过氧联锁控制（精选5篇）
过氧联锁控制 篇1
井亭站离北京站739公里, 离上海站724公里, 现为五等站。井亭站站场为半自动闭塞单线4股道站场。设计只针对集中联锁区。上下行咽喉共布置信号机24架, 道岔13个。本次设计的计算机联锁控制系统采用由北京交通大学研制的J D-1 A型车站信号控制系统。系统包括人机对话层, 联锁运算层, 执行层, 体系结构如图1所示。本次工程设计主要完成了执行层的硬件设计工作。
1 设计站场平面图
1.1 设计的井亭站信号平面布置图包括以下内容
(1) 信号楼及其设置位置, 联锁区的全部线路以及与联锁区有密切联系的非联锁区线路; (2) 联锁区内的全部道岔, 并标明每组道岔岔尖距信号楼中心的距离; (3) 信号机的布置及每架信号机至信号楼中心的距离; (4) 分割轨道区段的全部轨道绝缘节; (5) 标明道口宽度及其距信号楼的距离; (6) 正线, 站线线路间距; (7) 信号楼外墙至最近线路中心的距离; (8) 咽喉区内, 与信号机有关的及侵入限界的绝缘节处的警冲标位置; (9) 对集中道岔、股道、色灯信号机及道岔和无道岔轨道电路区段均标出编号和名称; (1 0) 车站线路上以箭头表示其接车方向; (1 1) 附有道岔类型及股道有效长度的统计表。
1.2 确定联锁区范围
确定计算机联锁工程设计的范围需要先确定联锁区的范围。凡列车进路以及与列车进路有联系的调车进路上的道岔都应划入联锁区内。
1.3 确定道岔定位位置并编号
(1) 确定道岔定位位置的原则如下: (1) 单线区段车站正线上的进站道岔, 以由车站两端向不同线路开通的位置为定位。 (2) 双线区段车站正线上的进站道岔, 以向各该正线开通的位置为定位。 (3) 所有区间及站内正线上的其它道岔, 除引向安全线和避难线外, 均向各该正线开通的位置为定位。 (4) 引向安全线, 避难线的道岔, 为向各该安全线和避难线开通的位置为定位。 (5) 侧线上的道岔除引向安全线和避难线者外, 为向列车进路开通的位置或靠近站舍进路开通的位置为定位。 (6) 在确定道岔定位位置时, 可以划成双动道岔的, 应尽量划成双动道岔。
(2) 道岔的编号方法 (1) 在下行列车进站的一端, 从外向内顺序编为单号。在上行列车进站的一端, 从外向内顺序编为单号。并以站的中心线作为划分单双数编号的分界线。 (2) 位于同一坐标的道岔先编靠近信号楼的道岔。 (3) 双动道岔要连续编号。
1.4 布置信号机并命名
(1) 进站信号机, 为了对由区间驶向车站内方的接车进路进行防护, 在每一方向的进站口道岔外方, 列车运行前进方向的线路左侧, 均应设置进站信号机。进站信号机应设于距进站道岔尖轨尖端 (顺向为警冲标) 不少于5 0米的地点。鉴于井亭站是半自动闭塞区段, 进站信号机与正线同方向出站信号机的距离不得小于列车的制动距离800米。
(2) 预告信号机, 对主体信号机起预告作用, 一般安装在非自动闭塞区段进站信号机前方, 与主体信号机间距不得少于8 0 0米。
(3) 出站信号机, 为了禁止或准许列车由车站开往区间, 在车站的正线和到发线上均应设出站信号机。在不侵入限界的条件下, 主要应从最大限度地利用股道有效长度考虑。
(4) 调车信号机, 是为在联锁区内进行调车作业而设置的。下面结合调车作业中信号机的作用, 说明设置时考虑的情况: (1) 在尽头线, 机待线, 牵出线及编组线向集中区处都设置调车信号机进行防护。 (2) 咽喉区对向道岔岔尖前应设置调车信号机, 满足调车折返转线作业。 (3) 为满足平行作业, 设置起阻挡作用的调车信号机。 (4) 在向股道进行调车作业时, 为减少走行距离, 使车列中途折返, 设置调车信号机。 (5) 在不设专用牵出线的中间车站或小型区段站上, 在进站信号机内方设一无岔区段和供调车折返作用的调车信号机。 (6) 信号机上装设调车灯光显示。
