启停控制

启停控制（共7篇）

启停控制 篇1

0 引言

限流式统一潮流控制器 (UPFC) 是一种新型的柔性交流输电系统 (FACTS) 装置, 当系统发生短路故障时, 可以有效保护UPFC串联变换器不被损坏, 提高UPFC装置的安全可靠性[1,2]。

文献[1]给出了限流式UPFC的拓扑结构和工作原理, 并介绍了正常运行时限流式UPFC的功率控制策略以及短路限流控制策略。文献[2]给出了限流式UPFC的短路限流过程动态分析以及限流电感、直流电容等的参数设计方法。但文献[1]的功率控制策略中电流内环是基于串联变换器输出电流的数学模型, 且忽略了扰动电压的影响, 势必会影响功率控制的性能。此外, 启停控制作为限流式UPFC安全稳定运行的前提与保障, 文献[1-2]并没有讨论限流式UPFC的启动过程及正常停机过程。

文献[3-4]提出了UPFC功率控制的交叉耦合和交叉解耦2种方法, 文献[5]给出了一种用并联变换器调节线路无功潮流, 用串联变换器调节线路有功潮流的方法。但文献[3-5]均采用功率、电压、电流三环结构, 增加了控制器的复杂性, 且电流内环均基于串联变换器输出电流的数学模型, 由于扰动电压不是恒定量, 降低了功率控制的性能。

本文分析了已有UPFC功率控制策略中电流内环数学模型的不足[3,4,5,6,7], 建立了含限流式UPFC的系统模型, 提出了基于线路电流控制的限流式UPFC功率控制策略;讨论了限流式UPFC的启停机过程, 给出了限流式UPFC完整的启停控制方案。仿真结果证明了所述策略和方案的有效性。

1 限流式UPFC的拓扑结构

限流式UPFC拓扑结构如图1所示[1,2]。

图1中:us为交流系统发送端电源;ur为交流系统接收端电源;u1和u2分别为节点1和节点2的电压;u12为UPFC串入电压;Tsh和Tse分别为并联变压器和串联变压器;C为直流电容;L为线路等效电感;R为线路等效电阻;Ld为限流电感;Rd为其等效电阻;L1和L2分别为并联变换器和串联变换器出口处滤波电感;R1和R2为滤波电感的等效电阻;R3为限流电阻;R4为放电电阻;udc为直流母线电压;ulim和ilim分别为限流电感电压和电流;P和Q分别为节点2处线路的有功和无功功率;Pr和Qr分别为线路末端有功和无功功率;K1至K6为断路器。

有关限流式UPFC工作原理的详细说明见文献[1-2], 本文不再赘述。

2 基于线路电流控制的限流式UPFC功率控制策略

文献[3-5]中给出的串联变换器电流内环控制策略如图2所示。

图2中:PI控制表示比例—积分控制;电压前馈补偿项u12d, u12q分别为UPFC串入电压u12的d轴分量和q轴分量。由于在调节过程中u12是一变化量, 故采用前一时刻采样得到的扰动电压u12d和u12q进行电压前馈补偿是不够精确的, 势必会影响到电流内环的性能。文献[1]则忽略了扰动电压的影响, 去掉了图2中的电压前馈补偿项u12d和u12q, 这同样会导致电流内环的控制性能下降, 同时加重了PI控制器的负担。为改善电流内环的控制性能, 建立了含UPFC的系统三相模型, 如图3所示[8,9,10,11,12]。

将串联变压器原边等效为一个含内阻抗的可调电压源, 如图中虚线框所示。设串联变压器变比为n, 则usea′=nusea, useb′=nuseb, usec′=nusec, Lse′=n2L2+n2LFCL+LTse, Rse′=n2R2+n2Rsw+RTse。其中, LFCL为限流器从交流侧端子看进去的等效电感 (通常可以忽略) ;Rsw表征包括串联变换器和限流器在内的总有功损耗;LTse为串联变压器的漏感;RTse为其等效电阻。记Leq=L+Lse′, Req=R+Rse′。

由图3可以推出含UPFC的系统在dq同步旋转坐标系下的电压方程为:

式中:used′=nused;useq′=nuseq。为方便起见, 固定d轴在系统接收端电源电压矢量上, 则

式 (1) 可进一步化简为:

由式 (3) 即可得到基于线路电流控制的电流内环控制策略, 如图4所示。

结合式 (2) 所示条件, 根据瞬时功率理论, 在恒幅值派克变换下, 线路末端功率指令值与线路电流指令值的关系为:

线路电阻和电感上消耗的有功功率和无功功率分别为:

若给定节点2处线路功率指令Pref和Qref, 则基于线路电流控制的限流式UPFC功率控制策略如图5所示。

图5中, ΔP和ΔQ按照式 (5) 计算, id和iq取前一时刻的采样值。

从以上推导过程中可以发现, 基于线路电流控制的电流内环控制策略中电压前馈补偿项usd, usq, urd均为恒定量, 相比图2所示的电流内环控制策略, 该策略改善了电流内环的控制性能。

3 限流式UPFC的启动过程

限流式UPFC启动过程的目的是实现直流母线电压udc逐步上升并稳定至额定值。限流式UPFC的典型启动过程分为不控启动阶段和可控启动阶段[13,14]。

3.1 不控启动阶段

假设限流式UPFC装置投运前 (断路器K1闭合) , 线路正常运行。闭合断路器K4, 由于此时所有模块未触发, 装置进入不控整流阶段, 电源通过等效二极管整流桥给电容C充电, 直流母线电压udc最高能达到交流系统线电压峰值。为抑制直流电容的充电电流上升率, 同时防止电容与交流系统的电感发生振荡而引起的过电压, 应接入限流电阻。最大充电电流Imax出现在K4闭合后的第1个周期, 其表达式为:

式中:Us为系统发送端电源线电压有效值;ksh为并联变压器变比。

根据式 (7) 并结合具体要求可以得到限流电阻R3的取值。

3.2 可控启动阶段

UPFC并联变换器必须在控制器的作用下继续对直流电容充电, 最终达到直流母线的额定电压, 此过程称为可控启动阶段。

可控启动阶段过程如下:闭合断路器K5, 开启并联变换器触发脉冲;根据设定的斜率使直流母线电压udc稳步上升;待直流母线电压稳定后, 开启串联变换器及限流器触发脉冲, 调整UPFC串联变换器出口电压use=0, 闭合断路器K2和K3, 断开K1, 装置进入正常运行阶段。

启动阶段控制动作示意图如图6所示。

4 限流式UPFC的停机过程

限流式UPFC的停机过程分为正常停机和故障停机2种情况。

4.1 正常停机

限流式UPFC正常停机过程如图7所示。

首先调整use为零, 使UPFC串联侧与系统停止功率交换, 稳定后, 闭合断路器K1, 维持线路正常运行, 以免UPFC串联侧退出运行引起线路潮流的较大波动;然后断开断路器K2和K3, 同时封锁串联变换器及限流器触发脉冲, 串联变换器及限流器退出运行, 此时限流器交流侧端子等效为开路, 串联变压器二次侧空载。调整并联侧控制器指令使直流母线电压udc逐步下降至接近不控整流值, 封锁并联变换器触发脉冲, 使并联变换器退出运行, 同时断开断路器K4和K5;最后闭合断路器K6, 通过放电电阻R2释放电容剩余能量至直流母线电压udc为零, 此时各模块完全失电。至此, 限流式UPFC完全退出运行, 正常停机过程结束。

