电气自控设计

2024-11-22

电气自控设计（共7篇）

电气自控设计篇1

一、水厂电气自动化控制平台设计概述

1. 水厂电气自动化控制平台设计意义

当代社会, 对水资源的需求量越来越高。这种形势给众水厂带来发展机遇的同时, 也使得其面临极大的挑战。为了满足人们的需求, 水厂的生产压力不断增加、设备的运转负荷也急剧上升。在长期高负荷的运转状态下, 一些重要设备难免不会出现故障或者损耗, 导致生产无法继续。这样不仅影响了水厂的经济效益, 还对人们的正常生活生产带来负面影响。因此在这种形势下, 水厂必须要提高管理水平。利用先进的手段, 来对重要生产设备进行有效的监管。自动化技术的提出以及应用帮助水厂管理工作开辟了一个新的方向, 即水厂通过设计实施电气自动化控制平台, 实现对重要设备的有效监管。利用这种平台, 不仅可以对重要设备进行有效监管, 还在一定程度上缓解了员工压力。为促进无人值守电厂的建设奠定基础, 实现水厂的改革创新。

2. 水厂电气自动化控制平台设计要求

水厂电气自动化控制平台设计是水厂提高管理水平、实现自身发展的重要措施。但是在具体的设计过程中, 必须要依据水厂的实际情况来进行。此外, 为了设计出科学, 有效的自动化控制平台应当尽量满足以下要求。

(1) 在平台设计中协调好集中管理与分散控制的关系

由于水厂的整个生产过程较为复杂, 并且随着科学技术的发展, 一些新兴的设备也被运用到水厂生产中, 这些都使得水厂管理变得复杂。因此, 对于自动化控制平台的功能也提出了较高的要求, 传统的平台设计往往会局限于集中控制上。基于这种理念的自动化平台, 实际操作中所起的效果较为有限。因此, 当前应当转换思想, 设计出集中管理与分散控制相统一的自动化控制平台。

(2) 设计的平台要充分实现网络化、数字化以及智能化特征

现代化的自动化控制系统必须要与现代科技相适应, 其中必须具备的特征就是网络化、数字化以及智能化, 从而更好的将系统搜集的数据进行传输, 使系统更好监测设备以及帮助人员更好的掌握信息。

(3) 功能完善、管理有序

基于中央控制系统与分控站系统相结合的自控平台监测任务繁重, 所要搜集的数据也较为复杂。因此, 必须要对这些分系统进行有效的功能划分, 完善系统功能且使其能够有序运行。例如中央控制系统负责全厂范围的运行监视、生产调度、信息服务等功能, 而一些分控站则实现一定区域内设备的现场操作、管理。

二、实例概况

本项目为三河市燕郊镇北区水厂工程, 自控系统采用由中心监控计算机和现场级各PLC控制单元组成的两个层次的集散系统, 集计算机技术、控制技术、通讯技术、液晶显示器技术于一体。利用先进的信息技术, 连接中央监控平台与各分控站, 构成集中管理、分散控制的微机测控管理系统, 并能保证各现场分站能独立和稳定工作。

三、电气设计要点分析

1. 供电电源

自来水厂离不开电力的支撑, 在其生产过程中, 一旦遇到断电事故, 则会直接造成供水中断, 对水厂、社会都会带来极大的负面影响。因此, 在电气设计中必须要注意供电电源的合理配备。一般而言, 应当设置一路10 k V且能够负担厂内全部用电负荷的独立电源。此外, 还需设置备用电源, 一般会使用柴油发电机供电。远期两回路10 k V电源一用一备, 母线联络运行, 两个进线柜手车机械互锁。

2. 负荷计算

本工程负荷计算采用需要系数法, 并且根据工艺设备分期投入的情况, 按近期进行负荷计算。根据工艺及其他有关专业提出用电设备总装机容量1 003.1 k W, 常开容量694.79 k W。用电设备均为380 V低压电动机。经计算, 计算负荷为Pjs=545.59 k W, Qjs=357.93 k Var, Sjs=651.76 k VA。本次选用一台S11-M-1 000/10, 10/0.4 k V, 1 000KVA油浸式电力变压器, 变压器负荷率为65.2%, 变压器联结组别选择Dyn11联结。根据工艺远期提供资料, 远期拆换一台75 KW水泵机组, 增加3台450 k W水泵, 电机为10 k W高压电机。

3. 供配电设计

(1) 高压配电系统及变配电间布置

依据负荷计算结果以及水厂的实际负荷情况, 在送水泵房附近设变配电间一座, 负责近、远期厂区各工段设备用电。10 KV高压线路终端杆立于围墙外, 以高压电缆引入变配电间高压侧。变配电间采用单层布置, 内设高压开关室、低压开关室、电容器室、控制室、变压器室、值班室。

(2) 其他设计与电气保护

低压配电系统方面, 由于0.4 k V侧由于出线回路数量多, 故采用单电源单母线的结线方式。对于电气保护中, 低压电动机具有短路、过负荷保护等, 低压进线总开关设过载延时、短路速断保护。

4. 水厂电气自动平台具体设计

(1) 设计总方案

依据水厂的实际情况分析, 设计本水厂电气自控平台为三级监控结构, 分别为工厂管理级、区域监控级、现场测控级, 这三个级别在具体操作上分别是中央控制平台、现场控制平台、现场控制设备和仪表。三个级别的具体连接由信息网络和控制网络连接实现, 信息网络采用工业以太网, 控制网络采取现场总线和I/O相结合的手段。

(2) 中央控制平台

全厂控制中心设在净水厂区中心控制室内, 配水厂区控制中心设在配水泵站中心控制室内, 配水厂区与净水厂区之间采用光缆进行通讯。全厂控制中心由2台操作站计算机、1台视频管理计算机、1台工程师站、大屏幕投影系统、不间断供电电源、1套事件数据图表打印记录装置等构成, 配水厂区控制中心则由1台操作站计算机、1台视频管理计算机、不间断供电电源构成。

四、结语

总而言之, 水厂能否正常安全运转直接关系到整个社会的生产生活状况。不管对个人、家庭还是企业, 乃至整个社会、国家都带来一定的影响。因此, 有关人员必须要加强水厂的管理。不仅要从人员管理上努力, 还应当结合当代先进的科学技术来完善水厂管理工作, 电气自动化控制平台的建立就是经实践证明的高效的水厂设备管理手段。通过科学的电气自动化控制平台的设计以及实施, 可以有效的监控水厂运行中重要设备的工作状态, 分析故障发展趋势。并且及时采取措施, 将设备故障消除在萌芽阶段。极大的提升了水厂管理工作水平, 为水厂的正常运转提供了保障。

参考文献

[1]王仁祥.电力新技术概论[M].北京:中国电力出版社, 2009.

