保证整个控制系统正常运行所需要的外部环境问题。前者可以称作是微观层面的研究,后者可以称为宏观层面的研究。然而无论是宏观层面的研究,还是微观层面的分析,都是研究胶带机运输系统集中控制的关键。
2.2 研究的核心问题分析
结合上边的分析,下边从宏观的层面,对胶带机运输系统的集中控制研究的核心问题进行逐一的阐释和分析。
(1)胶带机运输系统的集中控制所需要的研究问题可以简单地分为两类。一类是集中控制正常运行所需要的技术问题。包括整个运输系统每一个组成部分所需要的技术问题和整个集中控制所需要的技术问题。换而言之,在这个集中的控制中,需要根据每一个组成部分的运行特点,进行相关的技术设计。如,针对控制单元的技术设计、针对信息传送网络的通讯技术,特别是对于远程集中控制而言,通讯技术更为关键。再如,针对集中控制中心而言,面对众多的仪器、设备,研究者更需要相关的技术作为保障。其次,胶带机运输系统的集中控制还涉及针对故障处理的技术问题。特别是系统对故障的发现能力,直接关系到整个集中控制系统的运行效率和安全保障。
(2)胶带机运输系统的集中控制的相关研究还要涉及到具体的企业生产环境。这一点思考,是阅读《影响胶带机运输系统效率的因素探索》的感悟。生产者之所以要对在相关的生产中运用胶带机,之所以在运用的基础上还在实现对其整个运输系统进行集中控制,目的是非常的明确,即,提高工作效率。然而,胶带机运输系统的运用过程中,究竟有哪些因素会对其集中控制产生影响,这是设计中必须关注的问题。否则,即使你的设计再科学、再高效,也会在具体的运用实践中达不到其最初的设计目的。因此,研究者还要在具体的设计与运用中,考虑到胶带机使用企业的具体生产环境以及其员工的素质。一句话,企业的生产环境也是集中控制研究中必须考虑的核心问题。
总之,胶带机运输系统的集中控制有许多问题值得每一位研究分析和研究。这些问题,不仅是其技术层面的问题,也有研究者对现有胶带机运输系统的集中控制实践进行反思得出的宏观分析。特别是后者,它更能为技术层面的更新提供参考的依据。
参考文献
[1] 孙孔勋.基于以太环网的胶带机运输集中控制系统[C]//煤矿自动化与信息化―― 第21届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第3届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集(上册).2011.
【关键词】加热反应炉;PLC;编程设计;运行功能
Based on Mitsubishi PLC Technology of heating reactor automatic control
Luo Ji-hong
(Hunan Vocational College of Commerce of Electrically controlled department,Changsha 410205,China)
Abstract:To achieve typical heating reactors feed,heating and vent material actual control requirements using Mitsubishi PLC technology experience design methods at I/O allocation basis conduct PLC Ladder design,and feed,heating and vent feed three scripts program runs functional be analysis shows After PLC on machine simulation debugging actual control requirements identical.