4.2 故障停机

限流式UPFC故障停机过程如图8所示。当系统突然发生短路故障时, 限流电感自动插入故障回路限制短路电流;控制器检测到故障后迅速封锁串联变换器及限流器触发脉冲;待电感电压反向一段时间后, 开启限流器续流晶闸管触发脉冲, 限流电感电流通过续流晶闸管继续释放能量, 此时限流器交流侧端子断开, 短路故障被彻底隔离[1,2]。

待电流下降至一定程度后, 断开断路器K2和K3;调整控制器指令使直流母线电压udc不断下降至不控整流值附近;封锁并联变换器触发脉冲, 使并联变换器退出运行, 断开断路器K4和K5;闭合断路器K6, 通过R2释放电容残余能量。此时UPFC完全退出运行, 故障停机过程结束。

在上述过程中, 短路产生冲击电流由限流电感限流, 系统通过串联变压器耦合过来的高电压由限流器承担, 从而有效保护了UPFC串联变换器, 提高了UPFC装置运行的稳定性及可靠性。

5 仿真验证

为了验证上述限流式UPFC功率控制策略和启停控制方案理论分析的正确性与合理性, 利用PSCAD/EMTDC仿真软件, 搭建了如图1所示的限流式UPFC模型。为了加快仿真速度, 这里分别取限流电阻R3=5Ω, 放电电阻R4=10Ω, 实际系统中则需要根据要求具体核算。系统部分参数如附录A表A1所示。

5.1 启动仿真

启动时直流母线电压波形如图9所示。0s时闭合K4, 限流式UPFC进入不控启动阶段, 0.5s左右直流电容不控充电结束, 直流母线电压约为700V。0.7s时闭合K5, 开启并联变换器触发脉冲, 装置进入可控启动阶段, 经过短暂抖动后直流母线电压开始斜坡上升, 到1s左右, 直流母线电压运行在1 100V。1.2s时, 开启串联变换器及限流器触发脉冲, 闭合K2和K3, 断开K1, 至此, 装置进入正常运行状态。

5.2 功率调节仿真

线路初始功率分别为3.5MW和0.135Mvar。1.4s时调节线路功率分别为5 MW和2 Mvar;1.6s时保持无功功率不变, 调节有功功率到3 MW;1.8s时保持有功功率不变, 调节无功功率到-1 Mvar。文献[1]给出的基于串联变换器输出电流控制的功率调节波形如图10 (a) 所示, 本文给出的基于线路电流控制的功率调节波形如图10 (b) 所示。

从图10可以看出, 图10 (a) 中, 有功功率调整时, 无功功率会波动, 同样, 无功功率调整时, 有功功率也会波动, 即有功、无功解耦不完全。而在图10 (b) 中, 有功、无功调节互不影响, 即有功、无功解耦完全。故基于线路电流控制的限流式UPFC功率控制策略具有良好的控制性能。

5.3 正常停机仿真

正常停机时直流母线电压波形如图11所示。2.05s时, 闭合K1, 断开开关K2和K3, 然后封锁串联变换器及限流器触发脉冲, 至此, 串联侧退出运行。2.1s时, 控制直流母线电压斜坡下降, 到2.4s左右, 直流母线电压下降至不控整流值附近, 然后闭合K6, 直流电容剩余能量通过放电电阻耗散。

5.4 故障停机仿真

故障停机时直流母线电压波形如图12所示。2s时, 节点2处发生三相短路故障, 装置进入故障停机状态, 在此过程中, 直流母线电压有波动, 但在并联变换器的控制下很快恢复正常。2.05s时, 断开开关K2和K3, 至此, 串联侧退出运行, 余下过程与正常停机相同。

6 结论

1) 基于线路电流控制的电流内环控制策略中电压前馈补偿项均为恒定量, 故采用前一时刻采样得到的扰动电压进行电压前馈补偿是精确的, 这就从模型上提高了电流内环的控制性能。

2) 提出的功率控制策略不需要节点2电压的采样值, 故无需在节点2处加装电压互感器。

3) 启动电阻的加入防止了直流电容及并联侧绝缘栅双极型晶体管 (IGBT) 模块的过电压和过电流。

4) 正常停机方案在不影响线路供电的情况下可以将装置安全退出运行;故障停机方案能够有效地保护UPFC串联变换器不被短路故障所损坏, 提高了装置运行的安全性与可靠性。

附录见本刊网络版 (http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx) 。

摘要：限流式统一潮流控制器 (UPFC) 可以有效避免串联变换器因系统短路电流冲击而损毁。针对限流式UPFC已有功率控制策略的不足, 建立了含限流式UPFC的系统模型, 提出了基于线路电流控制的功率控制策略。分析了限流式UPFC的启停过程, 给出了完整的启停控制方案。启动阶段接入限流电阻以防止直流电容充电电流过大而导致过电压和过电流损坏。停机时通过并联变换器释放直流电容的一部分能量从而降低放电电阻的设计要求。PSCAD/EMTDC软件的建模与仿真结果证明了基于线路电流控制的限流式UPFC功率控制策略具有良好的动态和稳态性能, 同时也验证了启停控制方案的合理性和有效性。

关键词：统一潮流控制器,短路,限流,控制策略,功率控制,启停控制

污水泵自动启停控制改造设计 篇2

工厂的污水收集池以前的处理方法是:当水位高了时, 由设备操作人员到现场手动启泵, 水位低了时手动停止。这样就存在诸多安全隐患, 如果水位高而不能及时处理的话, 工厂的地下电缆将会被浸泡, 电缆长时间的被污水浸泡易毁坏, 一不小心将可能造成巨大的安全事故。当水位过低而未能及时停泵时, 污水泵将会被抽空, 极易烧毁水泵。由于设备操作人员所管辖的设备较多, 工作很忙, 使污水池水位过高或过低的事情时有发生, 因此也造成了不少不必要的经济损失。

(二) 报警设定器

报警设定器是一种可输出一路模拟量和两路数字量的控制设备, 即可在同一个元件上实现高、低报警, 其在控制仪表上有着十分广泛的用途。

当被监视的过程信号超出预先设定的上、下极限时, 报警设定器便发出一路或多路报警输出, 以警告故障或实行紧急停车。其示意如图1所示。图中的10、11、12为报警设定器的三个输入端, 可以接收热电阻、热电偶直流毫伏输入信号、直流标准输入信号, 其两线制的电流/电压 (I/V) 信号接10、11两端子即可, 三线制的温度 (RTD) 信号三个端子均要连接, 具体接线方式如图所示;24、25为报警设定器的供电端, 供电电源为24VDC±10%;同时报警设定器还有LED报警信息显示功能 (Optional display) ; (15、16、17) 和 (18、19、20) 分别为ENERGISED ABOVE SETPOINT和ENERGISED BELOW SETPOINT (高、低报警设定点) 对应输出继电器RELAY1和RELAY 2的常开、常闭触点, 其输出为数字信号, 其原理如图2所示, 17、20分别为各自的公共端, 15、18分别为其常闭触点, 16、19分别为其常开触点;1、2为模拟信号输出端。