1.5 划分轨道电路区段并命名
(1) 轨道电路区段的划分方法: (1) 凡是有信号机的地方都要用钢轨绝缘将其内外方划分成不同的轨道电路区段。 (2) 牵出线, 机待线, 尽头线, 专用线等处的调车信号机外方应设一段不小于2 5 m长度的轨道电路, 作为接近区段。 (3) 凡是能构成平行进路的地点, 都应设置钢轨绝缘把它们隔开。 (4) 每个道岔区段一般不超过三组单开道岔或者两组交分道岔。
(2) 轨道区段的命名: (1) 单线铁路股道的编号方法是:从靠近站舍起向远离站舍方向顺序编号, 正线用罗马数字, 站线用阿拉伯数字, 依次编号为1G, IIG, 3G, 4G。 (2) 道岔轨道区段D G前冠以道岔编号。 (3) 无岔区段用两端相邻道岔编号以分数形式表示。 (4) 接发车口处因设置调车信号机而形成的线路区段, 根据股道的编号再加以A或B表示。 (5) 货物线, 专用线等区段的编号, 阿拉伯数字应写在中间。
1.6 编制联锁表
联锁表是说明车站信号设备之间联锁关系的图表。车站信号平面布置图是编制联锁表的依据。本次设计的联锁表列出了上下行咽喉的列车进路, 以及下行咽喉的基本调车进路。 (1) 方向栏:填写进路性质及运行方向和进路的始端信号机名称。 (2) 进路号码栏:按全站列车进路和调车进路顺序编号。 (3) 进路栏:逐条列出联锁范围内的全部列车和调车的基本进路。 (4) 按钮栏:顺序填写排列进路时应按下的按钮名称。 (5) 确定运行方向道岔栏:应填写区别开通进路中起关键作用的对向道岔位置。 (6) 道岔栏:顺序填写所排进路中的全部道岔以及有关防护和带动道岔的编号和位置。 (7) 敌对信号栏:填写所排列进路的全部敌对信号, 填写敌对信号时有条件敌对和无条件敌对之分。 (8) 轨道区段栏:填写排列进路时应检查的轨道区段名称。超限绝缘处应注意检查。 (9) 信号机栏:填写排列进路时应写已开放信号机的名称和显示。 (10) 其他联锁栏:单线半自动闭塞区段只有在办理完闭塞手续取得发车权后才能开放出站信号。
1.7 设计室外设备的继电接口电路
(1) 进站信号机点灯电路, 本站场中的进站信号机有五个灯泡, 从上到下依次为:黄 (U) , 绿 (L) , 红 (H) , 黄 (2U) , 月白 (YB) 。点灯电路中共用到7个继电器:列车信号继电器, 正线信号继电器, 通过信号继电器, 引导信号继电器, 绿黄信号继电器, 第二灯丝继电器, 灯丝继电器。
(2) 出站兼调车信号机点灯电路, 由于本站是半自动闭塞两方向出站, 因此出站信号机采用四灯位显示, 从上到下依次是绿 (L) , 红 (H) , 绿 (2L) , 月白 (YB) 。信号机点灯时的意义及逻辑关系如下: (1) 点一个绿灯:L X J↑+Z X J↑。 (2) 点两个绿灯:L X J↑+ZXJ↓。 (3) 点一个红灯:LXJ↓+DXJ↓。 (4) 点一个白灯:L X J↓+D X J↑。
(3) 调车信号机点灯电路, 在通常状态下, 调车信号继电器D X J落下, 点亮蓝灯。当D X J励磁后点亮月白灯。
(4) 四线制直流单动道岔控制电路, 本次设计的道岔均采用Z D 6型电动转辙机。道岔继电接口电路采用四线制道岔控制电路, 它可以分为道岔启动电路和道岔接口电路两部分。
(5) 交流连续式轨道电路。轨道电路是把一段铁路线路的两根钢轨作为导线, 其间的轨缝用接续线连接起来, 两端的轨缝装上绝缘物, 一端送电, 一端受电形成的电路。轨道电路用来检查轨道区段内有无车辆占用, 并监督钢轨线路是否良好。轨道电路区段无车时, 电流流经轨道继电器GJ的线圈, 构成闭合回路, 使GJ励磁吸起, 表示轨道电路设备完好, 没有被列车占用, 允许列车进入该区段。
1.8 设计驱动采集信息表