Keywords:heating reactor;PLC;Programming;run function
引言
可编程控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用工业自动化装置,它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起,具有高可靠性、灵活通用、易于编程和使用方便等特点,近年来在工业自动控制、机电一体化以及改造传统产业等方面得到了广泛的应用,被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之首[1]。本论文针对加热反应炉的实际控制要求,运用三菱PLC技术中的经验设计法,在I/O分配的基础上,将整个加热炉实际控制系统分解为进料、加热和泄料三个部分[2],进行PLC梯形图程序设计和程序功能分析。
1.工作示意图(见图1)
2.关于模拟量输入的说明
在加热炉控制系统中,对于温度点和压力点的检测,虽然可以如本论文使用带开关量输入的温度、压力传感器来完成,但如果检测点很多,或者是需要根据温度、压力的变化经常调整检测点,就要用很多开关量的温度、压力传感器,占有很多的输入点,安装布线都不方便。所以,就要将温度、压力传感器转换成连续变化的模拟量,再采用PLC控制,控制性能就可以得到极大的改善[1]。
温度控制原理如下:通过电压加热电热丝产生温度,温度再通过温度变送器变送为电压。加热电热丝时根据加热时间的长短可产生不一样的热能,这就需用到脉冲。输入电压不同就能产生不一样的脉宽,输入电压越大,脉宽越宽,通电时间越长,热能越大,温度越高,输出电压就越高[2]。压力控制原理与此类似。
PID闭环控制:通过PLC+A/D+D/A实现PID闭环控制,控制示意图如以下2所示。比例,积分,微分系数取得合适系统就容易稳定,这些都可以通过PLC软件编程来实现[3]。
3.控制要求
3.1 进料控制
当下液面、炉温和炉内压力都小于给定值时,打开排气阀和进料阀;当液面上升到位时,关闭排气阀和进料阀;延时20s,打开氮气阀,使氮气进入炉内,增大炉内压力;当炉内压力上升到给定值时,关闭氮气阀,进料过程结束[4]。
3.2 加热反应控制
进料结束时,炉内温度肯定低于要求值,此时接通加热炉电源;当温度达到要求值后,切断加热电源;维持保温状态10分钟。
3.3 泄放控制
保温10分钟后,打开排气阀,使炉内压力逐渐降到起始值;维持打开排气阀,并打开泄料阀,当炉内液面下降到液面以下时,并闭泄料阀和排气阀,系统恢复到原始状态,重新进入下一个循环。
4.I/O分配(见表1)
5.程序梯形图(见图3)
6.程序功能分析
6.1 进料控制
检测下液面X1、炉温X2和炉内压力X4是否小于给定值(逻辑均为0),即输入点X1、X2和X4是否都处于断开状态,若是则维持打开排气阀Y1和进料阀Y2;当液面上升到位使X3常闭分断,关闭排气阀Y1和进料阀Y2,并开始延时,20s之后打开氮气阀Y3,使氮气进入炉内,增大炉内压力;当压力上升到给定值时(X4=1),X4常闭分断,关闭氮气阀Y3,进料过程结束。
6.2 加热反应控制
进料结束时,炉内温度肯定低于要求值(X2=0),X4常开闭合,接通加热炉电源Y5;当温度达到要求值(X2=1)后,X2常闭分断,切断加热电源Y5,但当温度下降后(X2=0)后,X2常闭又复位,又接通加热炉电源Y5,如此反复通断加热炉电源Y5,维持保温状态10分钟(即在此时间里,炉温实现通断控制,保持X2=1)。
6.3 泄放控制
保温10分钟后,辅助继电器M100线圈得电,M100常开闭合,打开排气阀Y1,使炉内压力逐渐降到起始值X4=0;维持打开排气阀,并打开泄料阀Y4,当炉内液面下降到液面以下时(X1=0),并闭泄料阀Y4和排气阀Y1,系统恢复到原始状态,重新进入下一个循环[5]。
结束语
以上加热反应炉PLC程序经过上机模拟调试,与实际控制要求完全一致,方便实用。在程序设计上,本系统还可采用PLC基本指令编程法或PLC步进指令编程法[6],但没有以上经验设计法精简。另外,由于论文篇幅原因,没有绘制本系统的外部接线图,读者可对照I/O分配表进行设计(输入接PLC内部工作电源,输出接外部负载工作电源)。
参考文献
[1]孙振强,王晖,孙玉峰.可编程控制器原理及应用教程[M].清华大学出版社,2008(1).
[2]杨国太,陈玉.基于PLC的数控焊接机研制[J].新技术新工艺,2007(5):33-35.
[3]胡学林.可编程控制器教程(实训篇)[M].电子工业出版社,2004,168.
[4]代尚方,刘毅.基于PLC与mcgs的加热反应炉控制系统设计[C].中国矿业大学,2010(2).
[5]王少华,刘晓魃.电气控制与PLC应用[M].中南大学出版社,2008,226.
[6]陈志勇,刘春生.远红外加热反应炉的设计[J].河南化工,1988(2).
