西门子模块6ES7223-1HF22-0XA8代理订购

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1 引言
变频技术已广泛应用于变频空调、变频电冰箱、变频微波炉、变频器洗衣机、变频电磁炉、变频电机、伺服电机……这些都是变频技术给大众带来的公益性，主要的是能够实实在在给我们带来实惠。变频技术在节能、提高产品质量、提高自动控制、增加设备使用寿命、增加环境舒适性等方面发挥着的作用。但它并非没有缺点，也产生了一些负面作用，比如在各应用中会对电网产生污染或不良影响。

2 变频调速器产生谐波


图1.1 变频器主电路
变频技术中代表性的是“变频调速装置”，全称是交流变频调速器，用于交流电机，在调整输出频率的同时按比例调整输出电压，从而改变电机转速，以达到交流电机调速的目的。变频调速器分为交-交和交-直-交两种形式，国产变频调速器的主电路一般为交-直-交组成，本文主要讨论交-直-交变频调速器，其基本结构如图1.1所示。交-直-交变频器是先把工频交流电通过三相整流器变成直流电（直流环节可以是电感器或是电容器），然后再把直流电变换成频率、电压均可调控的交流电；主电路包括整流器、直流环节、逆变器。

由于变频器采用的电路结构是“整流器—电容/电感器—逆变器”，无论是整流器或是逆变器都具有非线性特性，所以它会产生高次谐波。这种高次谐波会使输入电源的电压波形和电流波形发生畸变。如果不采取有效抑制措施，它对各种电气设备，自动化装置、计算机、计量仪器以及通信系统均有不同程度的影响。对于供电线路来说，由于高次谐波的作用，恶化了电网质量指标，降低了电网的性，增加了电网损失，缩短了电气设备的寿命。

3 谐波和无功功率的产生
3.1在输入侧产生谐波机理


图1.2 三相桥式整流回路及输入侧波形
目前，国内电力电子装置的应用日益广泛，也使得电力电子装置成为大的谐波源，其中就包括变频调速器。在变频调速器输入侧，整流电路所占的比例大，如图1.2中(B)所示。目前，国内变频调速器常用的整流电路几乎都采用晶闸管相控整流电路或二管整流电路，其中以三相桥式和单相桥式整流电路为多。带阻感负载的整流电路所产生的谐波污染和功率因数滞后已为人们所熟悉。变频调速器直流侧采用电容滤波或电感滤波的二管整流电路也是严重的谐波污染源。这种电路输入电流的基波分量相位与电源电压相位大体相同，因而基波功率因数接近1。 但其输入电流为非正弦波,如图1.2中(A)所示,它含有丰富的高次谐波成分，给电网造成严重污染，也使得总的功率因数降低。

变频调速装置属于非线性装置也要消耗无功功率，如三相桥式整流电路在调整电压时，在工作时基波电流滞后于电网电压，要消耗大量的无功功率。另外，这些装置也会产生大量的谐波电流，谐波源都是要消耗无功功率的。二管整流电路的基波电流相位和电网电压相位大致相同，所以基本不消耗基波无功功率。但是它也产生大量的谐波电流，因此也消耗一定的无功功率。

3.2在输出侧产生谐波机理


图1.3 逆变回路及输出侧波形
在逆变输出回路中，输出电压和输出电流均有谐波。如图1.3中(C)所示，由于变频器是通过DSP产生6路脉宽可调的PWM波控制三相的6组功率元件导通/关断，从而形成电压、频率可调的三相输出电压。其输出电压和输出电流是由PWM波和三角载波的交点产生的，不是标准的正弦波，如电压型变频器，其输出电压波形为方形波，如图1.3中(A)所示，用傅氏级数分解电压方波和电流正弦锯齿波可分析出包含较强的高次谐波成分，高次谐波对设备产生很强的干扰，甚至造成设备不能使用，周围仪器信号失真。谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。输出电流中也具有频率很高的高次谐波成分，如图1.3中(B)所示。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。其中谐波频率的高低与变频器调制频率有关，调制频率低(1-2KHz)，人耳听得见高次谐波产生的电磁噪声(尖叫声)；若调制频(如IGBT变频器可达20KHz)，人耳听不见，但高频信号客观存在。从电力方波及电流正波的基波和其他各次谐波，而高次谐波电流对负载直接干扰。另外，高谐波电流还通过电缆向空间辐射，干扰附近电器设备。