(1) 驱采设备硬件配置。本次设计的计算机联锁控制系统采集板采用V D I B-3 2位采集板, 驱动板采用V D O B-3 2位采驱动板, 双机热备冗余机制, 双机采集 (A C和BC) , 双机驱动 (AQ和B Q) 。
(2) 采集板驱动板的功能, 采集板采集继电器组合架上继电器的接点信息, 提供联锁运算所需要的数据, 通过采集层的电源板送到联锁下位机。驱动板将联锁下位机运算的结果通过该层的电源板, 送到驱动层输出, 直接驱动继电器的线圈。
1.9 设备的配线
(1) 室外分线盘的配线, 本设计的分线盘采用6柱端子板。分线盘构架上安装1 0个端子框, 其中零层为电源端子层, 其余9层为6柱端子板层, 每层可设13块6柱端子板。室外电缆引入后, 经过电缆柜, 固定在分线盘的电缆架上, 将电缆芯线按配线图接到分线盘端子上。组合架侧面端子, 电源屏端子引来的线经走线架按配线图与分线盘相应的端子连接, 从而使室内外电路连通。
(2) 组合架侧面端子的配线, 本次设计中两块侧面端子板的6列端子的用途如下:0 1和02列分别接A机和B机的采集板, 03和04列分别接A机和B机的驱动板, 0 5列给组合与分线盘之间的连线用, 0 6列作电源端子。
(3) 组合内部配线, 下面以道岔组合D Z的内部配线为例说明:配线表左边先列出了组合内部的1 0个继电器插座板, 在插座板的上方写上其编号
1.10 设计室内设备的布置
(1) 室内设备的平面布置, 设计的信号楼为一层结构, 有6个房间。各个房间布置的设备如下:1号房间为值班员休息室。2号房间为控制室。在控制室设置一弧形落地窗。窗前放置控制用的电脑 (上位机) 。3号房间放置4个组合架, 并放置室内分线盘。4号房间为设备维修室, 放置了一些修复计算机联锁常见故障所需的工具。5号房间放置联锁机A机和B机, 用来实现联锁功能。6号房间放置电源屏。
(2) 室内设备之间的连接, 室外设备的各条控制线先连接至室外分线盘, 然后再由室外分线盘连接至组合架侧面端子的0 5列上。侧面端子上的各条配线经过室内分线盘, 连接至联锁机内的驱采电路板。驱采电路板对组合架上的继电器状态进行采集, 并驱动继电器的工作。
2 结语
计算机联锁控制系统与传统的继电集中联锁控制系统相比, 不仅具有优越的安全性和可靠性, 而且拓展了继电联锁功能。利用计算机的强有力处理能力和快速运算特点可以进一步开发和扩展新功能。综合经济指标也比继电联锁系统便宜。微机联锁系统是车站联锁系统的发展方向。计算机联锁控制系统是一个大的系统, 包括软件系统, 硬件系统等等各个方面。本次工程设计主要完成了计算机联锁控制系统的执行层的设计工作, 对于联锁软件的设计方面则没有涉及, 系统的安全性可靠性也没有进行分析。
斗轮机联锁无线控制系统方案研究 篇2
斗轮机和输煤程控的联锁方式为硬接线连接, 路径由力矩电机驱动电缆卷筒经碳刷滑环到通讯扁电缆 (2*21软电缆200米) 再到地面端子箱送至输煤程控室, 斗轮机和输煤程控经过上述路径互送共六对接点, 分别实现取料、堆料、分流联锁及运行和停止等功能。
存在问题:
(1) 在实际现场使用过程中尤其是冬季, 由于结霜或其它原因造成碳刷和滑环接触不良, 经常导致皮带或斗轮机联锁无法启动或是误跳, 严重的影响了正常上煤。
(2) 通讯电缆由于要不停地随斗轮机卷动, 冬季温度较低, 磨损严重, 每年都要更换新电缆, 极大的增加了材料及维护费用。
(3) 力矩电机和碳刷滑环维护及小修成本较大。
(4) 通讯电缆转换端子箱经常被斗轮机悬臂误碰损坏。
改造思路:把硬接线方式改造成无线通讯方式, 在斗轮机和输煤程控楼处分别安装一台无线信号发射接收装置, 实现斗轮机和输煤程控的信号联锁功能。这样就把力矩电机、电缆卷筒、滑环碳刷、电缆、通讯电缆转换端子箱等设备全部省掉不用。
优点:
(1) 无线通讯比硬接线更可靠, 信号传输错误为零。
(2) 无线通讯装置基本可以做到免维护。
2 总体方案