关键词:切割机,USS协议,变频器,RS-485通信
1.引言
金相分析是科学研究中研究新材料、新工艺和提高产品内在质量的重要方法[1]。要进行金相分析,就必须制备金相试样。论文写作,变频器。随着控制技术的不断发展,可编程控制器在工业控制中的应用越来越广泛。采用机电一体化技术设计了一种基于OMRON CP1H PLC控制的金相试样切割机控制系统,扩大了切割范围,满足了较大零件取样的要求。系统采用了带有RS-485接口的西门子MM420变频器来控制切割主电机,具有高效率的工控效果,有效提高了金相切割的质量和效率。采用触摸屏设置触摸开关和数字输入编程键,对设备进行控制操作,同时通过反映出切割机的工作状态。
2.PLC与变频器之间的通信协议
MM420变频器可以控制电机在负载变化时从静止到输出50HZ平稳地运行。变频器都是由PLC通过RS485串行通讯口使用USS协议来控制的。这不仅增强了系统的控制性能而且减少了系统布线和调试时间。所有的变频器和电机的参数如:电机实际速度、电机电流、电机输出力矩以及变频器和电机的运行状态都可以通过串行口来访问。另外还可以实时地通过PLC来修改变频器和电机的参数,例如变频器的斜坡时间等。
西门子MM420通用的串行接口协议(USS)按照串行总线的主-从通讯原理来确定访问的方法。主站根据通讯报文中的地址字符来选择要传输数据的从站。在主站没有要求它进行通讯时,从站本身不能首先发送数据,各个从站之间也不能直接进行信息的传输。
3.系统RS485通信连接
3.1系统RS485通信硬件连接
CP1H通过外扩的CP1W-CIF11(RS-422A/485)模块对变频器进行RS485通信控制,PLC的串口输出端可与变频器的串口输出端相连。PLC的输出端的SDA、SDB是数据发送端口,串连后经过1.5K的电阻和变频器的输出端P+相连;RDA,RDB是数据接收端口,串连后经过470W的电阻和变频器的输出端N-相连; 最后在P+和N-之间并联120W的电阻。SA是变频器的数据发送端口,RA是变频器的数据接收端。它们之间通过一对双绞线连接,如图1所示:
图1 RS485通信接线图
Fig.1RS485 correspondence wiring diagram
3.2通信参数的设置
MM420变频器通过USS协议与PLC进行1:1主从链接通信,CP1H作为主站发送读写命令,实现的功能有:读写MM420变频器的运行状态,读写PKW区(参数识别标记ID-数值区)和PZD区(过程数据区)的内容。MM420变频器与PLC通信,PLC是主动的,MM420变频器是被动的,每次通信由PLC主动发起,MM420变频器不需编写通信程序,但用户应遵循通信协议即命令帧、响应帧的要求,在PLC上设计通信程序。为了保证PLC与MM420变频器的正常通信,通信前,应保证PLC的通信参数(如帧格式、波特率、较验方法等)必须和MM420变频器参数设置一致[2]。
(1)PLC串行通信接口设置
CP1W-CIF11(RS-422A/485)模块内置式的装在PLC上,通信时需要对PLC的外部硬件和内部程序参数进行设置。首先RS485通信的工作方式要通过CP1W-CIF11面的六位拨多动开关设定,将引脚1、2、3设为ON,引脚4为空置,引脚5、6为OFF。
通信前,必须使用编程器或编程软件CX-Programmer在PLC设置,作为主站,来发送变频器运行状态命令。这种情况下,通过PLC系统设定将串行接口的类型、起始码、结束码、波特率、校验、通信速度、串行通信模式等参数进行设定。
PLC的通信数据要发送给被控设备变频器时,要执行TXD指令,同时变频器的运行状态数据发送给PLC,也就是PLC对外部设备的数据接受,要执行RXD指令。每次的通信过程都需要有和变频器匹配的通信参数,并且数据收/发都应有严格的帧格式。所以正确设置下表1所示参数:
论文关键词:关键词:CASS工艺,污水厂自控,PLC
1引言
CASS(Cyclic Activated Sludge System)工艺是循环活性污泥技术的一种形式。其主要原理是:把序批式活性污泥法(SBR)的反应池沿长度方向分为两部分,前部为预反应区,后部为主反应区。CASS工艺操作工序繁琐,与其它工艺相比较所需要控制的变量较多,为了保证污水处理过程的安全可靠和生产的连续性,同时为了满足污水处理工艺的需要,必须采用自动控制系统。采用自动控制系统还能够有效的降低系统的能耗和药耗。目前在国内外各污水处理厂普遍采用以PLC为主的集中管理和分散控制相结合的控制系统。国内某污水处理厂采用CASS污水处理工艺,控制器采用和利时公司LK系列PLC产品。
21CASS工艺特点
CASS(Cyclic Activated Sludge System)工艺作为SBR处理技术的一个种改进,不仅具备SBR法工艺简单可靠、运行方式灵活、自动化程度高的特点,而且具有明显的除磷脱氮功能,这一功能的实现在于CASS池通过隔墙将反应区分为功能不同的几个区域,因在各分格中溶解氧、污泥浓度和有机负荷不同,各池中占优化优势的生物相亦不同。尽管单池为间隙间歇操作运行,但能使整个过程达到连续进水,连续出水。同时在传统SBR池前或池中设选择器及厌氧区,相当于将厌氧、缺氧、好氧阶段串联起来,提高了除磷脱氮效果。
32 工艺控制策略
采用CASS工艺的污水处理厂主要由粗格栅间、进水泵房、细格栅间、沉沙池、CASS反应池、鼓风机房、加氯间、接触池及污泥脱水机房等构成。
3.12.1粗格栅间及提升泵房
2(1)粗格栅
a.
图 3-1 粗格栅控制逻辑框图
l控制模式一:。格栅前、后设超声波液位差计,根据设定的液位差判断格栅是否堵塞,若堵塞PLC,液位差ΔH增加,则除污机开始连续工作,直至液位差ΔH小到满足要求后,恢复正常的除污机操作。
lb.控制模式二:。格栅机的操作是根据时间间隔及持续时间的定时法来控制,时间间隔及持续时间由PLC设定,操作人员调整所有格栅具有相同的时间间隔及持续时间。时间间隔可能从零调整到24小时h,但每一挡档不少于30分钟min,持续时间能从零调整到3小时h,但每一档不少于5分钟min,最初应将时间间隔设置为3小时h,持续时间为15分钟min。
lc.栅渣输送压榨机与格栅联动运行,当任一台或两台格栅机运行时,栅渣输送压榨机随之运行。当最后一台格栅机停止运行后,延时一定时间栅渣输送压榨机方能停止运行。液位差的设定值、粗格栅的运行周期以及运行时间均可由触摸屏或监控计算机修改设定。
2(2)提升泵
进水泵房水泵可手动/自动控制,手动状态下,可在就地控制柜上单机起停,在自动控制状态下:,
l根据集水池液位自动控制变频调速泵的转速及水泵的开/停。;
l根据集水池最低液位,自动停泵,实现泵的干运转保护。;
l每一台泵的起动启动次数和总的运行小时数应均衡。,初始设定使每台泵的运转时间相等。;
l控制系统监视泵的运行过程,如泵故障报警并自动投入备用泵。;
lPLC接收所有故障信号,报警后做出相应处理。
教师指导和学生设计制作
每一届的毕业设计环节中,指导教师和学生之间的搭配都是一个双向选择的过程。一个优秀的毕业设计成果是需要师生通力合作的,而其中的重点仍然是以学生为主。毕竟毕业设计的最终目的是让学生学会运用所学知识,提升职业素质,达到学生能够适应社会工作的竞争环境的目的。“材料自动分拣系统”的指导过程大概分为三部分:一是硬件设备的选择;二是简单控制系统的安装和调试,三是整个系统的综合调试。
1.硬件设备的选择