[2]傅知兰主编.电力系统电气设备选择与实用计算[M].北京:中国电力出版社, 2004.

[3]解广润.电力系统过电压[M].北京:水利电力出版社, 2010.

盐水浓度自控系统的设计与研制篇2

关键词瞬时浓度;自控系统;再生;盐耗

中图分类号TQ114文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)111-0088-01

水处理作为稠油热采湿蒸汽发生器的重要设备,其主要作用为降低锅炉用水的硬度和含氧量,以降低锅炉用水对锅炉炉管以及各流程的腐蚀性,其工作主要由树脂罐和海绵铁罐两大设备完成,树脂罐通过树脂表面的Na+将生水中的钙镁离子置换出来,以降低生水硬度。由于长时间的使用,树脂表面的Na+越来越少,其置换能力也越来越低,这时需要让高浓度的盐水流入树脂罐中,利用盐水中的Na+再将树脂表面的钙镁离子置换掉,以使树脂对生水中钙镁离子保持较高的置换能力,我们将这一工序称为树脂的再生。

1目前热采锅炉水处理再生现状

热采水处理再生由六个步骤共同完成,分别为反洗、进盐、浸泡、置换、一级正洗、二级正洗。该过程中进盐所需盐水为一定浓度的标准盐水,在目前水处理再生进盐过程中,因无法有效的控制盐水浓度,时常会造成再生效果不理想,需要反复再生,使得再生耗盐量增大,吨汽平均耗盐量为2.6公斤左右,这样不仅增加了注汽成本,而且再生水质的好坏也将对锅炉的安全性能产生极大影响。

1.1再生盐水配制流程

目前,注汽站水处理再生进盐过程中盐水的配制工作流程

在实际生产运行中,由于无法及时得到盐水在调节过程中不断变化的浓度,只能依靠操作人员手动一次次的测量其浓度值,结果往往导致配制的盐水浓度偏高或者偏低,影响再生效果,进而反复再生,引起盐耗增大。

1.2再生用盐消耗统计

我们分析了去年下半年所注7口井的能耗台帐,并绘制表格。从表中可以看出,目前我注汽站吨汽耗盐量为2.583公斤,根据调查得知,其中因反复再生所耗盐占总耗盐量的20%左右。

2用盐消耗主要难控点的论证

盐水调节的操作过程非常简单,从NaCl在水里的溶解度可知100g水中大约溶解32g NaCl,冬夏两季的温差影响可以忽略不计,加之采用的波美计测量精度较高,不会带来较大的盐耗。

2.1 浓度检测的实时性分析

经过调查不难发现,目前配制盐水的方法不能对盐水在调节过程中的浓度变化有一个连贯的认识,因为在间断性测量浓度的中间将产生一个时间差,而在这段时间内盐水浓度变化没有可靠的检测数据,仅仅根据间歇性的浓度测量来获取标准溶液非常困难,而且根据目前的盐水调节的过程来看,盐箱内盐水浓度不能充分扩散也将引起操作人员在取样测量时的片面性,导致盐水浓度不达标。

3.盐水自动控制系统的设计

3.1设计思路

通过改造进盐系统,在水处理操作间盐箱内盐水液面上加装两个体积、重量均不同的浮子,并接上电接点。利用不同体积、不同重量物体在溶液浓度变化过程中所排出溶液体积不同而引起的物体间垂直位移差,适时添加电路,以控制盐泵和给软水系统的开合,实现盐水调节自动化。这一思路的优点是仪器检测浓度准确,避免了操作误读数;进盐、进水自动化,操作简捷;推广性较强,可使热采行业各注汽站普及应用。缺点在于改造难度大,制作工艺精度高、难度大。

3.2浓度自控系统的设计原理

根据不同物体在不同浓度液面上因受浮力所产生的高度不同的原理设计出如下方案:当盐水浓度升高时,物体AB均上浮,但由于两物体质量、体积不同,在上浮过程中,A位移将比B大,从而使铜片与电接点断开;同理,当盐水浓度降低时,两物体下沉,由于A比B位移大,铜片与电接点接触。我们分别在两电接点上接通电路,使其在浓度变化过程中与铜片的开合来发出电信号,以此控制进盐、水量。

当再生进盐时,闭合保护开关,使盐、水路处于准备状态,若此时盐水浓度低于10%,则铜片下沉,浮子上两电接点处于连通状态,常开开关KW1吸合,使盐水电磁阀带电并打开,常闭开关KW2断开,软水电磁阀失电并闭合,此时盐箱内进盐水;反之,当盐水浓度逐渐升高到10%,铜片上浮,两电接点断开,常开开关KW1断开,使盐水电磁阀失电并闭合,常闭开关KW2吸合,软水电磁阀带电并打开,此时盐箱内进软水。

由于所设计的装置漂浮于液面上,因此如果要保证测量的精确性,必须尽量保证盐水调节过程中液面平静,以使其输出正确的控制信号。

为此,将进盐水、软水管线改至盐箱底部,并通过改善浓度扩散问题限制了盐箱内部各区域的流量,最大限度的保证了液面平静.而在盐水调节过程中,浓度不断变化,盐箱内各个区域浓度不断扩散,我们所加装的控制装置测量的仅仅是一小块区域的盐水瞬时浓度,这要求盐水在调节过程中充分扩散,及时送出正确的控制信号。为使浓度充分扩散,我们将进盐和进水管线重新布置,借用树脂罐中给水帽均匀给水的形式,在一根穿过盐箱的管线上打孔,使其能将盐水或软水均匀喷洒到盐箱内溶液的各个区域,并通过在该管线两端安装单流阀,实现在一根管线内进盐水或软水.