报警设定器的参数如图2所示, 如输入信号为4~20mA标准信号等。

报警设定器可独立设置双通道报警 (setpoint 1和setpoint 2) , 如图3, 两个报警通道可以在现场设置为用户所需的报警类型, 如低/低、高/高、低/高、高/低报警, 故障安全/非故障安全报警等等;而且各自的报警点还可调整, 调整前面板上的变阻器可以将报警点在输入量程的0%~110%间调整。

(三) 控制原理

1. 主回路

主回路由三相交流电源、交流接触器、熔断器和三相交流电动机组成。主回路原理图如4所示:

其中L1、L2、L3为三相交流电, QS为交流接触器, FU为熔断器, M (3~) 为三相电机, KM (NO) 表示为继电器KM的常开触点。

2. 控制回路

控制回路由24V直流电源、继电器、压力变送器和报警设定器等组成。控制回路原理图如图5所示:

其中±24V为24V直流电源, KM (NO) 为继电器及其触点, 10、11、16、17、18、20、24、25表示报警设定器的对应接点。控制回路的连接方式是: (1) 24V直流电源与压力变送器、报警设定器 (10、11) 组成一个回路, 由压力变送器为报警设定器提供I/V信号; (2) 通过24、25端为报警设定器提供24V直流电; (3) 24V直流电源、RELAY 1 (常闭点16、17) 、RELAY2 (常开点18、20) 构成回路起控制作用; (4) 继电器KM的常开点与RELAY 1并联, 起自锁作用, 保证运行。

3. 控制原理说明

压力变送器的取压点设在污水池的底部, 由P=ρgh知, 压力变送器显示的压力大小与污水池的水位高低成正比, 所以压力变送器能间接测量水位的高低。

当污水池水位过高时, 压力变送器将水位高信号传给报警设定器, 报警设定器发出高报警信号 (高、低报警信号依实际情况而具体设定) , 此时报警设定器的TRIP POINT 1灯亮, 同时报警设定器输出继电器RELAY 1得电吸合, RELAY 1的常开触点闭合, 使继电器KM线圈得电吸合, KM的常开触点闭合, 即电动机绕组与三相交流电源接通, 电动机开始启动。此时并接在RELAY 1的两端的KM的常开触点也闭合, 这样当报警设定器高报警信号取消 (即污水池的水位下降到高点以下) 时, 继电器RELAY 1失电, 其常开触点断开, 但继电器KM线圈仍然得电, 电动机仍正常运行。这样就不会因水位过高而浸泡电缆造成事故了。

当污水池下降到低点时, 报警设定器发出低报警信号, 此时报警设定器的TRIP POINT 2灯亮, 同时报警设定器输出继电器RELAY 2得电吸合, RELAY 2的常闭触点断开, 使继电器KM线圈失电, KM的常开触点断开, 电动机就会停止。这样不会因水位过低而使泵抽空烧毁电动机。

4. 主控回路

主控回路示意图如图6所示。

(四) 该控制在其他方面的应用

该控制在其他方面同样有借鉴意义, 如应用在储水罐的补水方面, 当水位低时需要启动电动机向储罐补水, 而水位达到某一高度时就要停泵, 否则将会造成水资源的浪费。其控制只需将报警设定器的接线稍作调整即可。其控制原理图如图7所示。

其控制过程为:当储罐水位过低时, 压力变送器将水位低信号传给报警设定器, 报警设定器发出低报警信号, 此时报警设定器的TRIP POINT 2灯亮, 同时报警设定器输出继电器RELAY 2得电吸合, RELAY 2的常开触点闭合, 使继电器KM线圈得电吸合, KM的常开触点闭合, 即电动机绕组与三相交流电源接通, 电动机开始启动给储罐补水。此时并接在RELAY 2的两端的KM的常开触点也闭合, 这样当报警设定器低报警信号取消 (即储罐的水位上升到低点以上) 时, 继电器RELAY 2失电, 其常开触点断开, 但继电器KM线圈仍然得电, 电动机仍正常运行, 储罐水位继续上涨。

当储罐水位上升到高点时, 报警设定器发出高报警信号, 此时报警设定器的TRIP POINT 1灯亮, 同时报警设定器输出继电器RELAY 1得电吸合, RELAY 1的常闭触点断开, 使继电器KM线圈失电, KM的常开触点断开, 电动机就会停止。这样不会因补水过多而造成不必要的浪费。

摘要：在所有化工厂都有污水收集和污水处理装置。污水池的液位过高会使地下电缆被浸泡, 电缆易毁坏造成事故;污水过低易使污水泵抽空而导致泵烧毁, 造成财产损失。为此, 对污水泵实行自动控制处理, 当污水池液位高时, 泵将自动启动, 将污水排走;当污水低时, 泵将自动停止, 以保护泵体。

关键词：污水泵,自动化,控制,设计

参考文献

[1]陈立定, 等.电气控制与可编程控制器[M].机械工业出版社, 2005.

[2]周泽魁.控制仪表与计算机控制装置[M].化工工业出版社, 2002.

[3]李遵基.热工自动控制系统[M].浙江大学出版社, 1997.

启停控制 篇3

发电厂机组自启停系统 (APS) 为机组级高度自动化的控制系统, 它是基于单元机组整机自动启停控制思想, 建立在电厂基本系统:机组协调控制系统 (CCS) 、汽机电液调节系统 (DEH) 、锅炉燃烧管理系统 (BMS) 和锅炉、汽机及相应辅机顺序控制 (SCS) 等系统之上的机组级自动控制系统, 在机组启动和停止时, APS为机组控制系统的中心, 它根据机组启停要求、曲线, 按规定好的程序发出各个系统、子系统、设备的启停指令, 同时接收各系统的反馈信息, 进行综合分析与判断, 完成实现单元机组的自动启动或停止控制。因此APS是机组启停调度、信息管理与指令控制中心。

一、APS硬件配置

由于APS系统涉及到大量设备启停和自动控制, 一般来说APS系统配制一对独立控制器, APS系统的公用逻辑和断点逻辑放置在APS控制器。各子系统、功能组、子功能组将按控制功能与过程工艺系统相结合的原则, 分配到各系统的控制器中, 如把给水泵启停功能组设计在给水泵系统的控制器。这样保证了功能组与控制设备的紧密结合, 同时实现控制的分散控制原则, 提高了分散性, 降低了危险程度。

二、APS总体设计思想

1. 采用断点启停控制, APS采用断点的启停控制策略。

对于火电机组来说, 采用断点的启停控制策略实现机组自启停是目前最成功的方式。国内外成功的例子, 火电机组都是采用断点的控制方式的。断点方式, 就是根据机组工艺特点和运行特点, 将机组的启停过程分成若干个阶段, 每个阶段间设置断点。每个断点的执行均需要人为地检查和确认才开始执行, 保证了机组启停的安全性, 同时实现了机组的自启停控制。采用断点的控制方式, 各个断点既相互联系, 又相互独立, 只要条件满足, 各个断均可独立执行, 前续断点已启动完成, 可以直接启动后续断点, 满足了火电机组多种多样的运行方式, 体现了很好的灵活性。