在选择硬件设备时,往往要面临的问题是,系统中哪些功能是可以设计的,哪些功能是可以直接应用成品的。笔者指导学生选择硬件的原则是优先选择工程中实际应用的设备或元器件,如果我们能够选择到合适的成品元器件,就可以节省一部分时间。以电源设计为例,电源设计是一个复杂而又简单的问题,如果学生毕业以后想从事微电子行业,设计一个电源是很好的选择。一个好的电源设计是很复杂的问题,主电路设计并不难,难点是相关保护电路、稳压电路的设计。本设计中直接采用了模块化电源。再如传感器,现代工业中成型的传感器产品很多,应用也很广泛,本设计中部分传感器采用了欧姆龙产品。在这个选择的过程中,学生需要对整个系统进行认真甄别,想办法利用现有的一些资源,如实验室现有设备,选择最合适的一些元器件。对于实验室没有的,就需要查找相关资料,这个过程也是学生学习的过程,尤其是学生进入各种专业网站和论坛,对学生的知识面的扩展和专业知识的自主更新有很大的促进作用。
2.简单控制系统的安装和调试
实际上,一个最简系统的工作过程是将一个控制信号输入给控制器,然后控制器输出一个信号实现一个动作。如果一名学生能够对最简系统完全理解掌握,就可以对其进行有效扩展。如本设计中检测环节的传感器,最简单的可以采用一个红外接近开关,复杂一些的可以采用光纤传感器,如想再扩展,可以引入扫码器等。控制器可以采用PLC或单片机等,若三菱的PLC会用了,西门子的PLC也就基本没有问题了;执行器可以控制一个简单的继电器,复杂一些的就可以控制电动阀。调试过程一定是基于对简单系统的完整理解进行的,很多时候学生迈不开理论进入实践的步伐,原因就是都卡在了这里。在学生完美地掌握了系统的原理后,根据每条线路、每条程序应该对现实系统产生的影响状态,用相关仪器仪表进行调试,只有这样才能保证系统的硬件成功。在简单系统的设计与调试过程中,我们看见了很多的方向,这就给学生对所掌握的专业知识提供了很多的可能,对学生整体专业知识和基础知识的自主更新提供了充足的引导作用和吸引作用,在主观上引起学生对自身知识技能进行自主更新。
3.整个系统的综合调试
整个系统的综合调试是建立在系统的硬件全部选择完毕并正确安装之后进行的。在调试过程中,要充分利用上位计算机的监控功能,做到明白一步、编程一步、写入一步、执行一步、观察输出,利用相关仪器仪表检测电压信号、气压信号,对电路进行调整,直到输出正确,然后再进行下一步的调试。综观整个调试过程,由于学生对系统的基本原理和运行情况已经深入了解,所以侧重点实际上是仪器仪表的使用。通过安装、调试的过程,让学生立足于常见仪器仪表的使用,并对一些先进仪器仪表,如压力变送器、3型电动调节阀、3型控制器等,进行适当的引导性扩充,引导学生学习阅读产品说明书,消除对陌生设备的恐惧感,从而适应对陌生领域知识的自主更新。
形成论文,进行答辩及竞赛
学生毕业以后,除应具有优秀的专业素质以外,还应具有向其它行业扩展知识技能的能力。通过调查往届毕业生得知,很多学生毕业以后,由于各种各样的原因,从事了不同行业的工作,所以在毕业设计环节的最后阶段,应该指导学生学会对其它陌生知识领域的探索精神,并利用自主更新的能力去适应新知识、新环境。
首先在形成论文方面。所有的毕业生均学过计算机基础课程,也熟悉基础办公软件Word及Excel,但综合几年来学生的论文情况来看,大部分的学生对论文的画图和排版都很头疼。在这个熟悉的陌生环境下,如果学生能够独立完成论文的文本工作,那么该学生毕业后从事需要文本技能方面的工作时就会得心应手。这类知识的自主更新一般很容易,一是技术比较熟悉,二是查找资料方便,三是可以互相探讨。所以形成论文的文本制作过程,是一个很好的向陌生知识领域扩展的过渡过程。