通过现场实验,我们把该装置放入8%浓度盐水中,调整铜片与电接点高度,确保此时铜片与电接点刚好接触。最后,我们沿盐箱内壁竖两根导轨,将该装置限制在一定的范围内活动,并在装置的上部和侧面做一个盖板,防止盐水流入装置内引起触电。

4.应用前景及推广价值

我们通过对比分析改造前完成的7口井和改造后完成的7口井能耗,改造后吨汽耗盐、耗水分别比改造前节约了0.722公斤;0.025吨,由成本费500元/吨盐,3元/吨水,计算得吨汽节约费用为:500÷1000×0.722+3×0.025=0.436元按每年完成15口井,平均每口井完成注汽量2000方,计算得每年节约成本费用为: 0.436×2000×15=13080元除去制作成本约1000元,每年可节省材料费为:13080-1000=12080元,以热采十台锅炉计算,每年可节约成本达10万元。

电气自控设计篇3

1 渗透液处理工程电气自控系统存在的意义

我国的渗透仪处理工程在二十世纪九十年代后期开始从单纯的物理处理工艺逐渐向生化和物化处理相结合的方式转变, 并且渐渐的向国际水平靠拢。渗透液的成分很复杂, 一般是由碳氢成分相对较多的有机物和金属离子构成, 浓度的标高会使渗透液对厂区以及厂区外围的土地和水源产生较大影响, 并且渗透液中的成分会随着时间的增加变得更加难以处理。因此垃圾处理后的渗透液浓度是否达到规定标准是相关部门对环境污染治理力度的集中体现, 也就是说只有做到了垃圾填埋时的渗透无害处理才是对环境生态的维持和可持续发展手段体现。

2 渗透液处理工程电气自控系统的设计方案

渗透处理工程的电气自控系统设计主要包括工程供电能源系统的保障、能动转换系统的配电维持、自控系统和联动装置的锁定功能以及电缆的布线网络和理性等等方面。根据渗透液处理的相关方式和标准要求, 渗透膜处理工程采用了生物膜反应器工艺以及超滤膜对垃圾的渗透液进行蒸发和高压反渗透处理。

2.1 配电系统的设计

垃圾的填埋场地通常都设置在城市郊区地带, 根据渗透液的特点和工艺要求工程处理所用的电荷一般为二级或者三级的连续运行模式, 这就需要一个可以长期可持续供电的电源系统来保证生物处理法对渗透液的过滤和降解作用, 因此保证可靠的电源供应设计时很重要。目前的市政电源供应的外部电压为1WV的理论电源, 但实际上还是需要购置发动机来作为备用电源来为大功率用电设备进行提供能源, 满足系统的不断电运行要求。供电系统从变电站向个各厂区输送的方式以放射形式为主, 从配电箱到工程系统的配电电源采取放射原则和树干式输送原则, 为低端和高端的双电源系统供应相应电压和电流校检。电源保护系统则需要从电流回路的角度出发, 备齐防止漏电的接地装置并且从电容装置中进行集中静电补偿做功和计量。

2.2 渗透液处理工艺设计

渗透液处理工艺的设计是整个工程系统设计的关键点, 基本的过程可以概括为注水搅拌、曝气的三个循环再进行沉淀、滗水和排泥等阶段, 而且一定要按照相应的时间顺序, 形成运转周期的完善并且保证处理后的渗透液质量达到国家标准和处理量的提升, 同时还要把利用的电量控制在可持续运转的范围内, 做到质量并行。

2.3 软件程序的设计

渗透液处理工程的设计标准需要参照国际上同类型的技术参考方案, 同时符合我国相关的设计规范, 以及需要在考虑整个系统的稳定性和兼容性的设计上加入结合实际的结构设计方式, 一般在自控设备的选择上要包括软件编程、构架组态、系统开发以及工作人员的控制能力。设备的发射信号和控制通信方面都需要从价格和功能上同时进行对比购置, 系统采用全自动的触摸屏显示系统, 同时配置多个中央操作站和控制站进行操作之间的通信流畅。控制台的设计需要考虑到为整体系统带来的安全和开放能力, 为先进的通信输出能力和输出能力提供集中控制和模块化硬件配置。触摸屏的引用是为控制器的操作提供直观的操作感受和数控过程的集中体现, 能够实现工作人员对现场的控制和流程内的数据分析和监控报警操作。

2.4 监控系统的设计

渗透液工程电气自控系统中的系统监控功能是保证对设备运行的数据进行采集、处理和分析的过程, 也是对软件和硬件系统的功能具体表现的实现。监控系统的采集功能一般是用数字信号来体现设备工作中的运行和故障信号, 模拟信号的应用是对设备所处环境和本身的温度、电流、电压和流量值进行显示和分析。对工作人员来说, 控制系统的应用是为设备的维护和事故处理的手动控制和遥控价值体现, 能够在不打乱其他设备运行的同时实现对设备的运行、维修进行处理, 以及同时满足生产安全和人员安全的管理需要。控制系统还可以对联动系统产生对应作用, 实现对整个工程的控制和检测工作, 为实现安全工作和故障排除具有促进作用。

3 结语

综上所述, 渗透液处理工程的电气自控系统分析需要在综合考虑当地的污染物处理水平和渗透液处理工艺的关键环节进行具体分析, 来全面考虑渗透液工程系统的设计方案。在面对不同省份地区的温度、降水的自然环境的影响, 就需要对工程的主体处理和整体渗透源头进行控制和布设, 做到渗透液的高效处理化和高效运转化工艺负荷。在工程的运营上和工艺上全面考虑渗透液的处理问题, 以期建立和健全完善的渗透液处理工程电器自控系统设计方案。