在斗轮机移动设备和输煤程控PLC站上分别安装无线收发装置, 采用无线数字传感器的通信设备, 实现两设备之间的点对点无线信号传输, 联锁信号设计的总点数为6对点, 即双向发送和接受点位为6点。3台斗轮机系统分别采用3套无线设备。
无线通信系统由控制箱、无线数字主站、无线数字从站、信号隔离器等元器件组成。
无线I/O站适用于点对点运行环境, 如电力设备监控和数据采集 (SCADA) 系统、配网自动化系统、油气田自动化、水和废水SCADA及移动设备对地面设备的数据传输。使用微处理机控制和数字信号处理 (DSP) 技术, 即使是在很恶劣的条件下也能提供高可靠通讯服务, 实时为系统对数字量数据、模拟量数据的传输提供网络支持。
(1) 在斗轮机移动设备和输煤程控PLC站上分别安装无线收发装置, 采用无线数字电台的通信设备, 实现两设备之间的点对点无线信号传输, 联锁信号设计的总点数为6对点。
(2) 斗轮机给输煤程控发送“斗轮机堆料运行”、“斗轮机取料运行”、“斗轮机分流运行”、“斗轮机故障”4路信号;输煤程控给斗轮机发送“系统允许堆料”、“系统允许取料”、“系统允许分流”、“系统故障”4路信号。逻辑控制满足输煤程控的优先权, 输煤程控一旦发出停运指令, 立刻通过无线传输切断给斗轮机的允许信号, 停止斗轮机工作。
(3) 点对点无线系统仅由两个无线I/O站组成, 一台作为主站, 一台作为从站, 两站之间的数据传输为全透明的单工或半双工通讯连接。两个无线站分别安装在斗轮机台车和输煤程控PLC站旁。
核心部件采用美国邦纳工业无线传感器DX系列产品。
Sure CrossTM DX无线系列由两个设备和预设置的I/O组成一个射频网络系统。如图1所示。
工业无线I/O系统输入输出类型有开关量 (PNP或NPN) , 模拟量和链接断开信号输出, +10到30V直流电源输入, 采用跳频扩频 (FHSS) 技术和时分多路 (TDMA) 控制网络架构, 确保可靠地传送数据, 工作于工业, 科学, 医用 (ISM) 频段, 无需申请使用许可证。
使用无线电收发器在设备间进行双向通讯, 整个数据传送全程校验可侦测出射频链接丢失, 用户定义的状态通过相关的输出端子, 输出外置或内置天线, 900MHz或2.4GHz频率, 内建信号强度指示。
根据现场通信距离, 选择天线增益为12d B, 无遮挡通信距离约为2公里。如图2所示。
3 技术参数要求
(1) 无线数字电台覆盖范围要求半径大于或等于1000m。
(2) 无线控制箱的防护等级为IP54。
(3) 技术指标:
工作电源为AC220V。
工作频率在220-240MHz范围。
提供9600bps空中传输速率。
报警无源接点一组 (出厂设定为3.2%H2) 。
(4) 点对点系统仅由两个无线I/O站组成, 一台作为主站, 一台作为从站, 两站之间的数据传输为全透明的单工或半双工通讯连接。
4 工程周期
货到现场后每台机3天。
5 预期目标
经济目标:设备、材料和维护费用由原来30万元/年减少到0。
技术目标:故障发生率由原来20次/年减少到0。
过氧联锁控制 篇3
舟山老塘山港区五期工程陆域堆场工程占地26.5万m2, 其中矿石堆场生产区面积20.2万m2。堆场装卸作业采用堆取合一的工艺流程, 本工程配置2台堆取料机和3条堆场。堆场容量初期按堆高4 m考虑为45万吨, 最终容量按堆高8 m可达90万吨。堆场面层结构由底向上依次为预拱面宕碴、级配碎石垫层、联锁块面层、粗砂垫层、高强联锁块。其中联锁块面层约占面积10万m2, 共需铺砌4141800块联锁块, 工程节点工期紧且工程量大 (如图1) 。
联锁块面层采用汽车运输, 人工找平铺砌, 施工中如何保证高强联锁块顶面平整度直接关系到联锁块面层的使用效果和寿命, 也直接影响其外观质量, 面层横坡度、拱度及排水要求, 因此成为施工中的重点和难点。
