西门子6ES7222-1BD22-0XA0货期较快

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在中国，多数发电厂的FSSS保护采用的是MFSS保护装置，经济实用，功能也比较完善。而在宜宾发电总厂，利用原有PLC为核心的FSSS保护系统(东锅厂设计)改进成了用MFSS灭火保护装置和可编程控制器构成的锅炉灭火保护系统。这种保护系统利用了MFSS保护装置火焰监视直观，火检探头(可见光探头)工作可靠的优点。考虑到电厂的环境灰尘较多，MFSS装置的打印机受到影响，工作不是很可靠，灭火保护动作后，MFSS装置不再打印，相关信息均通过DES系统的SOE进行记录。MFSS的负担明显要减少。保护系统的切投也不再使用MFSS装置上的钥匙开关，而是用操作面板上保护的切投开关，保护开关状态的切投时间由DES系统的SOE进行记录，同时运行人员通过CRT也能清楚的看到保护是否是有效投入。考虑了防止因MFSS掉电可能引起灭火保护误动的情况，并进行了处理，即MFSS装置掉电时输出是“有火”的状态。同时为了监视MFSS输出的火焰开关量信号是否正常，操作面板上显示层着火信号。同时又利用了质量优良便于修改程序的可编程控制器。保护的输出是多路的，没有太多的扩展继电器，而且装置和保护电源只有一路。二者较好的结合使灭火保护系统的可靠性大大提高。

1 系统组成

1.1 MFSS锅炉安全保护装置

和其它发电厂不一样，该装置不输出可动作信号，只是火焰显示，并输出相应的“有火”的开关量信号至可编程控制器SG-8。

1.2 主机柜

内部布置有FSSS主机SC-8一台，程控点火主机SR-21四台。排气扇，降压电阻 (用于FSSS面板指示灯)。

SC-8是FSSS保护的核心部份，它接受MFSS装置送来的火检开关量信号除火焰模拟量信号是送到MFSS装置转换外，其它所有信号诸如炉膛压力高、低信号，送引风机的状态信号，给粉电源的状态信号均是直接送到SG—8。

1.3 辅助继电器柜

辅助继电器柜2个，其中1号柜用于 FSSS输出信号的扩展，隔离;2号柜用于程控点火输入，输出信号的转换，隔离。

1.4 动力柜

整个系统提供380V、220V，24VDC电源，电源从电气保安来，两路电源互为备用，可自动切换。供电系统采用三线制，浮置。

1.5 操作面板

为人机联系接口上布置有手动MIT按钮，保护切/投开关四个，以及四个角上下两层共八套点火器的程控点熄火的按钮，手动清扫按钮。

操作面板上面布置有PC运行指示灯，24V失电指示灯，MFT动作指示灯。层着大/熄火及油抢着火/熄火，正在清扫，清扫完成，清扫中继，以及点火装置就地故障的信号指示灯。

2 系统功能

2.1 MFF跳闸功能

1)炉膛压力高(低)保护，三取二逻辑，无延时。

2)燃料全中断保护，延时2s。

3)引风机全停保护，无延时。

4)送风机全停保护，无延时。

5)全炉膛灭火保护，延时1 s。

6)汽包水位高(低)保护，二取二逻辑.延时10s。

2.2 全炉膛清扫

包括冷态启炉的人工吹扫和MFT动作后的自动吹扫功能，MFF动作后的自动吹扫，在满足吹扫条件时，连续吹扫5min，吹扫完成后方可点火，否则，机器继续闭锁燃料进入，禁止点火。

3 程控点/熄火功能

通过FSSS的操作面板，可对四个角上下两层共八套点火装置(油、点推进器，油阀，及点)进行程控点/熄火操作。如点火正常，面板上的分油阀指示灯就会亮，如果油未着火，则会显示点火失败。如就地装置有故障，还能报警“就地故障”。

4 冷却风控制

在系统中由送风机供给冷却风。当冷却风母管压力低于1.47kPa时，自动启动一台冷却风机，当压力仍低于1.47kPa时，自动切换到另一台风机，冷却风压力低信号可在控制室内能报警。

吹扫条件包括：

1)燃油总阀关;

2)燃油分阀关;

3)炉内无火;

4)系统电源正常;

5)24VDC电源正常;

6)至少有一台引风机运行且相应档板开;

7)至少有一台送风机，运行且相应档板开;

8)风量大于25%;

9)给粉电源全中断;

10)火检冷却风压力正常。

5 保护投入

现将I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级保护(可分别投入)简述如下：

1)I级保护：即炉瞠压力保护，三取二逻辑，定值1 500Pa和-1 500Pa。

2)Ⅱ级保护：包括燃料全停，送风机全停，引风机全停。

3)燃料全停是指给粉电源全中断且燃油总阀或燃油分阀全关。

4)Ⅲ级保护：全炉膛熄火保护。

根据燃烧器的布置，共有五层火焰，油二层，煤三层。

为使火检探头有较好的视角，选用了大连华英公司生产的火检探头(2.1 m长)，探头端部距喷燃中端面20cm左右 同时，为了尽量作到—个探头对应一层的—角的火焰，在逻辑上采用了用油阀开的信号夹证实油(层)着火，也即只有在油阀开启时，且检测到火焰信号，才会认为油层的某个角有火。在煤层着火的判断上，没有采用单个的给粉机运行作为某角着火的证实信号，而是简单的用I组给粉电源合闸作为煤—二层着火的证实信号，其中I组给粉电源给18号给粉机供电.即对应煤一二层。Ⅱ组给粉电源合闸作为煤—二层着火的证实信号。