2. 逻辑设计模块化。

根据阶段单元、步骤单元、信号单元、状态显示等各种完成特定功能的控制逻辑设计成模块化。

3. 步骤阶段化。

大型火电机组的启停自动化是一个综合性很强的复杂的顺序控制系统, 通过合理而有效地控制设备程序的阶段和步骤, 以及对危及机组安全的反向判据的连续监视, 使机组的启停程序综合考虑了安全性和经济性, 从而使APS不仅是启停装置, 同时也是安全装置。

4. 判据条理化。

一次判据、二次判据、反向判据、指令时间、允许时间、等待时间、判据的在有效区及其对程序重定位的影响, 确保了机组启停的安全性以及任务的准确完成。

三、APS系统功能

APS系统功能主要包括机组自动启动与自动停止。

(1) 机组自动启动。自动启动有冷态方式、温态方式、热态方式和极热态方式四种启动方式, 对于汽机来说, 其区别主要在于汽轮机自动开始冲转时对主蒸汽参数的要求不同, 因而汽轮机冲转前锅炉升压时间不同。对于锅炉来说, 区分以上4种启动方式, 主要由汽包壁温、汽包压力和停炉时间来决定。此过程包括以下操作:锅炉:点火准备, 包括风烟系统的启动、炉膛吹扫、检漏、锅炉上水、点火、油枪投切、制粉等系统启停等;汽机:循环水、凝结水、抽汽疏水系统启动, 真空上升操作, 汽机冲转, 辅机系统启动等操作;发电机:励磁和自动并网操作、厂用电自动切换操作。

(2) 机组自动停止。机组自动停止包括以下操作:锅炉:燃烧器停止操作;汽机:汽机停机操作;发电机:解列操作。

对于自动启动和自动停止来说, 每种方式都可分为若干步, 每步设计为1个断点。只有在前一步完成的条件下, 通过所提供的按钮确认启动下一步, APS才会开始下一步, 在每一步的执行过程中, 均设计“GO/HOLD”逻辑。

断点设置是APS设计需考虑的一个主要问题, 合理的断点设置将给APS系统的带来很大巨大的好处。APS断点设置主要有以下原则:根据电厂工艺系统的流程特点划分;根据电厂工艺系统启停运行特点与要求划分;考虑到控制系统设计的合理性与灵活性;考虑到系统的阶段性与连贯性。

四、APS系统结构

实现机组级自启停要通过一个渐进的过程来实现。如何在较短时间内不但较高水平地完成DCS各个功能, 又能实现APS功能且不影响DCS其它功能的实现, APS的结构方案成了关键。机组级自启停 (APS) 采用多层级功能组结构, 最高层为机组级自启停功能组。这样做不但使APS对下层DCS功能的影响较小, 而且还可以把APS拆开分步试投。

APS对电厂的控制是应用电厂常规控制系统与上层控制逻辑共同实现的。常规控制系统是指:闭环控制系统 (MCS/CCS) 、锅炉炉膛安全监视系统 (FSSS) 、顺序控制系统 (SCS) 、数据采集系统 (DAS) 、给水泵汽轮机数字电液调节系统 (MEH) 、汽轮机旁路控制系统 (BPC) ;给水全程控制系统;汽轮机数字电液控制系统 (DEH) 及电气控制部分 (ECS) 等。在没有投入APS的情况下, 常规控制系统独立于APS实现对电厂的控制;在APS投入时, 常规控制系统给APS提供支持, 实现对电厂的自动启/停控制。

机组自启停系统可分为三层:第一层为操作管理逻辑, 其作用为选择和判断APS是否投入, 是选择启动模式还是停止模式, 选择哪个断点及判断该断点允许进行条件是否成立。如果条件成立则产生一信号使断点进行。可以直接选择最后一断点 (如升负荷断点) , 其产生的指令会判断前面的断点是否已完成, 如没有完成则先启动最前面的未完成断点, 具有判断选择断点功能, 从而实现机组的整机启动。第二层为步进程序, 是APS的构成核心内容, 每个断点都具有逻辑结构大致相同的步进程序, 步进程序结构分为允许条件判断 (与门) , 步复位条件产生 (或门) 及步进计时。当该断点启动命令发出而且该断点无结束信号, 则步进程序开始进行, 每一步需确认条件是否成立, 当该步开始进行时同时使上一步复位。如果发生步进时间超时, 则发出该断点不正常的报警。第三层为各步进行产生的指令。指令送到各个顺序控制功能组实现各个功能组的启动/停止, 各个组启动/停止完毕后, 均返回一完毕信号到APS。

五、APS和系统的接口关系

1. SCS系统与APS系统的接口关系。

SCS系统采用多层次的结构, 分为功能组级、子功能组级和设备控制级等, 从结构上来看, APS实现上也是SCS系统的一个功能组, SCS是APS的一个子功能组。SCS系统是构成APS系统的核心部分, SCS系统的成功投运是APS系统投运的关键所在, 设计完善合理的SCS系统是APS投运最主要基础。

在APS的各断点, SCS系统以功能组级、子功能组级和设备级的控制方式接受APS的控制指令, 完成设备的启停。

2. CCS系统与APS的接口关系。

CCS机组闭环自动控制系统完成机组模拟量的自动控制, 其控制过程必须是全程自动, 并且具有设定值跟踪、自动变化设定曲线, 平滑改变设定值等功能, 以满足系统全程自动的要求。当系统工艺未满足自动投入条件时, 系统应处于备用的自动状态, 并与SCS系统配合自动跟踪输出以满足工艺要求。待满足投入系统自动时, 系统应能由自动备用状态切换到自动运算状态, 而无须人为干预。

3. FSSS系统与APS系统的接口关系。

FSSS系统接受APS的控制指令信号, 完成锅炉点火前的炉膛吹扫、燃油泄露试验、燃烧器点火的控制功能。另外FSSS与CCS结合, 设计一个燃烧器台数的自动控制逻辑, 根据机组的升/降负荷, 自动投/切燃烧设备, 实现全程负荷自动调节。

4. 旁路系统与APS系统的接口关系。

旁路系统根据APS系统的指令, 完成高压旁路、低压旁路的控制。实现旁路系统启动过程中对压力的定压控制、滑压控制、汽机冲转过程的定压控制。并将旁路PCV阀的控制状态发送给CCS系统, 共同完成启动过程的升负荷控制。

5. DEH系统与APS系统的接口关系。

DEH中的ATC (AUTOMATIC TURBINE START) 程序接受APS系统的指令, 使汽机自动完成从盘车、冲转到带负荷整个过程的平稳、高效的控制系统。

摘要：机组自启停控制系统APS是是实现机组启动和停止过程自动化的系统, 它是热工自动化技术的最新发展方向之一。本文通过对APS系统的硬件配置、设计思想、系统功能、系统结构及与其他系统的接口关系的探讨, 简要地介绍了APS系统在大型机组上的设计。

关键词：APS技术,设计

参考文献

[1]陈世和, 朱亚清, 潘凤萍, 等.1000MW超超临界机组自启停控制技术[J].南方电网技术, 2010 (S1) .

[2]陈厚肇.热工自动化[M].中国电力出版社, 2006.