2 影响联锁块面层铺设平整度的主要原因
施工过程首先对C2区场地联锁块面层进行典型施工铺设, 完成后进行了平整度检测, 共检测300个点, 其中合格257个, 合格率仅为85.6%。这个结果与项目部预期的平整度合格率达到90%以上的目标有差距, 经过分析发现主要原因如下。
(1) 工程工期紧, 放样点多, 测量人员操作失误, 未进行复核, 造成误差较大。
(2) 基层级配碎石、水稳层厚度, 压实度, 标高控制不到位。
(3) 碾压搭接长度过小, 压路机随意调头或急刹车。
3 根据原因分析后采取的措施
措施一:针对放样点多, 测量人员操作失误, 未进行复核, 造成误差较大的问题, 采取了以下措施。
3.1 增加现场测量人员人数
由于放样数据点多, 测量人员相对较少, 测量内业计算工作较为繁琐, 现场测量放样进度工作缓慢并难以保证复核到位, 因此增加测量人员人数, 由原来的3名测量人员增加至6人。
3.2 现场测量边测量边核准
为保证测量放样点高程的准确合格及为满足测量进度要求, 测量人员在现场测量放样完成后, 随之便进行核准。
3.3 对测量结果派专人复查确认
対铺砌完成的联锁块, 为确保避免因仪器误差而使放样数据失真, 测量放样结果再派专人用另外一台仪器复查无误后方可采用。
实施效果:通过对测量人数的增加、测量放样点的核准与复查, 设计高程与放样点高程误差问题得到了解决, 具体调查数据如表1。
措施二:对基层级配碎石、水稳层厚度, 压实度, 标高控制不到位的问题, 采取了以下方案。
(1) 熟悉并掌握基层具体施工工序及工艺流程, 做好技术交底。
技术负责人对项目部施工管理人员及各班组组长做好技术交底, 明确具体施工顺序及施工流程, 明确基层级配碎石层、水稳层平整度及标高要求, 不能出现水稳层粗细集料离析的现象, 不能出现标高放错的现象;另外要求各班组组长向工人做好交底, 以上问题一经发现必须返工, 现场管理人员作好现场指导、控制、检查, 一旦发现上述情况, 马上责令其返工。
(2) 用固定基层的钢丝线严格控制基层碾压前后的厚度及标高。
利用土的松铺系数来确定碾压前的实际基层摊铺厚度, 采用插入基层深处的钢钎对基层所控制标高、厚度处予以标记, 并用钢丝线相连接, 进而完成对基层碾压前后厚度及标高的控制。
(3) 采用20 t振动压路机在最佳含水量条件下, 进行试验段碾压施工, 经检测压实度合格后, 确定最终碾压遍数。
通过试验确定基层混合料的配合比及最大干密度, 确保压路机在最佳含水量条件下进行碾压施工, 并在初压采用静压, 复压与终压采用振压条件下, 进行初压、复压、终压, 进而进行压实度检测, 直至合格为止, 最终确定采用初压2遍, 复压3遍, 终压2遍方式进行碾压施工。
实施效果:通过对上述措施的落实, 使得基层厚度误差控在了±10 mm内, 压实度达到了96%以上, 标高误差也控制在了±5 mm内, 经对某一区域基层厚度、压实度、标高进行抽查得到如下数据 (如表2) 。
措施三:对碾压搭接长度过小, 压路机随意调头或急刹车的问题, 采取以下措施。
(1) 组织专人进行现场监督、检查, 严格落实50cm搭接长度要求。
为保证联锁块碾压搭接长度严格控制在50cm以上, 组织了相关施工管理人员进行现场碾压搭接长度测量、监督、检查, 进而有效地解决了联锁块面层因碾压不到位而出现平整度的问题。
(2) 保持现场通视及临时路面通畅要求, 以防压路机急刹车及随意调头的现象。
压路机在某一区域联锁块面层碾压过程中出现急刹车或随意调头现象时, 会对该区域联锁块产生一个很大的且不均匀的推力, 进而直接对联锁块面层平整度产生不利的影响。为避免这一现象的发生, 必须保持现场通视及临时路面通畅要求。
实施效果:联锁块碾压搭接长度全部在50 cm以上, 现场没有随意调头、急刹车现象。
通过对随机抽取部分联锁块碾压搭接长度的测量统计调查, 得到如下数据 (如表3) 。