摘要：传统的垃圾处理方式是填埋和焚烧, 但没有经过处理的垃圾一旦渗透到土地中就会对土地资源、水资源、空气资源进行大批量的污染, 高温度的天气下还会滋生大量的蛆虫和细菌病毒, 严重威胁到城市居民的身心健康。垃圾渗透液会在填埋处理的时候产生并释放高浓度的有机废水, 会让填埋附近的土地质量急剧下降, 让其失去应有的营养成分甚至失去应有的功能。因此对渗透液处理工程电气自控系统的设计进行分析, 有利于我国对渗透液处理上的有效净化和促进反渗透新工艺的形成。

电气自控设计篇4

1 楼宇的几种电气接地系

1.1 工作接地

为了确保每项电力系统都能正常稳定的工作, 必须将其与大地链接, 称为工作接地。变压器中性点的直接接地或经消弧线圈的接地或者防雷设备接地等都是主要的接地项目。每一种工作接地都有自己的功能, 例如变压器的中性点接地, 它能保证电气设备三相系统中相线对地的电压不变, 保证电压的平衡, 有效预防了零序电压偏移, 这对智能建筑电气来说是十分重要的。变压器中性点经消弧线圈的接地, 在接地时有效消除接地短路点的电弧, 预防电压过高, 而防雷设备接地就是为了更好的释放地面的雷电流。

1.2 低压配电系统接地方式

1.2.1 TT系统。

用电设备一般采取单独极地接地法, 和电源接地没有电气上的联系。在低压公共电网供电、接地要求较高的精密电子设备和数据处理设备中常常使用。将TT系统用放在智能建筑中, 就需要大容量的漏电电流保护装置和电流保护装置。

1.2.2 TN-S系统。

是一个三相四线加PE线的接地系统。通常建筑物内设有独立变配电所时进线采用该系统。特点是中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外, 两线不再有任何的电气连接。中性线N带电, 而PE线不带电。该接地系统完全具备安全和可靠的基准电位。只要像TN-C-S接地系统, 采取同样的技术措施, TN-S系统可以用作智能建筑物的接地系统。如果计算机等电子设备没有特殊的要求时, 一般都采用这种接地系统。

楼宇系统中单相用电设备较多, 单相负荷比重较大, 三相负荷通常是不平衡的, 因此在中性线N中带有随机电流。应设置电子设备的直流接地, 交流工作接地, 安全保护接地, 及普通建筑也应具备的防雷保护接地。由于智能建筑内多设有具有防静电要求的程控交换机房, 计算机房, 消防及火灾报警监控室, 以及大量易受电磁波干扰的精密电子仪器设备, 所以在楼宇的设计和施工中, 还应考虑防静电接地和屏蔽接地的要求。

1.3 TN-C-S系统。

TN-C-S系统由两个接地系统组成, 第一部分是TN-C系统, 第二部分是TN-S系统, 分界面在N线与PE线的连接点。该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所, 进户之前采用TN-C系统, 进户处做重复接地, 进户后变成TN-S系统。TN-S系统的特点是:中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后, 不能再有任何电气连接。该系统中, 中性线N常会带电, 保护接地线PE没有电的来源。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时, 始终不会带电, 因此TN-S接地系统明显提高了人及物的安全性。同时只要我们采取接地引线, 各自都从接地体一点引出, 及选择正确的接地电阻值使电子设备共同获得一个等电位基准点等措施, 因此智能型建筑物也可采用TN-C-S接地系统系统。

2 楼宇自控系统的接地保护防范措施

2.1 安全保护接地

安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件, 用PE线连接起来, 但严禁将PE线与N线连接。在现代建筑内, 要求安全保护接地的设备非常多, 有强电设备, 弱电设备, 以及一些非带电导电设备与构件, 均必须采取安全保护接地措施, 一般独立的安全保护接地电阻应≤4Ω。

2.2 直流接地

楼宇内包含有大量的计算机, 通讯设备和带有电脑的大楼自动化设备。为了使其准确性高, 稳定性好, 除了需有一个稳定的供电电源外, 还必须具备一个稳定的基准电位。可采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线, 一端直接与基准电位连接, 另一端供电子设备直流接地。根据经验提醒同仁们不能人为误将该引线与PE线连接, 严禁与N线重复接地。否则部分正常负荷电流将流经大地, 对漏电保护断路器形成漏电流而使其误动作, 造成系统的不可靠, 独立的直流工作接地电阻应≤4Ω。

2.3 交流工作接地

工作接地主要指的是变压器中性点或中性线 (N线) 接地。N线必须用铜芯绝缘线。在配电中存在辅助等电位接线端子, 等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意, 该接线端子不能外露;不能与其它接地系统混接;也不能与PE线连接。独立的交流工作接地电阻应≤4Ω。

2.4 防雷接地

将雷电引入大地, 预防人员或建筑物遭受雷电损害, 这就是防雷接地的目的。为避免楼宇内电子设备遭受雷电袭击的危险, 防雷接地智能建筑物的接地重点, 必须建立完整、严密的防雷结构。各类防雷接地设置的电阻, 通常是根据落雷的反击实际情况而定的。智能建筑的接地装置的接地电阻越小越好, 一般独立的防雷保护接地电阻应≤10Ω。

2.5 屏蔽接地与防静电接地

为了减少外来电磁波侵袭和干扰, 预防电子设备由此产生的误动作或通信质量的下降, 防止设备所的高频能量对外释放, 需要将线路的滤波器、变压器的静电屏蔽层、电缆的屏蔽层、屏蔽室的屏蔽网都进行接地。在楼宇自控系统中, 电磁的兼容设计尤为重要, 所以, 设计中必须制定有效的保护措施来确保电气设备和建筑布线, 预防外来的各种干扰。屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。可将设备外壳、屏蔽管路两端与PE线可靠连接;室内屏蔽也应多点与PE线可靠连接。防静电干扰也很重要, 将带静电物体或有可能产生静电的物体 (非绝缘体) 通过导静电体与大地构成电气回路的接地叫防静电接地。防静电接地要求环境洁静干燥, 所有设备外壳及室内 (包括地坪) 设施必须均与PE线多点可靠连接。一般防静电接地电阻一般要求≤100Ω。

结束语

楼宇接地设计采用TN-S系统对供配电设备较为安全可靠、经济合理。同时为了保证人身和设备安全及系统的正常运行, 应设置电气、电子设备的防雷接地、工作接地、安全保护接地、屏蔽接地与防静电接地, 各种接地需采用共用接地装置和等电位连接。

参考文献

[1]马新宇, 夏兴华, 丁君德等.智能建筑接地系统[J].中国商界, 2010, 5.[1]马新宇, 夏兴华, 丁君德等.智能建筑接地系统[J].中国商界, 2010, 5.