其次是答辩和竞赛方面。我系每年学生的毕业设计答辩的时候要求必须制作幻灯片。这样要求的主要原因是由于一些电路图等无法用语言直接描述。而学院组织的院级毕业设计竞赛对幻灯片的要求就更高了,所以若想在竞赛中取得好成绩,除了毕业设计产品自身需要好以外,还必须配备有足够优秀的幻灯片去展示和包装毕业设计产品。对于幻灯片的制作,对学生的基本要求:一是要少文字、多表格、多图片;二是要对硬件调试过程制作一个电子像册,以此来展示整个调试的过程;三是若有条件对硬件演示进行摄像,可以制作视频短片,以方便竞赛的时候,在做毕业设计硬件演示时提供给距离较远的评委观看;四是若还有时间和精力,可以考虑制作一个简单的三维动画展示。在该课题最终参加竞赛的8分钟幻灯片里面,有视频短片11部、三维动画20秒、高清晰图片27张、像册36秒,非常完美地展现了整个设计过程,再配合学生的现场表现和硬件的现场演示,获得了第一名的好成绩。
PLC接入设备分局段设备和用户端PLC调制解调器。局段负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络连接。在通信时来自用户的数据进入调制解调器后,通过用户配电线路传输到局端设备,局端设备将信号解调出来,再转到外部的Internet。该技术不需要重新布线,在现有低压配电线路上实现数据、语音、和视频业务的承载。终端用户只需插上电源插座即可实现因特网接入,电视接收、打电话等。同样电力线通信技术也可应用于其他相关领域,对于重要场所的监控和保护,一直需要投入大量的人力和财力,现在只需利用电源线,用极低的代价更新原有监控设备即可实现实时远程监控。目前电力系统抄表,基本上主要依靠人工抄表完成。人工抄表的准确性、同步性难以保证。同时由于抄表地点分散,表记数量众多,所以抄表的工作量巨大。基于电力线路载波(PLC)通信方式的自动抄表装置,由于不需要重铺设通信信道,节省了施工及线路费用,成为现代电力通讯的首选方式,使得抄表的工作量大大减少。近年来居民小区及大楼朝智能化发展,现在的智能化建筑已经实现了5A。但是这些不同的系统自动化需要不同的网络支持;给建设和维护网络系统带来了巨大的压力。借助电力线通信技术,无论是监控、消防、楼宇还是办公或者通信自动化都可以利用电力线实现,便于管理和扩展。
电力线通信主要优势:
电力线通信有无可比拟的网络覆盖优势,我国拥有全世界排名第二的电力输电线路,拥有用电用户超过10亿,居民家里谁都离不开电力线;显然连接这10亿用户的既存电力线是提供上网服务的巨大物质基础。在广阔的农村地区,特别是那些电话网络不太发达的地区,PLC更有用武之地,毕竟电力网规模之大是任何网都不可比拟的。虽然这些地区上网短期需求量并不大,市场发展成熟较慢,但会存在电力线上网先入为主的局面,对PLC的长远发展和扩展非常有利。
电力线通信可充分利用现有低压配电网络基础设施,不需要任何新的线路铺设,随意接入,简单方便的安装设备及使用方式,节约了资源和费用,无需挖沟和穿墙打洞,避免了对建筑物和公共设施的破坏,同时也节省了人力,共享互联网络连接,高通讯速率可达141Mbps(将未通过升级设备可达200Mbps)。PLC调制解调器放置在用户家中,局端设备放置在楼宇配电室内,随着上游芯片厂商14M产品技术相对成熟。PLC设备整体投入不断下降,据调查当前14M的PLCModem产品其成本已降到普通的ADSL接入猫相仿的水平,而局端设备则更便宜。由于一般一个局端拖带PLC调制解调器的规模为20-30台,因此随着用户的增长,局端设备可以随时动态增加,这一点对于运营商来说,不必在设备采购初期投入巨大的资金。因此也有宽带网络接入最后一公里最具竞争力的解决方案之称。
电力线通信的缺点
传输带宽的问题。PLC与电话线上网从本质上讲并没有区别,都是利用铜线作为传输媒质,铜线上网的最大问题是不能解决传输带宽问题。虽然14M的产品已经成熟,但电力线上网是共享带宽,若同一地区多个用户同时上网则数据传输速度将会相应降低,如何保证用户能够获得足够带宽成为挑战噪声安全性问题。由于电力网使用的大多是非屏蔽线,用它来传输数据不可避免的会形成电磁辐射,从而会对其它无线通信,如公安部门或军事部门的通信造成干扰;再次电力线上网存在不稳定的问题,家用电器产生的电磁波对通信产生干扰,时常会发生一些不可预知的错误。与信号洁净特性恒定的Ethernet电缆相比,电力线上接入了很多电器,这些电器任何时候都可以插入或拆开,并机或关闭电源。因而导致电力线的特性不断变化,影响网速。