4 实施效果
严格执行以上措施后, 后续施工的11幅堆场的联锁块面层平整度得到了明显的提高。在后续施工的11幅堆场场地, 共检测了1200个点, 其中合格1123个, 点合格率达93.6%。由图可以看出联锁块面层顶面的平整度以及联锁块面层顶面质量得到了较大的提高 (如图2) 。
5 结语
基于无线通讯的斗轮机联锁控制 篇4
国内某港口铁矿石码头拥有两台德国进口斗轮堆取料机(以下简称斗轮机),这两台斗轮机是该铁矿石码头堆场的关键装卸设备。根据铁矿石散货堆、取作业的工艺要求,两台斗轮机均由中控室地面站进行联锁控制。针对斗轮机PLC与中控室地面站PLC之间频发联锁控制信号通讯故障的难题,技术人员采取了多种改进措施,如改进电缆强度、调整磁滞式电缆卷筒参数、改变电缆两端的连接方式、更换滑环碳刷等,但效果均不明显,无法彻底解决问题[1]。经分析研究,决定采用无线通讯替代有线通讯。拟选用性能稳定的西门子S7-200系列PLC,利用PLC内部的接收、发送数据的功能,以美国MDS专业无线传输电台为媒介,进行斗轮机与中控室地面站之间联锁信号的数据传输。为保证系统不受雷电影响,在每只电台天线馈线处设专用避雷器[2]。由于频率资源的有限,两台斗轮机只能使用相同的发射频率,因而要求两组无线通讯系统使用不同的站地址,以确保各系统之间互不干扰,保证通讯的畅通。
1 系统硬件设计
1.1 数传电台通讯系统的组网计算
我国无线电管理部门将专用无线数据传输业务主要分配到220 MHz~240 MHz频段(即超短波)。由于地球曲率的影响,两个点(天线高度分别为H和h)之间的最大可视距离D的计算公式为[3]:
斗轮机站天线架设在斗轮机顶端(高约25m),地面站天线架设在中控室地面站房顶(高约4 m),则:
考虑到230 MHz频段电波具有一定的绕射能力,该种架设天线理论上最远可以通到30km左右[4]。斗轮机距离中控室的最远距离为1.5km,远小于计算得出的视距传输距离理论值。
选用的MDS EL7052数传电台要求输入信号的强度在-50dBm~-120dBm,根据现场试验结果,可选用25m(50Ω)长的同轴电缆作为馈线。
1.2 PLC开关量输入/输出点及电气隔离
斗轮机输入DI点(即地面站输出DO点)有:斗轮机上电、堆料作业准备完毕、取料作业准备完毕、斗轮机故障、地面皮带紧停跑偏故障、地面皮带撕裂、斗轮机备用1、斗轮机备用2和斗轮机备用3;斗轮机DO点(即地面站DI点)有:地面站上电、地面皮带机运行、斗轮机取料许可、斗轮机堆料许可、地面紧停、地面站备用1、地面站备用2和地面站备用3。
本设计采用欧姆龙MY4NJ/AC220V型继电器,用于PLC的开关量输入/输出点与外部控制系统的电气隔离[5]。
1.3 数传电台与PLC的硬件连接
图1为数传电台与PLC的硬件连接框图。数传电台为无线数据传输提供双向透明通道,MDS EL7052数传电台串行接口为RS232标准,支持300b/s~38 400b/s速率,可设置各种校验方式和数据长度的异步格式。MDS EL7052数传电台有PWR、DCD、TXD、RXD四个LED状态指示灯。其中,PWR为常亮,表示电源连接正常,未检测到故障,每秒闪烁5次(快闪)为故障指示,每秒闪烁1次表示没有编程,引导载入模式;DCD闪烁表示本网络内的另一台电台正在用与该电台接收频率相同的频率发送数据;TXD为数据接口正在发送数据;RXD为数据接口正在接收数据。
S7-200的串行接口使用RS-485标准,与数传电台通信需要使用RS-485到RS-232转换器,本设计采用研华ADAM-4520型隔离转换器。
2 系统软件设计
在PLC首次上电或故障状态复位后,系统首先完成初始化程序:(1)设置通讯协议;(2)数据区赋值;(3)延时0.5s后,将本站目前状态发送给对方站。