[3]吴志远.机组自启停系统 (APS) 在大型火电机组上设计的探讨[J].自动化博览, 2009 (S1) .

[4]潘凤萍, 陈世和, 陈锐明.火力发电机组自启停控制技术及应用[M].科学出版社, 2011.

启停控制 篇4

关键词：中央空调系统,PLC技术,制冷电气控制

本应用的PLC (可编程序控制器) 设计是针对我剧场中央空调系统实现的时序启停控制。我剧场系以主要从事教学实习演出和对外文化交流活动为主要职能的戏剧类剧场。该中央空调系统是本世纪初购置安装的FS系列风冷模块式冷热水机组制冷设备 (因剧场冬季由单位统一供暖, 故无制热功能) , 其启停控制方式为人工依据该型号设备的操作规范进行手动就地启停控制操作, 由于组成中央空调系统的各个设备部分分布在不同的建筑空间内, 系统的启停控制操作过程也就由于各个设备的分散性而耗时、费力。因此, 运用PLC结构简单、可靠性高、使用方便、易于编程、以及高度应用灵活性的特点, 以我剧场中央空调系统的时序启停操作工艺为流程原则, 对传统的人工启停操作控制方式进行了改造, 从而提高了我剧场中央空调系统各个设备之间启停控制操作的科学性、可靠性。

1 中央空调系统的启停控制要求和特点

中央戏剧学院剧场的中央空调系统主要由制冷机组系统、水泵循环系统、风处理系统组成。制冷机组的启停由远程控制器的上、下班开关控制, 水泵的拖动装置为两台15kW三相异步电动机 (一备一用) , 风处理系统由送风设备和回风设备组成, 其拖动装置分别为37kW和15kW三相异步电动机 (所有三相异步电动机的启动方式皆为由时间继电器自动切换的星角降压启动控制方式) 。

1) 启动控制要求: (1) 开启远程控制器电源 (中央空调系统配电柜需处于合闸状态) ; (2) 等待远程控制器与主机通讯初始化完成并显示水温, 开启水泵; (3) 水泵启动后, 即可将远程控制器上班开关置于上班工作状态; (4) 此时压缩机组根据实时水温按固有温度函数关系依次启动; (5) 待出水温度降至15℃时, 送风电动机启动, 向剧场送新风; (6) 送风电动机启动后, 回风电动机启动, 向剧场送混合风;

2) 停止控制要求: (1) 将远程控制器的上班开关置于下班工作状态; (2) 此时压缩机组根据制冷负荷工况依次停止制冷工作状态; (3) 停止回风电动机; (4) 停止送风电动机; (5) 停止水泵循环系统; (6) 关闭远程控制器电源;

3) 启停控制特点:该中央空调系统各组成部分的启停控制基本以时间和温度函数参量为工艺流程依据, 其启停过程需严格按照本型号的设备规范依次操作, 以免造成压缩机组控制电路处于频繁的保护报警状态, 同时依照该中央空调系统的操作控制工艺规范, 水泵循环系统的启停需与制冷压缩机组的启停进行电气连锁, 用以实现只有水泵循环系统的运行正常, 制冷压缩机组才能启动的系统运行安全保障, 若水泵循环系统异常, 则制冷压缩机组应优先停止制冷工作。

2 中央空调系统时序启停的PLC控制

2.1 远程控制器继电控制图

KA4:远程控制器电源启动继电器;KA6:上班开关 (制冷压缩机组) 启动继电器;KM2:用于对制冷压缩机组的安全连锁保护

2.2 泵循环系统电动机、送风电动机、回风电动机继电控制图

因水泵循环系统电动机、送风电动机、回风电动机的继电控制回路相同, 在此一并绘出, 其中:KA1-KA3:分别为水泵、送风、回风电动机的停止继电器输出。KA5、KA7、KA8:分别为水泵、送风、回风电动机的启动继电器输出。

2.3分配输入/输出接口

出于对PLC本机输出继电器触点保护和驱动容量可靠的考虑, 对PLC本机的驱动输出继电器进行了扩展, 图3中KA1-KA8输出继电器型号为:HF18FA/24-2Z1GDJ, 线圈电压为DC 24V (内置续流二极管) , 温控器为KL-003 (-45℃~50℃) 型。PLC的工作电源 (DC 12V) 和扩展输出继电器线圈电压 (DC 24V) 由外置稳压开关电压供给。

2.4 I/O分配表

2.5设计梯形图

梯形图设计原理如下:

为便于阐述梯形图原理, 将PLC软继电器的逻辑存储动作直观物化为物理继电器的得电、吸合、释放等客观电气机械动作。

PLC处于RUN (运行) 状态时, 按下启动按钮SB2, 通过输入继电器X002, 使输出继电器Y010吸合, 驱动远程控制器电源启动继电器KA4吸合, 远程控制器得电, 且Y010自保持, 同时T12延时继电器得电, 开始远程控制器的通讯初始化计时, T12延时常开触点45s后 (秒表测得的所需通讯初始化时间) 闭合, 启动输出继电器Y011, 驱动水泵电动机启动继电器KA5闭合, 通过KA5常开触点, 水泵循环系统启动, 同时T13延时继电器得电, 开始水泵电动机的降压启动计时, T13延时常开触点11S后 (星角降压时间继电器整定值) 闭合, 输出继电器Y012吸合, 驱动上班开关 (制冷压缩机组) 启动继电器KA6吸合, 待出水温度降至15℃后, 温控器常开触点KA闭合 (Y010常开触点已闭合) , 通过输入继电器X001使辅助继电器M2吸合, 且M2自保持, 同时另一M2常开触点闭合, 输出继电器Y013吸合, 驱动送风电动机启动继电器KA7吸合, 通过KA7常开触点, 送风电动机启动, 且T14延时继电器吸合, 开始对送风电动机降压启动计时, T14延时常开触点16S后 (送风电动机星角降压时间继电器整定值) 闭合, 输出继电器Y014吸合, 驱动回风电动机启动继电器KA8吸合, 通过KA8常开触点, 回风电动机起动。当Y011、Y013、Y014输出继电器依次完成启动吸合后, 使T11延时继电器吸合, 且通过辅助继电器M1自保持 (Y010常开触点已闭合) , T11延时常闭触点11S后 (回风电动机星角降压时间继电器整定值) 断开, 此时Y011、Y013、Y014输出继电器释放, 使得KA5、KA7、KA8驱动继电器断电释放, 为系统的时序计时停止做准备。

按下停止按钮SB1, 通过输入继电器X000 (Y010常开触点仍在闭合中) , 辅助继电器M0得电吸合, 且自保持, M0常开触点分别使T15、T16、T17、T18、T19延时继电器吸合, T17延时常闭触点1S后断开, 输出继电器Y012释放, 驱动上班开关继电器KA6释放 (制冷压缩机组依次停止) , T19延时常开触点10S后闭合, 输出继电器Y002吸合, 驱动回风电动机停止继电器KA3吸合, 通过KA3常闭触点, 回风电动机停止, T18延时常开触点20S后闭合, 输出继电器Y001吸合, 驱动送风电动机停止继电器KA2吸合, 通过KA2常闭触点, 送风电动机停止, T16延时常开触点60S后闭合, 输出继电器Y000吸合, 驱动水泵电动机停止继电器KA1吸合, 通过KA1常闭触点, 水泵循环停止, T15延时常闭触点70S后断开, 输出继电器Y010释放, 常开触点Y010断开, 驱动远程控制器电源控制继电器KA4释放, 远程控制器关闭, T15、T16、T17、T18、T19延时继电器释放, 同时由于常开触点Y010断开, 使得辅助继电器M0、M1、M2释放, 为再次时序计时启动做准备。