衰减问题。与以太网接入或者ADSL接入不同,尽管PLC接入可以选择家庭内任意电力插座联接到Internet,但是就目前而言,由于衰减因素仍然存在,不同接入点的带宽是不一样的,如果家庭比较大,那么在最远处接入,带宽衰减将非常明显。其次大部分情况下,PLC数据需要通过电表传输,带宽往往在这里产生非常大的衰减,这成为PLC的技术瓶颈之一,有专家表示主要问题在于电表的设计,而不是PLC自身的技术因素,但由于电表是既有产品,不可能对其大规模换用,所以只能通过PLC产品自身技术来克服PLC衰减问题。
目前我国在沈阳及北京多个小区开通了多个PLC接入试验网络,主要以2M和14M带宽接入为主。由于法律、服务、技术指标等影响,还没有大规模的商用PLC系统投入使用。随着科技的进一步发展,相关技术将逐步得到有效解决。最近国电科技推出的200Mb/sPLC接入方案具有布线简单,电磁辐射低,价格便宜等优点,在接入带宽及稳定性方面有了重大突破,具有强大的市场竞争力和广泛的市场前景。电力线通信技术毕将得到广泛应用发展。
【关键词】程控系统;可靠性;火电厂;PLC
中图分类号: F407 文献标识码: A
引言
随着技术的不断进步,火电厂的自动化程度越来越高。程控系统是火电厂运用比较多的一种系统,多运用于输煤、除灰等制约。在输煤系统中它完成历程制约、流程操作、系统监视以及报表和查询等任务。在除灰中的程控系统主要是由PLC完成,相对而言是一个比较小的系统。这些系统都是电厂发电的重要组成部分,其可靠性直接影响发电厂的正常运行,对于电厂供电质量有特殊作用。
1 程控系统可靠性降低的理由
现在的系统制约期间都是比较先进的,无论是PLC系统还是工控机,本身都有一定的抗干扰能力,而且越是先进的制约器,抗干扰能力越强。但这并不是说只要制约器本身够先进就行,其他的设备由于运转环境要恶劣的多,工作线较长,尤其是一些远程站,它们所处的环境有许多强电设备,周围有复杂的电磁干扰。这些干扰对制约其本身的影响不是很大,但是对设备的干扰非常严重。
1.1 制约器系统故障
制约器是整个系统的大脑,它的故障影响较大,同时,各个部分的故障都有可能造成制约器的故障,制约其主要是工控机和PLC。电源故障,电源是长时间工作的部分,由于散热和干扰等不足很可能引起电压或电流的不稳定,出现脉冲电压和浪涌电流,这就容易造成故障,加上制约器一般对电源稳定性要求又比较高,所以,电源故障经常导致制约器的损坏。对PLC系统而言,I/O模块在PLC的最外边,是最容易发生故障的部分,它的信号线受到干扰的可能性很大,容易使信号的高低电平发生转变,造成制约器的制约输出错误,这大大降低了I/O模块的测量精确度,甚至造成I/O模块的损坏。通常程控系统都会降低各部分的耦合度,把风险分散化,也就是隔离性能要好。一些隔离性差的系统会出现信号相互干扰的不足,造成共地系统总线有回流,这样就会导致逻辑错误,制约器制约失灵,出现误动和死机。PLC系统由于系统信号干扰造成I/O模块损坏的情况经常发生,事故也比较严重。另外,程控系统的设备一般会有较大的震动,这种震动也会造
成线路或者信号的故障。
1.2 制约设备现场故障