5)Ⅳ级保护：汽包水位保护。由汽包水位保护系统送来信号，在汽包的甲、乙两侧各有一个电接点水位计，只有在甲和乙侧水位均至极限值，保护才会动作。

6 构成的系统优点

1)较好的利用了工作比较可靠的可编程控制器，它硬件性能较好，输出的信号也多;易于进行记录。

2)MFSS功能减少。仅负责转换火焰模拟量信号成开关量信号。

3)在为了使火焰信号与燃烧器对应的关系上，尽管还不以完全和要求一至，但比普遍的都好。在火检探头的安装上作了很多工作的，关于防止火检探头的结焦，火检探头安装在二次风管内，火检探头长达1.9m，和炉内喷燃器的端面基本一致，火检探头有较好的视角。

4)便于保护的管理。运行人员何时切投保护，都有记录。保护动作后，没有吹扫完成，运行人员不能强制点火，又有利于安全运行。7 保护的切投管理

由于火检特性比原设计的好，在保护的切投上作了调整。原来是这样规定的，30%负荷以下，投入I级保护;30%至70%可投入Ⅱ级保护;70%以上投入Ⅲ、Ⅳ级保护。

现改为点火时，投入I、Ⅱ级保护，投粉时，投入Ⅲ级保护(本改动以对灭火保护的适应性有较大改善)，负荷70%时，投入Ⅳ级保护。

保护的切投由运行根据厂里的规程决定，无钥匙，MFSS也不再打印，该信号通过DAS的SOE自动作记录。通过厂分散控制的CRT可看到保护切投的显示，这是一反馈信号，就如同原MFSSS装置上投入保护时相应指示灯亮一样。为了便于事故分析，还增加了燃烧不稳信号至SOE。

8 保护的试验

在作保护试验时，强调加信号时应在原发信号的地方进行，尽量模拟到现场的实际情况，能和电气—起完成的试验，一起作。

9 几点希望

炉瞠中煤粉的燃烧是很复杂的过程，在火检的选择上，现在应用进口设备投资太高，在提高灭火保护系统的可靠性方面，采用编程控制器是可行的，关键是MFSS工作要可靠。从使用的过程来看，还是不错的，一的一点是MFSS是为本厂所特制，硬件质量还有待提高，认为这种保护的结构是值得推荐的。

关于保护是否有效投入：将切投开关的信号送入可编程控制器，同时又由可编程控制器输出，用继电器扩展后送入DCS的SOE，能通过CRT进行观看。这样，要可以清楚地看到保护是否是有效的投入。现在有好多保护的投入无显示，保护是否是真正地有效投入并不是很清楚的，因为没有反馈信息。

关于MFSS送给可编程控制器的火焰开关量信号是否可靠：火焰开关量信号送到可编程控制器后，经可编程控制器输出层着火信号至FSSS操作面板，运行人员可清楚地知道灭火保护动作的趋势。

燃烧不稳信号，也送至DCS系统的SOE进行记录，这样便于事故分析。尤其是保护是否正确性动作的分析提供了一定的依据。

2 PLC控制喷胶系统设计

粘箱式纸板装箱机的主要工序是将热熔胶喷在纸板上，喷胶位置、喷胶长度及喷胶时间等参数的准确控制都直接影响到纸箱成型的质量、美观和成本的控制，热熔胶系统控制原理如图2所示。控制器通过温度检测器和压力检测器判别热熔胶的温度和压力，一旦达到工作要求，则驱动电磁阀换向，然后压缩空气经胶管、胶分配器和开关被送到喷嘴，熔融状态的EVA被喷射到纸箱表面，再通过电机带动喷胶头移动，即可在纸箱表面喷射出一定长度的胶条。喷射结束后，电磁阀复位，压缩空气被截止而终止喷胶。通过人机接口可设置和显示相关过程控制参数。

2.1 系统硬件构成

从喷胶的加工工艺特性与性价比的角度，综合比较了PLC、单片机及工控机的控制特点，选用日本三菱(MITSUBISHI)公司的FX1N-40MR PLC作为控制器，实现点喷胶系统现场数据的采集、转换及控制功能。三菱FX1N-40MR PLC具有结构紧凑，通用性强，配制灵活等特点，既可以作为单独的PLC控制机，在单一平台上实现高速离散控制和复杂过程控制;也可以作为I/O子站，通过现场总线与多台PLC组成分布式的大型控制系统，实现生产线的批量化操作控制。