[2]易丹.智能建筑电气保护接地技术[J].建筑电气, 2006, 10.[2]易丹.智能建筑电气保护接地技术[J].建筑电气, 2006, 10.

电气PLC自控系统开发建议篇5

1 电气P LC自控系统开发的原则

在电气工程的各种运行中, 自动化得到了广泛的应用, 极大的提高了电气设备的运行效率。就自动化在电气运行工程功能使用的现状来看, 在电气PLC自控系统开发过程中是需要遵循一定的原则的。这样一来, 才能够满足电气工程运行过程中各种功能的有效发挥。以下几点就是开发PLC自控系统过程中需要遵循的原则。

1.1 实用性原则。在电气运行过程中涉及很多的环节和设备, 因此其运行环境较为复杂和多变, 加之, 不同的电气工程是需要不同的运行系统的, 对系统功能也存在较大的差异性, 因此, 在开发PLC自控系统的过程中也有较高的要求, 需要PLC自控系统具有全方位的功能, 在开发系统之前, 要综合掌握在控制和管理过程中, PLC自控系统所具有的功能, 并立足于实用性原则进行开发, 同时还要在电气工程自动化控制需求的基础上, 量身定做电气PLC自控系统, 从而使其达到因地制宜, 还需要做到的是不需要对新技术进行盲目的引进。

1.2 安全性原则。只有借助现代信息化技术的使用, 才能够实现电气PLC自控系统的开发, 同时还能够使系统的操作正常。但是在开发过程中, 电气工程的运行系统难免会受到不利因素的影响, 对电气工程系统的正常运行造成阻碍, 从而导致PLC自控系统的开发受到影响。这样一来, 在开发PLC自动系统的过程中, 不仅要坚持实用性的原则, 开发后的PLC自控系统在安全性能方面也是需要保证的, 安全隐患漏洞也是不能够存在的。因此在PLC自控系统开发之后, 一些优秀的控制技术和控制容错方案是需要借鉴的, 在这些方案的指导下, 有利于保证PLC自控系统的稳定性好而可靠性。

1.3 集成性原则。PLC自控系统具有复杂的功能, 如果想要实现其众多功能中的某一个, 是需要一整套完善配置子系统共同发挥作用的基础上, 类型繁多的子系统不一定是联系在一起的, 可能是相互独立的个体, 这样一来, 各个系统并没有出现在同一个界面内, 因此系统操纵的程序就会比较有难度, 影响到电气工程系统运行的效率。因此, 在开发PLC自动系统之前就要提出集成性的原则, 这一原则的提出是很有必要的。PLC自控系统实现集成性的原则, 有利于加强对系统运行的监控和管理, 更有利于实现信息的沟通和共享, 技术协调也能够获得完善, 繁冗的是系统操作程序也能够被简化, 从而促进电气PLC自控系统的有效开发与合理利用。

2 电气P LC自控系统开发的技术建议

2.1 系统计算程序。电气PLC自控系统开发, 分为主控级和现地控制级, 后者优先于前者, 其中中央控制室负责主控级的操作。一般设置在系统管理位置, 属于电气系统控制的核心。能够自动完成系统数据管理和报表生成打印。而后者在前者操作完成后, 进行系统计算程序的自行配置, 设置冗余关系的两套主控级操作员站。包括自控系统工作站、系统交换中心、系统数据服务器和打印机等设备。并推荐内嵌以太网口作为现地控制系统, 将其连接于每个子系统上。这样一来, 在系统运行的过程中, 准确获得相关运行参数和状态数据.还能够形成对相关控制设备的实时监控, 这对于电气自控系统的极限位置连锁和误操作连锁等问题的解决, 起到有效的安全防护效果。至于PLC自控系统软件的选用, 笔者推荐上位组态软件、数据库软件和其他编程、应用软件等。在安装这些软件之后, 为系统进行编号, 然后检查软件参数是否准确, 可依次开启电气系统, 当启动模式处于最大负荷状态, 就能够直接观察软件参数是否有误或者存在错误。

2.2 安全保障技术。电气PLC自控系统运行的安全性。在系统开发期间, 要进行持续的安全监测。在明晰系统运行时的数据后.判断系统各个位置是否存在异常情况, 然后进行全方位的系统统计, 以此保障系统开发的安全关于安全保障技术的应用。应用的结构模式为分布式。其中安全保障结构, 要求将整个结构划分为管理、传感、通讯各个部位, 然后在子系统之间, 设置相应的监控主机、数据服务器和计算机。然后进行系统开发数据的收集、分类、处理和存储。这些技术中, 数据的收集单位最为重要。该单元共分为16 个采集模块, 每个模块都与标准的通讯接口连接, 在计算机中, 有对应的采集软件、整编软件和分析软件, 当系统启动之后, 这些软件就会进行自动地单点测量、巡回测量和定时测量。