发送响应程序用于斗轮机站与地面站之间信号的传输。如果本站PLC的某个开关量输入点的状态发生变化,立即向对方站发送数据信号(2位16进制数据)。对方站在收到信号后,向本站发送响应信号(2位16进制数据),同时根据收到的数据信号来改变相关开关量输出点的状态。发送响应程序流程如图2所示。
系统每30min自动检查一下通讯是否正常,即执行定时检测程序,见图3。为避免冲突,规定由地面站计时并发出定时发送信号(2位16进制数据),当斗轮机站收到此信号后立即回复响应信号。本站在上电并执行完初始化程序之后,进入上电告知程序。首先检查是否已经收到对方站发来的上电信号(2位16进制数据),若收到则发送响应信号同时进入正常工作状态,否则则向对方站发送响应信号并等待对方站的响应信号。
断电报错程序与上电告知程序共同实现斗轮机站与地面站之间通信状态的协调。当本站断电后,由UPS的蓄电池维持系统继续工作十几分钟,在这段时间内,系统执行断电报错程序。断电使I0.0点复位,此时本站PLC判断系统断电并向对方站发送断电信号(2位16进制数据)。对方站在收到本站发来的断电信号后,向本站发送响应信号,进入故障状态。在接收到对方站发回的响应信号之前,本站连续发送数据信号直至超时结束工作。
当进入故障状态后,系统自动运行故障处理程序,将故障显示输出点Q1.0置位,并将其他开关量输出点复位。在故障状态被成功复位之前,禁止所有开关量输出点改变其状态。为了防止故障复位操作按钮被卡住或被短接导致故障功能被屏蔽,规定两次复位操作的时间间隔大于10s。
3 系统功能测试
3.1 有线通讯测试
本设计中,斗轮机站与中控室地面站的两个PLC之间采用自由口协议进行数据交换。首先,使用9针通讯电缆将两个S7-200PLC连接起来。在电气线路中,将斗轮机站和中控室地面站的18个信号逐一触发,观察两个PLC对于每个信号的置位动作和复位动作的响应情况,符合预期效果。
3.2 无线模拟测试
将电台设置频点后,再配上天线、馈线,架设完成斗轮机站与中控室地面站。控制斗轮机站(或地面站)发射,在地面站(或斗轮机站)一端可以读到接收信号场强(RSSI)值。在斗轮机近端,当没有干扰时(最大值)RSSI为-120dBm,有干扰时(最小值)RSSI为-90dBm。斗轮机站一端是移动的,由于时空环境的变化,接收信号场强有衰减现象,落差达20dBm~30dBm。由此,得出接收场强的现场测试结果为-60dBm~-120dBm,符合MDS EL7052数传电台的工作要求。无线模拟测试结果见表1。
4 结论
本文分析了斗轮机联锁控制系统的硬件结构,对硬件设备进行了选型,并对无线数据传输装置进行了研究和相关功能试验。将数据电台无线通讯技术应用到铁矿石堆场斗轮机联锁控制领域,具有投资小、易维护、可扩展性强等特点。随着无线通讯的实时性、安全性、抗干扰和能耗等瓶颈问题逐步得到解决,无线通讯技术在各种工业联锁控制应用中的影响力必将日益增强。
摘要：设计了一套应用PLC和数传电台的斗轮机无线通讯联锁控制系统,实现了斗轮机与中控室地面站之间的可靠通讯。硬件系统设计包括安排系统总体结构以及各关键部件的选型与应用;软件程序开发包括斗轮机与地面站联锁通讯的程序设计。测试结果表明斗轮机无线通讯联锁控制系统能够使港口装卸流程处于更好的运行状态,具有投资小、易维护、可扩展性强等特点。
关键词：斗轮机,无线通讯,数传电台,PLC
参考文献
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过氧联锁控制 篇5
在工艺控制中, 联锁控制的作用主要是为了简化工艺操作和保障人员设备安全, 所以在化工生产过程中, 联锁控制有着极其重要的作用。在腈纶生产中也不例外, 纺丝工艺上就有一个较大的安全联锁控制装置。在正常生产过程中, 由于这个联锁的误动作, 造成几次停车, 每次都带来近百万元的损失。
2 纺丝工艺流程简述