2.6调试和安装

1) 调试前的准备阶段。 (1) 用秒表计量的方式认真测算所需时序启停的具体实际时间间隔; (2) 电动机启动时间以星角降压启动器的时间继电器实际整定值为准;

2) 梯形图的具体调试阶段。梯形图具体调试阶段的前提应首先对本设计中所应用的PLC有一定的掌握, 其中包括一些编制梯形图的基本原则与技巧, 然后方可进行具体调试: (1) 连接COM通讯串口线, 将梯形图上传至PLC中; (2) 对于某些输入信号可以选取一些动作形式相仿的元件模拟连接; (3) 充分运用编程软件的监控与测试功能查看梯形图逻辑动作流向; (4) 仔细记录各个输出驱动继电器的动作顺序和时序间隔; (5) 具体调试时应遵循从实现基本功能的程序语句行开始, 逐步以模块方式细化的办法进行调试, 以利于定位和处理在调试中的异常情况;

3) 安装。安装的提前条件为: (1) 标记出风机处理系统电动机启动控制器的两地控制预留端子号; (2) 标记出水泵循环系统电动机启动控制器的两地控制预留端子号; (3) 处理好备用水泵循环电动机的两地控制端子, 使之能可靠切换; (4) 处理好温度控制器在制冷压缩机组电气控制箱中的位置; (5) 标记出温度控制器的输出触点 (KA) 以及完成温度值的预设工作; (6) 将PLC安装于消防控制室中, 与中央空调系统的远程控制器相邻。; (7) 对远程控制器的电源和上班开关部分进行局部线路改造, 如图1; (8) 将水泵电动机、送风电动机、回风电动机的热保护继电器设置为手动复位。

安装前提条件就绪后, 按照统筹兼顾的原则进行相应的所需预埋线路敷设施工, 遵循电气线路图的设计进行相关线路的连接。最后将PLC连入中央空调系统设备中, 通过试运行无异常后, 方可投入使用。

3 关于PLC在中央空调系统时序启停控制应用的说明和体会

3.1 有关PLC在中央空调系统时序启停控制应用的说明

该设计由于主要侧重点位于中央空调系统的时序启停控制, 只是完成了对不同设备依照操作规范的依次时序自动启停控制, 因此保留了风机系统和水泵循环系统原有的继电器接触器控制方式, 将KA1、KA2、KA3驱动继电器的常闭触点分别串接入相应的设备二次继电控制回路中, 将KA5、KA7、KA8驱动继电器的常开触点分别并接入相应设备二次继电控制的启动按钮回路中, 用以实现对中央空调系统各个设备的两地控制。另外, 之所以使用KA1-KA3驱动继电器的常闭触点作为串联停止信号, 是出于当PLC无论是处于RUN (运行) 还是STOP (停止) 状态, 风机系统和水泵循环系统都可以完成就地的启动与停止操作。最后, 是关于制冷压缩机组和水泵循环系统的运行安全连锁处理方面, 在本设计中需将水泵循环系统电动机的运行接触器KM2的辅助常开触点串接入上班开关 (KA6) 回路, 使其一旦水泵循环系统电动机因异常状况停转后能够使得压缩机制冷机组停止运行, 保障了在第一时间内将上班开关置于下班状态, 避免由于失去水泵循环运行后制冷压缩机组的故障报警, 从而起到了针对此类型设备所必须的安全连锁保护作用。

3.2 有关PLC在中央空调系统时序启停控制应用的体会

通过本次运用PLC对我剧场中央空调系统时序启停控制的初步应用, 从中对如何使设备的智能、可靠、高效的控制与运行都有了较为深刻的认识和理解, 对PLC的基本应用和梯形图设计也有了一定程度的掌握和心得, 这些不断积累起来的思路与体会必将使得在以后的实际工作中, 对于把握和处理具体问题都将受益匪浅。

4 结论

此次PLC的应用设计只是针对我剧场中央空调系统的时序启停控制, 由于设计应用之初中央空调系统尚在售后服务期内和所需上报预算资金的考虑, 并未涉及对水泵循环系统、送风系统、回风系统的电动机星角降压启动继电器接触器控制方式的PLC设计, 若以PLC的高度灵活性对中央空调系统的各个运行设备的时序启停运行方式、系统保护、数据反馈和显示、乃至故障诊断进行综合性的统筹和整合, 据此形成一个因地制宜的人机高功效系统运行信息管理与控制平台, 这才是PLC在中央空调系统领域应用的最终目的。

参考文献

[1]电工技师手册编辑委员会.电工技师手册[M].1版.机械工业出版社, 1997.

[2]国家职业资格培训委员会.维修电工[M].1版.机械工业出版社, 2008.

空调自动间隔启停整改 篇5

1 空调装置的工作原理

大连快轨三号线空调装置采用车顶单元式, 空调机组的结构型式为车顶单元式, 各空调单元均设有两个独立的制冷系统, 以增加空调装置的可靠性。与空调机组配套的电气控制柜安装在端部的空调控制柜内, 空调机组与电气控制柜通过电气连接器 (插头、插座) 连接, 由车辆逆变器供电。空调机组通风采用下出下回式, 壳体两侧设有新风口, 新风经防尘防水进风装置和新风滤网过滤后, 进入机组与车厢内回风混合, 经降温 (升温) 处理后送入车厢风道内。

空调机组是采用适合车辆使用的卧式全封闭涡旋式压缩机, 以R407C为制冷剂, 毛细管为节流元件。每台机组具有两个独立的制冷循环系统, 可根据车内负荷大小进行控制, 实现能量调节。空调机组配用独立的电气控制柜, 可实现手动控制、自动控制和集中控制。

每节车厢的控制器主要依据来自司机室的开关信号进行启动。当控制器收到启动信号时, 控制器检测两个回风温度传感器温度值作为室温t, 系统根据采暖设定温度t1和由UIC553曲线确定制冷设定温度t2, 自动确定系统进入通风、半冷、全冷、半暖、全暖等工作模式。采暖设定温度t1=16℃, 制冷设定温度t2=22+0.25× (-19℃) , -19℃为新风温度。

当t1<t<t2+1.5℃时, 系统开机自动进入自动通风状态。当控制器接收到启动信号, 并确认供电正常时, 控制机会激发接触器启动空调机组通风机, 同时通过监控接触器触点获得通风机的启动情况。通风机主回路有热继电器来保护电机。当通风机电机过热时, 热继电器断开, 通风机停止工作, 同时热继电的辅助触点断开, 控制器获得该信号, 并将此故障通过继电器发送给车辆的TMS。