2.3 集成管理技术。对应上文提到的电气PIE自控系统的集成管理要求, 自控系统开发, 要全方位兼顾各功能的自动化运行情况, 譬如监测功能、切换功能、报警功能等。目前我国电气PLC自控系统的集成化管理技术, 其应用程度不高, 通常采用一机一控的方式, 主要原因是集成软件开发技术比较滞后, 对此, 尽快开发出兼具采集、分析、报警功能于一体的集成管理软件, 以及增大数据库的容量, 在对系统传输配置和调试配置进行优化后, 就能够有效提高PLC自控系统的集成化水平。

3 P LC电气自控系统的性能特性

3.1 系统能够进行相应的维护。这项系统中所运用到的一些软件或者硬件的设备都是比较便于维护的, 并且系统本身各个部件都带有联机诊断和自检的能力, 同时加上软件本身有备份, 这在一定程度上直接方便了相关工程师的维护。本系统的可拓展性比较强, 可以进行一些应用程序的扩充, 用户可以进行自编程序并且能够加入运行。

3.2 系统的安全性高。在一般的情况下, 这项系统中的软件硬件运行时, 不会对其他的设备或者工作人员造成一定的伤害, 很大程度上较少了不必要的损失。

4 结论

在开发电气PLC自控系统的过程中, 为了提高系统运行的效率要遵循一定的原则, 包括实用性原则、安全性原则和集成性原则等, 在此基础上, 进行有针对性的开发, 并在系统计算程度和集成管理等方面将技术点集中。因此, 在开发电气PLC自控系统的过程中, 要综合掌握好系统运行的实际情况, 并使用正确的开发方式, 进行因地制宜的PLC自控系统的开发从而保证系统运行的安全性和可靠性。

摘要：综合探究了电气PLC自控系统的开发, 首先就开发电气PLC自控系统过程中应当遵循的原则进行探究, 然后在此基础上论述了电气PLC自控系统开发的技术建议, 仅供交流借鉴。

关键词：电气工程,PLC自控系统,开发原则,技术建议

参考文献

[1]陈海梅.PLC在电气自动化中的应用现状及发展前景概述[J].科技与生活, 2011 (3) .

[2]张传娟.浅谈PLC在工业控制领域中的应用[J].数字技术与应用, 2011 (10) .

[3]王柏忠.浅谈三菱PLC在自动控制设备中的应用[J].科技致富向导, 2011 (6) .

电气自控设计篇6

1.1 电力系统

1.1.1 水泥厂电力系统及供电现状

1) 电源

4500t/d熟料水泥生产线工厂, 设有1座总降压站, 总降室内设有主变。

2) 电压等级

1.1.2 余热电站接入系统

水泥厂内用电电压为10.5k V, 本工程发电机出口电压也选用10.5k V, 经过电缆进入4500t/d熟料水泥生产线总降压站配电室与系统并网运行。

水泥有限公司需与当地供电部门签订并网协议, 接入系统由公司另行委托有关单位设计。

1.2 余热发电系统电气设计

1.2.1 余热发电系统电气配置

1) 余热系统电压等级

2) 主接线方式

本项目设置一段10.5k V余热电站厂用母线, 1台9 000k W发电机出口电压10.5k V, 通过出口开关接于余热电站10.5k V母线, 然后通过联络开关与水泥厂内总降压站10.5k V母线相联, 同期并网、解列点设置于发电机出口主开关与电站侧联络开关上。

3) 变压器选择

根据计算负荷, 同时考虑余热发电运行的经济、可靠性, 余热电站选择工作变压器1台, 容量为1 000k V·A。正常工作时, 工作变压器供汽轮机辅机等用电, 当工作变压器维修或故障时, 宜将其低压负荷切换至备用电源供电, 备用电源就近取自水泥厂低压0.4k V。正常运行时工作变压器的负荷为80%左右。

1.2.2 直流系统

直流系统的负荷 (包括正常工作负荷和事故负荷) , 考虑投资、维护和管理费用, 余热发电系统设独立的直流系统, 容量为150AH, 供控制、保护用, 设充电装置1套, 直流分流屏1套。

1.2.3 启动电源

9 000k W余热发电系统启动功率大约为700k W, 由水泥厂总降压站通过余热电站10.5k V母线倒送提供。

1.2.4 主要电器设备选型

1) 10.5k V高压配电设备选用金属铠装全封闭移开式高压开关柜;

2) 400V低压控制配电选用抽屉式低压配电屏;

3) 控制台选用KGT控制盘;

4) 励磁控制柜由发电机厂家成套供货。

1.2.5 二次接线、继电保护、自动装置

根据余热发电的特点, 将采用机、电、炉集中的控制方式, 10.5k V母线设备、汽轮发电机、余热锅炉及其他电站用辅机将在中央控制室集中控制。化学水处理设单独的控制室。

发电机的继电保护系统及控制:

1) 发电机继电保护

(1) 发电机纵联差动保护;

(2) 发电机复合电压启动过流及过负荷保护;

(3) 发电机定子接地保护;

(4) 发电机过负荷保护;

(5) 发电机转子一点、两点接地保护。

2) 发电机控制

(1) 发电机控制集中在中央控制室;

(2) 发电机励磁系统采用可控硅励磁装置, 具有电压自动调节功能;

(3) 发电机同期系统采用手动及自动控制, 对发电机运行设有工作、警告、事故的信号;

(4) 汽轮机事故停机时, 通过联锁装置使发电机主断路器自动跳闸;

(5) 发电机运行故障时, 通过联锁装置对汽轮机热控进行处理;

(6) 监控发电机系统的运行参数, 设发电机电压、电流、功率回路监视, 中央信号报警等。

1.2.6 过电压保护及接地

1) 过电压保护

(1) 雷电过电压保护

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 (DL/T620—1997) 的有关要求及电厂的实际情况, 主厂房为钢筋混凝土结构, 屋顶为钢制结构, 锅炉为钢制结构, 可利用主厂房钢制屋顶、余热锅炉的钢柱、屋顶避雷带的接地来防止直击雷。

(2) 侵入雷电波保护

采用电缆进线的保护层一端直接接地, 另一端采用保护间隙接地, 同时, 采用在发电机出口装设避雷器、在发电机10.5k V母线装设避雷器和消谐器来限制侵入雷电波、母线振荡、感应所产生的过电压。