4 谐波的危害及对设备的影响
由于变频调速技术的不断扩大，因此谐波污染电力系统及周围设备的影响就日益严重，甚至造成其它电子设备不能正常工作。例如：
(1)增加了电网中产生谐振的可能性，从而造成很高的过电流或过电压而引发事故的危险性。
(2)增加附加损耗，如电流谐波将会使变压器的铜损增加。电压谐波将增加铁损。
(3)使电气设备(如电动机、电容器、变压器等)使用不正常，产热损耗、机械震动、噪音、输出功率损耗；从而导致电机过热，加速绝缘老化，从而缩短它们的使用寿命。
(4)使测量和计量仪器、仪表、自动装置、计算机系统，以及许多用电设备运转不正常，影响设备测量精度，出现误动作或误差，使机械产品加工质量降低。
(5)干扰通信系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正常传递，甚至损坏通信设备。
(6)某些情况下，它不仅产生谐波，而且还引起供电电压波动和闪变，甚至引起三相电压不平衡，会危及电网经济运行，并影响电气设备的正常使用。

5 抑制谐波的方法与措施
为了减小高次谐波产生的干扰，原则上应该对发生源（变频器）进行抑制。对小容量的变频调速器，高次谐波很少，当使用大容量时，往往会产生高次谐波电流和高次谐波干扰问题，为解决变频调速装置的谐波污染问题，基本思路有两条：一条是装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都是适用的；另一条是对电力电子装置本身进行改造（例如结构、工艺、控制等），使其不产生谐波，且功率因数可控制为1，这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。因此对于高次谐波先采取适当的对策和预防措施。具体方法如下：

5.1增加电抗器
电抗器分交流电抗器（包括输入与输出电抗器）与直流电抗器，如图1.4、1.5所示。选择合适的电抗器与变频器配套使用，可以起到如下效果：
（1）可以抑制谐波电流，抑制电动机噪声，抑制输入中的浪涌电流；
（2）可以降低变频器系统所产生的谐波总量，提高功率因数；
（3）可以抑制来自电网的浪涌电流对变频器的冲击；
（4）可以保护变频器，提高变频器和电机的运行；
（5）可以补偿连接长导线的充电电流，从而使电动机在引线较长时也能正常工作。


图1.4 交流电抗器


图1.5 直流电抗器
安装电抗器应注意以下几个问题：
(1) 电抗器安装在距离变频器近的地方，尽量缩短与变频器的引线距离。
(2) 不能将电源线扭成绳或辫，尽量与控制线分开走线。
(3) 为了避免电抗器在使用和运输过程中震动损坏，请于安装时将螺丝紧固，以免产生噪音与事故。

5.2加装EMI 滤波器
图1.6所示，图中(ZF1)为变频器输入侧滤波器；(ZF2) 变频器输出侧滤波器。接入滤波器的作用：是为了抑制从导线及金属管线上传导无线信号到设备中去，将来自变频器的高次谐波分量与电源系统的阻抗分离，或者抑制干扰信号从干扰源设备通过电源线传导到外边去。此处是抑制干扰信号从变频器通过电源线传导到电源或电动机去。
加装EMI滤波器，还可以减少电磁噪声和损耗。很多人认为EMI电源滤波器的作用是使设备能够满足电磁兼容标准中对传导发射和传导敏感度的要求，但这是不的。EMI电源滤波器对抑制设备产生的较强辐射干扰方面也很重要，合理的解释是：EMI电源滤波器能防止设备本身产生的干扰进人电源线，同时防止电源线上的干扰进入设备。