文中的点喷胶控制系统应用于纸箱的粘合，要求能够在一个纸箱的三个受胶面上(两个侧面和一个**面)实现准确的连续喷胶和间断喷胶，PLC控制系统的I/O分配如表1所示。系统所需要使用的输入点包括喷胶的输入点、机器已经准备运行的输入点、加热和压缩空气已足够的输入点以及门被打开和急停被按下的输入点。系统所需要使用的输出点包括控制顶喷胶和侧喷胶气阀开关用的输出点、控制顶喷胶马达离合器的接合或分离的输出点、在机器运行中加热降温或压缩空气的气压不足需要停机的输出点和在机器运行中门被意外打开或急停被按下需要停机的输出点。

2.2 系统软件设计

PLC为周期扫描工作方式，因此将系统主功能设计成图3所示的主程序。在每一个扫描周期内该主程序均被执行，而顶喷胶控制模块、侧喷胶控制模块、空气压力与加热检测模块、紧停止与安全门开关检测模块等则设计为子程序供调用。

PLC一个扫描周期包括三个阶段，依次为输入扫描、程序执行和输出刷新。首先按下设备启动按钮，空气压缩机和熔胶系统工作，通过空气压力继电器和温控器检测工作温度和压力，当这两个参数达到设定值时，空气压力继电器和温控器的常开触点闭合，喷胶工作的初始条件完成，否则易出现不喷胶或溢出而非喷射的现象。然后PLC读取通过控制面板输入的喷胶方式、喷胶时间及喷胶量等过程参数，同时检测喷胶头安全门是否全部关闭。由于喷胶工作室温度达到150℃且以喷射方式工作，因此喷胶头周围安装有有机玻璃的防护安全门，在正常工作状态下，安全门关闭，既保证工作安全，又便于观察设备实时运行状况。如果安全门由于某种原因突然被打开，则设备紧急停止，待安全门正常关闭后，按下复位按钮，设备继续工作。之后，电磁阀得电换向，喷胶头打开，熔胶在自身的压力下喷出。　　喷胶长度的控制实际是通过控制电机带动喷胶头沿设定轨迹运动来实现，电机的连续转动和喷胶头的同步喷胶即可获得一个特定长度的胶条。通过在PLC内设定喷胶时间便可以在要求的范围内任意调节胶量的大小。通过控制喷胶头以间歇方式工作可在纸箱侧面获得断续的胶段。喷胶头的打开与关闭由电磁阀的换向实现，当熔胶压力达到设定值以后，电磁阀得电换向，喷胶头打开开始喷胶;当达到设定时间以后，电磁阀失电再换向，喷胶头关闭。

2.3 精度控制的补偿算法

电磁阀是一种具有较大延时的执行元件，它的开启和关闭均需要经历一定的时间，虽然这个时间只有毫秒级，且当喷胶头移动速度较低时，由于电磁阀延时打开或关闭造成的误差较小。考虑到生产效率的因素，提高喷胶头移动速度成为必然，但由此造成的误差也明显增大。为了尽可能减小此误差所造成的影响，在分析喷胶头移动速度、喷胶压力及电磁阀闭合特性相互关系的基础上，建立一个误差修正补偿的数学模型，即提供一个与相关影响因素有关的**前、滞后修正量，以补偿由于电磁阀延迟所导致的位置及长度误差。由于无法直接抽象出各参数之间的函数关系，因此采用高次多项式逼近法，构造相应的补偿曲线如式(1)所示，利用较小二乘法进行多项式的拟合求解。

令：x表示喷胶头移动的速度;y表示相应的补偿量，则选取m个实验数据(xi，yi)，其中i=1，2，…，n。通过较小二乘法构造如式(2)所示的关系矩阵，求解关于a0，a1，…，am的线性方程组，可得x，y之间的近似函数关系。

令：ωi=1，即取{1，x，…，xm)为基函数的代数多项式进行拟合。考虑到精度与速度平衡统一，经实验验证分析选取m=2，n=4，利用克莱姆(Cramer)算法求解出系数a)，a1，即可得补偿曲线：

y=φ(x)=a0+a1x (3)

对多个喷胶控制头分别计算误差补偿曲线，即可实现多个喷胶头同时多工位的粘箱加工控制。

3 系统调试

PLC控制系统的调试分软、硬件两部分进行。硬件调试主要检查电控元件是否正常可靠工作，线路连接是否正确，抗干扰措施是否合理。软件调试先分模块再系统总体调试，逐步分析程序运行是否符合控制要求，异常情况的发生。经在某纸箱粘箱生产线上的实际运行表明，PLC控制喷胶系统达到了实际生产的要求，系统可靠性高，易扩展，维护方便，抗干扰能力强。

4 结 语

纸箱封箱的热熔胶喷射粘结工艺有着严格的顺序控制要求，应用PLC对喷胶过程进行控制，可较大程度地传统继电器接触器控制系统的缺点。通过对影响喷胶速度和精度相关因素的研究，利用误差补偿模型的分析结果进行实时控制调整，使喷胶控制系统能够对多种规格类型的纸箱进行多方位、多形式、高准确度的喷胶加工，表现出良好的灵活性和可靠性。在对被控对象合理分析的基础上并兼顾成本要求，该系统还具备良好的拓展性;在对系统软硬件进行适宜调整的情况下，该系统可以适用于新的加工形式和控制对象。