(3) 内过电压保护

采用在配电装置装设过电压吸收装置作为内部过电压保护, 同时, 采用避雷器作为内部过电压的后备保护。

采用消谐器增大对地电容以消除谐振过电压的生成。

2) 接地

本工程10.5k V高压系统为小电流接地系统, 0.4k V低压系统中性点直接接地, 采用高压和低压设备共用接地装置。

本工程电力部分共用1个电力接地网, 电力接地网由水平接地体和垂直接地极组成。垂直接地极采用热镀锌角钢L50×50×5, 长度为2.5m;接地体应防止腐蚀, 满足接地系统30a的运行寿命。

1.2.7 照明和检修网络

汽机房、控制室、高、低压配电室和辅助车间照明系统设正常照明和应急照明网络;正常照明网络由低压室MCC供电, 事故时采用应急灯作为应急照明。应急照明网络正常时由380/220V动力中心供电, 事故时交流电消失, 将自动切换到应急照明光源所带蓄电池供电。同时, 在主要通道及出入口将宜设应急指示灯。

主厂房的检修网络由低压室MCC供电, 其他辅助车间则就近引接。

1.2.8 辅助车间控制

辅助车间电气设备的控制一般采用就地硬接线控制方式。

2 自动化

2.1 控制方案

发电系统设1套独立的控制系统。控制系统均采用先进可靠的DCS计算机控制系统。设1个控制室, 即发电控制室。在发电控制室对锅炉系统、汽轮机和发电机系统的设备进行集中操作、监视和管理。

机旁控制:全厂所有设备均设机旁控制, 该功能主要用于设备检修、单机调试。

2.2 过程控制

2.2.1 设计原则

1) 纯低温余热发电机组的主要工艺过程采用1套分布式控制系统 (即DCS系统) 进行自动控制与监视。

2) 遵循经济、可靠、实用的原则选择过程检测仪表。

3) 控制点的设置以满足工艺可靠运行为前提, 生产的关键环节设置自动调节回路, 一般环节设置检测显示, 包括报警、报警打印、远程遥控等。

2.2.2 设备选型原则

1) 分布式控制系统

(1) 能满足生产过程控制管理要求;

(2) 硬件先进、软件丰富, 系统运行可靠、稳定;

(3) 系统操作维护方便, 人机联系好;

(4) 确保在相当时间内备品备件的供应。

2) 现场仪表

(1) 选用国内应用成熟、质量可靠、性能稳定的产品;

(2) 模拟量信号制统一采用4~20m A。

2.3 控制系统的设置

DCS系统由监控级操作站、现场控制站、远程控制站及高速数据传输总线组成。

发电控制室对电厂生产的运行数据进行处理、储存和管理, 以分级显示的形式反映工厂的运行状况。分级显示的画面一般有总貌显示、组显示、单回路细目显示、历史趋势显示、在线流程图画面显示、报警显示等。

发电控制室的人员通过计算机屏幕所显示的动态画面掌握全厂生产过程的现状和趋势, 操作人员通过键盘, 根据工艺操作要求调用所需显示的画面, 控制现场设备。

现场站和远程站除了拥有逻辑控制、顺序控制以及检测报警功能外, 更拥有模拟控制系统的全部功能, 能够接受来自现场设备的各种测量信号, 把其转换成标准的系统内部信号进行各种运算和处理。现场控制站通过高速数据总线向监控级操作站传输工艺过程的各种参数, 同时接受监控级操作站的各种控制指令。

此外, DCS系统允许现场控制站独立进行数据采集、报警、检测和控制, 从而避免了由于局部发生故障而导致全厂控制失灵的情况发生。考虑到余热发电站与水泥生产线的关联性, DCS系统留有与水泥生产线计算机控制系统的通讯接口。

2.4 控制室的设置

1) 设发电中央控制室 (CCR) 。

2) 纯低温余热发电系统DCS系统的现场控制站设置在发电中央控制室旁的电子设备间内。

DCS系统控制范围外的其他辅助车间与电气一道相应设控制室。

2.5 控制水平

在集中控制室内, 运行人员以计算机屏幕和键盘为监控中心。

1) 对机组进行正常情况下的监视和调整。

2) 异常工况下进行信号报警、紧急事故处理和事故追忆。

3) 实现机组的启停。

2.6 电源

为保证机组和DCS设备的安全运行, 必须保证对热控设备供电的可靠性, 机、炉、给水等DCS系统采用UPS供电。

摘要：主要介绍4500t/d熟料水泥生产线纯低温余热发电系统电气系统、自动控制方面的组成、功能。

污水自控系统的设计篇7

自控系统需要考虑技术的先进性及未来的发展需求, 采用集计算机技术、通讯技术、网络技术、自控技术于一体的控制网络技术。本文设计了一个集多种技术于一体的污水自控系统, 建立了系统的硬件框架, 对每个控制部分进行了说明。自控系统由两台监控计算机, 4台PLC组成。两台监控计算机互为备用, 分别配备开发版和运行版组态软件, 显示现场各仪表数值、设备工况, 并对设备进行控制。

(二) 系统方案

本方案包含自控系统、仪表系统、避雷系统三大部分。

1.自控、仪表系统

该方案综合考虑原有图纸的设计和实际需要, 在满足原设计功能的基础上进一步优化、主要水质在线分析仪表选用进口品牌, 部分仪表选用国内外知名品牌。

本工程自控系统的控制级别设置为三层:第一层为现场手动控制, 在各电气站点, 可单独启停各设备及各执行机构。第二层为PLC逻辑联动控制, 由PLC根据现场各设备采集的数据及系统设备运行逻辑关系, 自动控制各站点内的电气设备运行状态。第三层为中央控制计算机监测、修改PLC控制参数、上位机点动控制, 实现远程实时监控。