图1.6 EMI滤波器

5.3其它措施与方法
(1) 在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源等场合建议用户增加无功静补装置，提高电网功率因数和质量。
(2) 在变频器比较集中的车间，建议采用集中整流，直流共母线供电方式。建议用户采用脉冲整流模式。优点是，谐波小、节能，特别适用于频繁起制动、电动运行与发电运行同时进行的场合。
(3) 变频器输入侧加装有源PFC装置，效果，但成本较高。
(4) 改善变频器结构,减少变频系统注入电网的谐波、无功等污染。
(5)提高变频器载波频率，可以有效抑制低次谐波。PWM输出的载波频率对电机的噪声有很大的影响，对变频器的干扰也有影响。所以只要载波频率足够大，较低次谐波就可以被有效地抑制。
(6) 采用合适的控制策略来优化或改进,可以大限度地减少谐波的产生；如在实际应用中常用的正弦脉冲宽调制法（SPWM）和特定消谐法（SHE）。

6 结语
虽然变频调速器在国内应用得很成功，也得到了用户和的，但我们也清醒地认识到这是一种鼓励，实际上产品性能的完善、长期性以及减少对电网产生的污染等还有很长的路要走，我们在提高产品竟争力、形象时，还要进一步优化控制方式、完善结构设计、降低谐波污染、为各提供优良的变频设备。只要我们一步一个脚印的把变频事业做好做强，国内民族的前景一定会越来越好。

工业现场使用的智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的,现在世界仪表市场基本被智能仪表所。究其原因就是企业信息化的需要,企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信功能。（485通讯、以太网通讯、光仟通讯等等）

RS485网络：RS485/MODBUS是现在流行的一种布网方式,其特点是实施简单方便 ,而且现在支持RS485的仪表又特多,特别是在油品行业RS485/MODBUS简直是一统,现在的仪表商也纷纷转而支持RS485/MODBUS,原因很简单,象原来的 HART仪表想买一个转换口非常困难 而且价格昂贵,RS485的转换接口就的多而且种类繁多。至少在低端市场RS485/MODBUS还将是主要的组网方式,近两三年内不会改变。

初是数据模拟信号输出简单过程量,后来仪表接口是RS232接口,这种接口可以实现点对点的通信方式,但这种方式不能实现联网功能。随后出现的RS485解决了这个问题RS485采用差分信号负逻辑,＋2V～＋6V表示“0”,- 6V～- 2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线,四线制只能实现点对点的通信方式,现很少采用,现在多采用的是两线制接线方式,这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上多可以挂接32个结点。

在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式,即一个主机带多个从机。很多情况下,连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接,这种连接方法在许多场合是能正常工作的,但却埋下了很大的隐患,

这有二个原因：
(1)共模干扰问题： RS-485接口采用差分方式传输信号方式,并不需要相对于某个参照点来检测信号,系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围,RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V,只有满足上述条件,整个网络才能正常工作。当网络线路模电压出此范围时就会影响通信的稳定,甚至损坏接口。

(2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路,如没有一个低阻的返回通道（信号地）,就会以辐射的形式返回源端,整个总线就会像一个的天线向外辐射电磁波。

现有的网络拓扑结构一般采用终端匹配120欧姆电阻的手牵手总线型结构,不支持环形或星形网络。在构建网络时,请注意如下几点：
（1）采用一条双绞线电缆作总线,将各个节点串接起来,从总线到每个节点的引出线长度应尽量短,以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响。有些网络连接尽管不正确,在短距离、低速率仍可能正常工作,但随着通信距离的延长或通信速率的提高,其不良影响会越来越严重,主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加,会造成信号质量下降。