现场故障通常会有两个方面的不足,一个是PLC的输入不足,另一个是执行机构执行错误。PLC输入信号错误,这种情况的发生是很经常的,导致的理由也是多方面的,总结如下:限位开关或拉绳开关等保护元件由于长时间工作,受到灰尘堵塞,老化腐蚀,磨损等理由会出现失灵,使得PLC的输入量出现差错;继电器触点的不稳定性,例如抖动等,这容易造成计数、累计、运算等逻辑错误,自然就出现错误的制约信号;电缆端子箱故障,导致信号新出现断路、短路等故障,不能正常传输信号;传感器是信号采集的元件,传感器一旦出现故障采集的信息自然不准确,传送给PLC的信号自然就是错误的,这就造成制约错误;I/O模块本身也有触点,触电的接触不良,不能正常工作等不足。执行机构出错,这种错误主要是由三个方面的理由导致。首先是制约器负载出现不足,主要是接触器不能准确动作,简单说就是PLC即使下达了命令,执行机构不能动作或者执行错误。其次,变频器本身出现不足,变频器制约的电机不能按要求动作。最后,各种电磁阀和电动阀不能正常工作,由于执行机构没能按照PLC的命令执行动作,系统必定出现故障,这极大地降低了系统的可靠性。
2 提升程控系统可靠性的深思
以实际的经验来看,上世纪的程控系统不很改善时PLC和工控机的故障更多一些,但是,随着技术的不断进步,近些年制约器技术越来越成熟,PLC和工控机本身的质量和抗干扰性越来越好,所以现在工控系统的故障多出现在执行机构和外部设备。下面笔者给出以下几条倡议。
2.1 元件选择,要想让系统整体性更可靠,首先必须保证各个元件的可靠性,元件出现故障必定导致系统的故障。选择可靠性元件组成系统,这是确保系统可靠性的第一步,也是最基础的一步。
2.2 电源的选择,电源的性能对抑制错误信号有不可或缺的作用,电源的稳定可以保证信号的正确。在PLC的程控系统中,电源是非常关键的基础元件,占有重要地位。干扰信号会通过电网传递到PLC的供电电源以及继电器供电电源,还有一些与PLC直接相关连的电气仪表的电源。好的电源是整个系统最基础的保证,电源的稳定性对系统的稳定性有决定性作用。
2.3 信号隔离。现场的I/O模块和现场设备之间在信号传递上要经过继电器的隔离,以满足各器件工作电压的稳定。同时,让I/O信号和PLC设备在电路上分开,为实现这一目标,下措施:首先,采取继电器隔离后继电器动作功率较大而现场干扰信号仅有足够的电压而没有足够的电流难以使继电器动作,这样可以有效地解决输入回路抗干扰不足。其次,继电器的耐过电压和地电流冲击的能力很强,可以避开过电压和过电流对信号的干扰,这种过电压和过电流很可能导致PLC模块的损坏。最后,继电器可以很好地切断噪声的传播通道,同样可以避开形成接地电流。
2.4 接地屏蔽。在程控系统中,良好的接地是消除电路电流经公共地线阻抗时产生的噪声电压,同时消除磁场和电位差的影响,避开了地环路的形成,接地就是抑制干扰,促使系统更可靠的重要措施。另外,在程控系统中,包括PLC模块、电源模块、继电器等都是放在制约柜内的,这种措施对减少电磁干扰很有效果。噪声产生的最根本因素是传输导线引入的,所以必须对到导线采取措施,屏蔽导线的干扰。对I/O信号可以利用完全屏蔽的信号电缆。接地措施和屏蔽措施的结合,可以很有效的减少干扰,提升系统的可靠性。
2.5 软件容错不足。火电厂的运转环境比较恶劣,以输煤系统为例,不仅干扰信号多和杂,而且传输的距离也很长,在导线传输中信号的误差在所难免。为了避开这种错误信号的干扰,提升运转可靠性,PLC必须在软件方面及时辨别出错误,并能够采取有效措施排除错误信号,这就需要软件容错。这种技术是现在经常用到的,它可以有效避开一些不会产生严重后果的错误信号,比如防止接触点抖动错误警报。其实,就是在发现错误信号后先延时一段时间,看看到底是不是错误信号,还是只是一些小的干扰,这得基于干扰都是脉冲信号。
3 结束语
程控系统都是由制约对象、系统结构、PLC三部分组成,程控系统在火电厂的运用非常广泛,主要是在输煤系统和除灰系统中,本论文笔者主要介绍了影响程控系统可靠性的因素,并提出了一些改善的措施,改善可靠性。希望这些对同行有所帮助。
参考文献:
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张俊华.试析海淀走读大学实训基地的建设与管理[J].海淀走读大学学报,2002,(04):30~33.