当t≥t2+1.5℃时, 系统开机进入半冷或全冷状态。机组1和机组2的通风机高速运行, 5 s后, 机组1和机组2的冷凝风机启动。冷凝风机主回路上装有热继电器来保护冷凝风机。当冷凝风机过热时, 热继电器断开, 冷凝风机停止运行, 同时控制器将该故障发送给TMS。5 s后, 机组1与机组2共4台压缩机依次按要求启动 (半冷时, 两机组中各启动一台压缩机;全冷时, 两机组的压缩机全部启动) 。压缩机装有过电流继电器和压力保护装置, 当电流值过大或压缩机内压力出现异常时, 主回路断开, 压缩机停止运行, 然后控制器将该故障传送给车辆的TMS装置。

当t≤t1时, 系统开机进入半暖或全暖状态。机组1和机组2的通风机高速运行, 5 s后, 机组1与机组2共4台电加热器依次按要求启动 (半暖时, 两机组中各启动一个电暖器;全暖时, 两机组的电暖器全部启动) 。加热器保护分两级:当温度达到70℃左右时, 内置温度继电器动作;当温度降到40℃时, 该继电器自动复位;当温度达到139℃左右时, 内置温度熔断器断开, 然后空调控制器将该故障传送给车辆的TMS装置。

2 时间继电器DH48S-S的特点

本次改造是为了实现空调通风系统的自动间隔启停, 所以继电器选择带有计时功能的时间继电器DH48S-S具有以下几个特点: (1) 可任意设置继电器限时吸合、释放时间, 时间范围宽 (0.1 s~99 h) , 且时间设置方法简单, 检修人员可根据天气情况设置继电器的通断时间, 提高舒适度; (2) 采用高性能专用的微控芯片, 底部暂停, 复位信号采用光电藕合隔离输入, 抗干扰能力更强; (3) 既可实现往复循环的限时工作, 也可实现单次限时工作; (4) 使用寿命长, 机械寿命为500万次, 电器寿命100万次。

3 整改措施

根据时间继电器DH48S-S的工作特点以及快轨三号线车载空调的使用情况, 整改时将时间继电器DH48S-S的常闭触点串联入空调的集控启动电路中, 同时通过断路器控制时间继电器的电源通断。如此整改有两个优点: (1) 间隔式启停是春、秋两季使用, 入夏时又要正常启动空调制冷。将常闭触点串联入电路中, 如果需要使用间隔启停, 只需给时间继电器通电即可;如果要正常启动空调机组, 则时间继电器不通电即可, 这样便于操作。 (2) 继电器故障不能正常工作时, 常闭触点一直处于闭合状态, 空调机组仍可使用, 不影响车辆的使用。

4 结束语

根据通风机的设计性能以及大连快轨三号线的客运能力情况, 决定间隔启停的时间设置为:通风7 min, 停机4 min。

空调整改后, 由于增加了通风机的启动次数, 所以要加强通风机的检修, 同时对间隔式启停装置进行严格管理, 定期检查与维护设备。长时间不使用时, 需对其铅封固定。

通过此次改造, 实现了大连快轨三号线快轨车辆空调系统的自动启停, 大大减少了司机的工作量, 保障了车辆的安全运营, 同时锻炼了技术人员独立创新的能力, 对以后的工作有着很大的借鉴意义, 也为广大乘客带来了更加舒适的乘车环境。

参考文献

[1]康伟.天津滨海快轨车辆空调系统[J].现代城市轨道交通, 2007 (6) .

[2]黄捷.广州地铁车辆空调系统简介[J].铁道车辆, 1997 (9) .

T400在启停式飞剪上应用 篇6

CVSV040-1300启停式飞剪是从意大利引进的, 自动化程度较高的启停设备。飞剪启停位置稳定可靠, 执行一个剪切循环后, 可自动准确地恢复到一定的启停位置, 剪切误差小, 剪切精度高。原控制系统包括S7-400系列PLC一套及6RA70系列调整装置一套, 剪刃位置、角度、剪切参数都由PLC来计算, 在实际应用中尺寸波动较大、剪切信号有误动作。

为解决这一问题, 采用T400计算剪刃位置、控制剪切速度及角度, 提高了剪切精度, 降低了设备故障率。

2 系统介绍

2.1 启停式飞剪

启停式飞剪不切时电机处于停止状态。当需要剪切时电机快速启动, 并在剪刃旋转大半周时间内使剪刃线速度达到与工件速度同步 (实际上剪刃线速度比工件速度快3%~5%) 并进行剪切, 而且剪刃必须在剪切后, 快速制动, 返回原点准备下一次剪切。

要完成这些动作需要准确计算加速力矩和制动力矩。需知道折算到电机轴侧的转动惯量, 电机的转动惯量, 折算到电机轴侧的负载。然后根据工艺要求 (比如, 倍尺的长, 减速比等等) 计算绘制启停式飞剪的加速减速曲线, 根据这些条件计算电机的加速力矩, 减速力矩, 加速时间, 减速时间, 据此计算出电机的大小和应该出的电流。

2.2 T400工艺模板

T400剪切工艺模板是32位SIM ADYN-D处理器, 可以插入6RA70机箱内, 与CUD1共有的双口RAM, 数据直接与传动装置内存交换, 减少了数据交换时间。T400模板的最快执行周期小于0.8ms, 运算数据类型为浮点小数。T400工艺模板集成了DI/DO, AI/AO, 编码器接线等外部端子, 并有位置和速度功能块可有效地应用于增量编码器的 (或绝对式编码器) 位置定位和速度确定。T400工艺模板具有两个串行接口, 可用于RS232和RS485。借助于这两个接口可用OP1S控制面板或监控软件SIMOVIS监视和修改参数。此外, T400还可以经串行接口利用USS协议建立起速率达187.5kbit/s的数据信道, 经由高速的PROFIBUS网络和PLC连接。

2.3 软件编程环境

T400的编程软件为CFC, 配置方式与SIM ATIC兼容且编程简单。控制程序完成并经编译后可经过编程设备的串行口下载到T400。在编写程序时还可以把功能块的某些端定义为参数, 以便通过驱动装置的控制面板———OP1S或者监控程序SIMOVIS, 对这些参数进行监视和修改。

3 信号传输与控制原理

3.1 信号传输

参与飞剪控制的信号分二种方式进行传输:一类是现场来的编码器、热金属检测器和接近开关信号, 直接通过模板DI/DO, AI/AO, 编码器接线端子传送到T400工艺模块, T400接受后经过运算处理, 经6RA70箱的高速双口RAM传送到主控制模块和通讯模块中。另一类是合分闸、手动/自动选择信号, 由触摸屏或现场ET200端子输到PLC, PLC经过逻辑判断后直接作用于6RA70箱, 完成相应动作。还有一种是剪切长度、手动剪刃复位等信号, 由触摸屏设定经PLC传输到T400, T400经过处理后作用于6RA70箱。PLC仅参与合/分闸、手动/自动选择等简单的逻辑判断和信号的中转传输, 控制飞剪运行的主程序如轴定位、剪切运算等都是在T400工艺模块中完成的。