我公司腈纶纺丝生产线采用聚丙烯高聚物经溶剂 (二甲基甲酰胺) 溶解形成原液, 流经喷丝板挤出, 经纺丝甬道通过高温氮气使溶剂蒸发, 使原液细流中的高聚物浓度增加, 当达到凝固临界浓度时, 原液细流便固化成丝条, 形成原生丝。原液在纺丝甬道通过高温氮气的过程中, 对温度及气量的控制要求十分严格, 关系到生产的正常及人员设备安全, 所以在此处设计有一个大联锁, 归纳控制流程如图1所示。
3 生产控制要求及原逻辑控制图
根据生产工艺的要求, 大联锁中的具体控制要求如下:
(1) 两条线总管氮气流量低于定值, 停二条纺丝线。防止氮气流量不足时, 电加热器继续加热会造成甬道内温度过高而引起溶剂高温爆炸。
(2) 两条线总管氮气经上甬道氮气加热器加热, 出口温度高于定值, 停两条纺丝线。防止甬道内温度过高而引起溶剂高温爆炸。
(3) 纺丝氮气循环系统风机压差低于定值, 停六条纺丝线。防止氮气循环风机设备损坏时, 风量不足, 引起甬道内热量积聚而爆炸。
(4) 纺丝氮气循环系统风机入口或出口氧含量高于定值, 停六条纺丝线。防止系统内溶剂氧量达到某一浓度时, 在局部高温下引起爆炸。
(5) 纺丝氮气循环系统氮气经冷凝器后温度高于定值, 停六条纺丝线。防止系统内溶剂没有冷凝下来, 造成系统内溶剂浓度偏高, 引起爆炸。
根据以上工艺设计要求, 原来设计逻辑控制图如图2所示。
4 联锁误动作原因分析
在生产过程中, 由于现场仪表及工艺实际状况等各方面原因, 经常会造成误动作而停整个纺丝生产线, 损失达上百万元。对每次事故进行了细致分析, 总结出以下几类联锁误动作原因:
(1) 低流量联锁误动作:两条线氮气阀门由于定位器问题, 或自动控制受外界干扰, 阀门瞬时关闭, 造成瞬时低流量, 引起停两条线。
(2) 氧分仪检测造成误动作:氧分仪为最大的误动作设备, 因为氧分仪预处理系统非常复杂, 有抽气装置、淋洗装置、干燥装置、节流装置等, 而且两台中只要一台测量出错, 就会引起联锁, 因此经常会引起误动作。
(3) 线路接线端子的松动及测量温度传感器损坏, 也是容易引起误动作的因素。
5 优化方案
为了减少生产过程中因联锁误动作而造成的损失, 针对每次误动作的原因, 提出优化方案如下:
(1) 针对低流量阀门动作误联锁的情况, 根据工艺状况分析, 此联锁主要是防止管道中流量减少引起温度过高而引发事故。在正常满足流量的控制前提下, 大于低低流量的泄漏不会影响正常生产, 根据这一点, 可对阀门的开度通过机械限位, 至少开度保持在正常运行下低流量联锁值以上, 可防止由于阀门问题引起的误动作。
(2) 针对氧分仪检测误动作:因原设计只要有一台氧分仪测量数据异常, 则马上联锁。分析原因, 风机的入口同出口, 正常情况下, 在一个循环系统中氧含量基本相同;优化控制系统采用在一台氧分析数据出现偏差的情况下, 给操作人员一定的时间来判断是真值或是假值, 从而决定停车与否, 通过逻辑上手动解除来减少由于误动作造成的损失。
(3) 针对温度的跳变, 经常是因为线路松动或测温元件故障引起的。结合温度变化应该是渐变的过程, 对瞬间温度跳变, 认为误动作而不联锁。温度的突变用斜率限位来定义, 超过一定的温度变化速度则为误动作而取消动作, 并提示为报警 (这一点是我个人的观点, 因本公司用的是FOXBRO公司I/A系统, 本身对系统回路开路检测时认为检测故障, 而采用保留故障前测量值, 不会引起动作, 所以在优化逻辑上没有体现出。) 。
(4) 优化后逻辑。经优化后, 逻辑如图3所示。
6 结束语
这次对联锁控制的优化设计, 结合了生产工艺的实际情况, 分析了工艺、设备控制上的缺陷, 通过仪表设备调整及电气改进, 使控制更好地为生产服务, 减少不必要的损失。控制优化后, 在现实的生产过程中确实起了很大的作用, 基本上没有出现过这个联锁控制的误动作, 为企业的生产节约了成本, 创造了效益。