（2）应注意总线特性阻抗的连续性,在阻抗不连续点就会发生信号的反射。如下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆,或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装,再者是过长的分支线引出到总线。

在工业现场数据采集系统项目中，随着自动化程度的提高和系统组网的需求，项目管理部门要求有主从两个监控可以查看，控制整个数据采集终端设备。并且要求在每个监控可以通过主机控制采集终端设备对整个工业现场设备进行监控，还要求可以通过服务器将工业现场采集终端设备的数据保存下来。所以就要求要多个数据采集设备可以并存于一个控制系统中。

工程商在施工过程中发现，如果将所有的采集终端设备简单地并联接在一个485总线上，由于各个主控设备存在电位差及485总线产生信号反射等原因，导致整个数据采集系统瘫痪从而不能使用，工程商采用深圳市天地华杰科技有限公司的485总线分割器，将多个主控的设备的485线连接到485共享器的输入端口，通过其共享到一个485输出端口上，由于485共享器输入端口之间有光电隔离，并且采用立驱动的方式，从而可以有效的解决电位差及信号反射问题。从而使得多个数据采集终端设备主机共存于一个控制系统中

随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已经可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、、前置放大器，甚至A/D、D/A转换器等电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合起来，组成所谓的“智能化测量控制系统”。这促使机器人技术也有了突飞猛进的发展，现在人们已经可以设计并制造出具有某些特殊功能的简易智能机器人了。

1、设计思想与总体方案

1．1　简易智能机器人的设计思想
本机器人能在任意区域内沿引导线行走，自动绕障，在有光源引导的条件下能沿光源行走。同时，能检测埋在地下的金属片，发出声光指示信息，并能实时存储、显示检测到的金属片数目以及各金属片至起跑线间的距离，后能停在，显示出整个运行过程的时间。

1．2　总体设计方案和框图
本设计以AT89C51单片机作为检测和控制。采用红外光电传感器检测路面黑线及障碍物，使用金属传感器检测路面下金属铁片，应用光电码盘测距，用光敏电阻检测、判断车库位置，利用PWM技术动态控制电动机的转动方向和转速。通过软件编程实现机器人行进、绕障、停止的控制以及检测数据的存储、显示。我们通过对电路的优化组合，大限度的利用51单片机的全部资源。P0口用于数码管显示，P1口用于电动机的PWM驱动控制，P2，P3口用于传感器的数据采集与中断控制。这样做的优点很明显：充分地利用了单片机的内部资源，降低了总体设计的成本。该方案的系统图如图1所示。





2、系统的硬件组成及原理

此系统的硬件部分由单片机单元、传感器单元、传感器单元、电源单元、声光报警单元、键盘输入单元、电机控制单元和显示单元组成，如图2所示。





2．1　单片机单元
本系统采用AT89C51单片机作为处理器。他的主要任务是扫描键盘输入的信号启动机器人，在机器人行走过程中不断读取传感器采集到的数据，将得到的数据进行处理后，根据不同的情况产生占空比不同的PWM脉冲来控制电机，同时将相关数据送显示单元动态显示，产生声光报警信号。其中，P0口用于数码管动态显示，P1．0～P1．5控制2个电机，P1．6，P1．7为立式键盘接口，P2口接传感器，P3．2接计里程的光电码盘，P3．7接声光报警单元，P3．4，P3．5，P3．6接用于显示金属片数目的发光二管。

2．2　电机控制单元
本机器人采用了双电机双轮驱动的小车作为其底座。他的2个电机分别立控制其左右两边的车轮，靠两边电机的转速的不同来实现转弯功能，还可让其原地转弯，便于控制。而传统的小车是靠动力电机和转向电机驱动，转弯角度难以控制，不便于使用。