(1) 中央控制室站

中央控制站设于综合楼控制室内, 由2台监控计算机 (21寸纯平显示器) 、A3打印机、一组不间断电源 (UPS) 、操作台、工业以太网交换机 (带网管功能) 组成。两台监控计算机互为备用。中央控制站监控计算机通过工业以太网向下采集现场控制站传来的各类数据和信号, 进行数据的存储、趋势曲线绘制、报表打印、动态画面显示、过程监视和故障报警等工作, 并可对现场设备进行自动连锁控制或直接点动控制。

中央控制室站具有的功能:

1) 采集全厂的工艺参数值及设备运行状态信息。根据采集到的信息, 建立信息数据库并对相应工艺参数值做出趋势曲线 (含历史数据) , 供调度员分析比较, 以便找出事故原因, 改进管理方法, 保证出水水质, 提高污水处理厂的经济效益。

2) 自动生成生产报表 (班/日/月/年) , 进行打印和存储, 供生产管理使用。班报表的形式包括班次、日期、报表名称、采样点编号、计量单位、以及采样点平均值、最小值、最大值、连续计量的累积值, 班的处理水量。日、月、年报表的形式与班报表形式类同。

3) 绘制图表和曲线, 如:水量、水位变化过程曲线、参数时序曲线、计量累积曲线、事故报警总表等。

4) 现场转换开关处于“自动”位置时, 在中控室可对有关设备进行远程控制 (开机/停机) 。

5) 按照工艺要求有连锁条件的设备在现场控制箱在自动的情况下和中央控制室界面选择相应的设备连锁时可以根据工艺设定值自动运行。

(2) 现场控制站

为了优化网络结构, 节约布线成本, 本系统设置两个PLC主站 (PLC1和PLC2) , PLC1安装在进水提升泵房, 主要检测控制粗格栅、细格栅、提升泵、旋流沉砂池等设备信号及过程分析仪表信号;PLC2安装在CASS池, 主要检测CASS池上设备信号及水质仪表信号、出水消毒池仪表信号。此外由于污水处理厂内粗格栅控制系统、细格栅控制系统、脱水机控制系统、滗水器控制系统、紫外消毒池处理设备均带有小型PLC, 能够提供PROFIBUS协议支持;1台潜水排污泵变频柜、3台鼓风机变频柜内变频器均能够提供PROFIBUS协议支持;为了在中央控制室能够检测、控制所有设备及自带变频器的设备运行情况, 将粗格栅控制系统、细格栅控制系统作为PLC1的DP从站;脱水机控制系统、滗水器控制系统、消毒池设备控制系统作为PLC2的DP从站;潜水排污泵变频柜、鼓风机变频柜通过采用PROFIBUS分别接入PLC1及PLC2, 可以在中央控制室显示潜水排污泵、鼓风机等设备的运行参数;由于需要将部分低压配电柜的电力参数显示在中央控制室, 增加一套通讯管理机, 实现电参智能仪表的数据通讯功能。

现场控制站及远程I/O站实际控制点数:

根据实际控制点数考虑到增加一定的余量, 设置所有模块点数不大于16点, 设计模块数量及点数如下:

各现场控制站由可编程控制器PLC、UPS和过电保护装置等组成。可编程控制器PLC选用技术先进、广泛应用与水处理行业的系统, 具有高可靠、可扩充性的特点, 能承受工业环境的严格要求。本方案选择德国VIPA PLC。

德国惠朋 (VIPA GmbH) 公司是自动化元器件及系统的专业制造商, 国际Profibus组织成员。VIPA系统300V, 与西门子S7-300系列完全兼容, 数据传输速度比同档次S7-300快。CPU都自带有用于PG/OP通讯的以太网接口。可用网线直接编程, 不需要编程电缆。

(3) 网络系统

该控制系统网络采用二层网络结构。现场站与中央控制站之间采用光纤作为通讯介质, 中央控制室站、PLC1站、PLC2站均设置工业交换机, 通过自愈式光纤环网方式实现以太网 (10/100Mbps) 冗余连接, 环网上任何一点的光纤连接意外断开, 系统都能通过反向环的方式提供后备以太网链路, 保证系统可用性的同时兼顾经济性。系统网络控制图如下图:

(4) 一次仪表及检测控制要求

一次仪表和执行机构分别是控制系统的五官和手脚, 是控制系统的来源和控制目的, 本系统仪表选型充分考虑性价比及售后维护的便捷性, 主要水质分析仪表选用进口或合资品牌, 部分过程仪表在以往的项目中选择质量、性能较好的国内品牌, 在充分满足工艺检测及控制要求及质量保证的前提下, 综合选用国内外质优水质过程分析仪表。

2.避雷系统

设置了避雷系统, 包括电源避雷和信号避雷, 主要设备采用深圳楚邦的防雷避雷产品。

(1) 电源避雷

1) PLC柜电源避雷。在各PLC控制站 (PLC1、PLC2) 的主电源输入端 (UPS前) 接上D级防雷器, 用于防雷击、防浪涌过电压保护。

2) 中控室电源避雷。在低压柜中控室的主电源进线端接入C级防雷器, 用于防雷击、防浪涌过电压保护;在中控室主电源输入端 (UPS前) 接入D级防雷器, 用于防浪涌过电压保护。

3) 在现场各仪表电源输入端接入D级防雷器, 用于防浪涌过电压保护。

(2) 信号避雷

从现场各自控设备、仪表→各PLC柜 (PLC1、PLC2、I/O2) 的每一条输入、输出信号线串联接入24VDC专用信号防雷器, 用于防雷电浪涌、过电流、过电压保;其中各仪表输出到各PLC站的信号线端加装信号避雷器。

(3) 接地

1) PLC柜防雷接地与低压电气公用一地, 所有电源避雷器、信号避雷器接地端等电位连接后, 与公用地相连。

2) PLC电源模块直流接地。单独在现场PLC柜附近安设专用地下电极, 接PLC电源模块直流地, 用于抗电源干扰。

3) 信号线屏蔽层接地。所有信号线屏蔽层采用一点接地形式, 等电位连接后与PlC柜体连接, PlC柜体与电缆沟接地系统连接。