3.2 控制原理

T400采用剪刃位置闭环、剪切速度闭环、剪切力矩闭环三闭环进行控制。

剪刃位置闭环是利用停止位接近开关和光电编码器信号, 通过T400工艺模块本身的高速计数器来控制的。首先, 将接近开关的位置定义为0° (零位) , 按剪切时剪刃的实际运行方向, 减速位为320°, 反爬位为390° (30°) 。当T400经过计算发出剪切指令后, 传动系统驱动主电机进行加速并剪切, 同时, 光电编码器将电机转动的位置信号反馈到T400中, 实现轴定位判断。当电机轴转过320°时电机开始减速, 至390°时开始反向加速制动并反爬, 最后在停止位抱死, 完成一个剪切周期。此时, 停止位信号将编码器信号清零, 等待下一个剪切周期的到来。剪刃位置 (°) = (n/N) ×360°其中n为零脉冲清零后的累计脉冲, N为每转脉冲总数。

剪切速度闭环是由光电编码器检测的速度与从成品机架传来的速度相比较, 得出偏差经PI调节处理后作为速度给定叠加到力矩给定作用于电机。剪切时剪刃线速度要比棒材线速度超前2%~5%, 并保持到剪刃与棒材脱离。即在入切角与离切角范围内, 剪刃与棒材之间没有横向位移, 否则易出现堆钢或翘头或翘尾巴, 影响产品质量, 容易引进设备事故。其中的速度超前率由触摸屏设定传入PLC中。

飞剪速度控制是恒磁调速, 力矩的闭环控制就是电枢电流的闭环控制。CUD1完成电流环的预控制, T400程序中有与电机旋转角度对应的曲线得出相应的转矩给定。

4 应用效果

飞剪使用1年多来, 应用效果良好:剪切精度较高, 成品长度误差不大于30mm。系统反应速度快, 满足飞剪高速运算、高速反应的要求。使用配置编程软件STEP7和CFC进行配置和编程, 高效的软件功能块可自由连接和设置参数, 编程简单、方便, 便于使用和修改。

摘要：介绍了T400在飞剪控制系统的组成、功能, 以及系统的使用效果。

输煤皮带异常启停原因分析及处理 篇7

1 故障现象

输煤程控系统投入运行以来, 系统设备总体状况良好, 未发生重大异常。但随着运行时间的增加, 输煤程控系统8B皮带正向电机多次发生操作员未发指令, 8B皮带运行中突然停止, 然后又启动的异常情况, 该隐患严重威胁人员及设备安全。

2 原因分析及解决措施

2.1 原8B皮带正向启停逻辑

8B皮带正向启动允许条件 (正向电机控制在远方位、无报警、无急停、无检修信号) 满足后, 可以手动启动或按选择的输煤流程顺序自动启动。当启动指令发出后, 延时5秒, 触发3秒启动脉冲。

8B皮带正向停止逻辑包括: (1) 手动停止; (2) 画面急停按钮 (所有皮带都停) ; (3) #2斗轮联锁投入, 斗轮堆料运行信号消失; (4) 左拉绳或右拉绳动作; (5) 重跑偏信号延时3秒; (6) 按选择的输煤流程顺序自动停止。上述任一条件都会触发3秒停止脉冲。

2.2 原因分析

在8B皮带首次发生异常启停事件后, 查看历史记录, 未发现有引起8B皮带正向电机停止的报警记录 (为防止信号闪动, 所有重要报警记录, 均在逻辑中触发3秒扩展脉冲, 单独作为IFIX的报警) , 且无自动联锁信号的记录, 但有8B皮带正向电机停止及启动指令发出记录。停止及启动指令发出时间相差大概5秒。

根据启动逻辑分析, 自动启动时, 所选流程的皮带要全部启动。故障发生时, 只有8B皮带正向自启动, 排除自动启动的可能。对8B皮带的相关逻辑及画面组态、硬件通道等进行了全面检查。查看8B皮带正向启动及停止的逻辑段, 其控制策略与8A皮带相同, 未发现程序中有造成皮带自行启停的问题;未发现逻辑点有其他引用及多余功能块;逻辑点地址对应正确;仿真试验逻辑动作正确, 输出正确。检查输煤系统的PLC硬件组态及网络连接, 硬件及网络连接状态正常, 与辅网系统连接状态正常。

检查上位机软件IFIX的组态, 未发现有直接导致下发皮带启停命令的组态;手动启动及停止按钮链接正确, 标签名与PLC逻辑地址对应正确。

同时检查8B皮带正向电机启动、停止指令电缆, 电缆绝缘良好, 未发现感应电压, 屏蔽层单点接地。检查8B皮带正向启动、停止指令继电器供电电源, 电源输出稳定, 品质良好。更换新的启动、停止指令继电器, 排除了启动、停止指令控制回路和指令继电器故障等影响因素。

为了深入排查, 将画面中的手动停止及启动按钮进行了归档, 进一步确定是上位机软件问题还是下位机问题。

当8B皮带第二次发生异常启停事件后, 查看历史记录, 同样并无其他报警记录, 但可以看到上位机手动停止及启动按钮几乎同时发出的操作记录。分析逻辑组态, 先触发停止指令, 延时5秒后触发启动指令, 与历史记录一致。由此确认8B皮带正向电机停止和启动指令是由手动停止及启动按钮触发, 而运行人员并没有进行手动操作, 所以初步判断是按钮数据点状态发生异常。对组态再次进行了检查未发现问题。

为了确定问题根源, 配置了一台新的输煤操作员站, 并对原输煤程控系统数据库中除灰系统数据点及画面进行删除, 并对数据库内的其他废点进行清理。对每个画面特别是8B皮带电机操作画面组态进行检查。为了观察采取措施后的效果, 将未采取措施的操作员站的电脑关闭, 断开网线, 运行人员只在新操作员站上进行操作。

运行一段时间后, 再次发生异常。8段皮带都未运行, 运行人员未进行任何操作, 报警窗口弹出8B正向手动停止及启动按钮操作发出的报警, 手动停止及启动按钮又出现几乎同时发出的现象。

经过对几次异常启停情况的观察, 根据以上所做检查及分析, 确认上、下位机软件中关于8B皮带正向手动停止和启动操作按钮的数据点状态发生异常。引起该异常的可能原因为:输煤程控系统与辅网系统连接, 辅网中其他系统在进行系统改造和新加设备时, 设备逻辑控制中应用的地址与8B皮带正向启动停止按钮点的地址相同, 使得其他系统引用到8B皮带正向启动、停止点。其他系统在进行设备操作时, 引起8B皮带正向启动、停止按钮动作, 造成8B皮带正向的启停异常。

2.3 解决措施

(1) 断开输煤程控系统PLC与辅网系统连接的网线, 在网络组态中删除辅网链接, 从硬件及软件配置上断开输煤系统与辅网系统的连接, 防止其他系统引用到8B皮带启动、停止点 (2) 简化上位机组态, 将IFIX中无用的组态画面及脚本彻底清除。 (3) 删除下位机原有8B皮带的启动和停止按钮对应地址, 更换为新地址。在IFXI数据库中, 删除原有8B皮带的启动和停止按钮对应的标签名, 更改启动和停止按钮的标签名, 将新标签名添加入数据库, 并与下位机启动和停止按钮的地址重新连接 (4) 重新规划8B皮带的启停程序, 更改停止指令的脉冲时间, 停止指令脉冲时间增长为6秒, 发出停止指令时闭锁启动指令, 同时将启动指令延时修改为3秒, 使停止期间启动命令触发无效。

3 结语