电机控制电路采用大功率对管BD139，BD140组成的H型驱动电路，通过单片机产生占空比不同的PWM脉冲，调整电机的转速。这种电路由于工作在晶体管的饱和或截止状态下，避免了在线放大区工作时晶体管的管耗，可以大限度地提率；H型电路**了可以简单地实现电机转速和方向的控制；电子开关的速度和稳定性也可以满足需要，整套驱动电路是一种被广泛采用的电机驱动技术。电路如图3所示。





2．3　传感器单元

整个机器人共采用了9个传感器，他们分布在整个机器人的不同部位，相互配合起着不同的作用，如图4所示。





图4中各传感器说明如下：
传感器1　置于机器人正前方朝下的金属探测传感器，用于探测金属。
传感器2　置于机器人正前方朝前的声波传感器，用于检测障碍物。声波来源于555产生40 kHz的方波信号，经声波发射头发出。发射头不断发出信号，当遇到障碍物时，信号会被反射回来，从而接收头会接受到信号，将信号送入单片机进行相应的判断和处理。
传感器3　置于机器人正前方朝下的红外光电传感器，用于检测停止线。红外发射管发出信号，经不同的反射介质反射，根据红外接受管是否接受到信号做出相应的判断。
传感器4，5　置于机器人底座下方朝下的红外光电传感器，用于检测地面的引导线，原理同传感器3。
传感器6，7　置于机器人正前方朝前的光敏电阻传感器，用于寻找光源。当机器人前方有光源照射时，光敏电阻的大小将会改变，将2个传感器的改变量进行比较处理后送入单片机，单片机将会产生相应的调整信号，使机器人朝着光强的方向行走。
传感器8　置于机器人后方两侧朝外的声波传感器，用于在机器人遇到障碍物时的转弯处理，判断机器人是否绕开障碍物，原理同传感器2。
传感器9　置于机器人正后方的光电码盘，用于计里程，他借助于鼠标原理，选用直径为2．6 cm的塑料小轮自制光电码盘，经过打磨使其周长为8 cm，再在该小轮上打等距离的8个孔，（如图5所示），小测距精度可达到1 cm，足以满足要求，两侧装上光电传感器，将其安装在车尾，使之与车的行驶同步。就实际情况自制出来的各个孔之间的距离无法相等，但经过具体测量该光电码盘能**行驶50 cm能产生50个脉冲，于是采用他作为计算距离的基准单位。在直道区，可由该电路产生的脉冲数，计算出铁片线至起跑线间的距离。





此外，为了清楚直观的观察到各传感器的工作状态，电路中还专门为每个传感器设计了工作指示灯，实时显示每个传感器的工作状态。

2．4　键盘输入单元
键盘输入单元采用立式键盘，由2个按键组成，其中一个为启动键，另一个为显示切换键，当机器人行走程后，按下该键，将显示整个行走过程的时间。

2．5　显示单元
显示单元由2个7段数码管组成，为了减少整个系统的功耗，采用了由单片机软件译码，动态显示，实时显示每个金属片到起点的距离以及整个运行过程的时间。

2．6　声光报警单元
用555作振荡源，用单片机触发振荡源驱动电磁讯响器作为声音指示器和1只发光二管作为光指示装置，从而组成声光报警单元。

2．7　电源单元
本系统采用2套电源分别对电机和控制电路进行单供电。系统控制电路采用经7805稳压后的输出供电（5 V），电机则采用4节AA电池来供电。

除灰系统及PLC（Programmable Logic Con－troller）控制是近年来电站新建、扩建、改建（含大代小）的热点项目之一。随着电站大机组的建设，环境保护对电站建设中的除灰、脱硫、排渣、除尘、废水排放等提出了高的要求。除灰系统的设计与制造前景非常广阔。特别是北方地区的电厂受自然条件的限制，缺水非常严重，推广气力除灰技术为迫切。300 MW机组新建电厂或老厂改造（含大代小），按2×300 MW机组稀相气力除灰系统配置，以工艺流程为基础，机电一体化为的新颖设计思想，从工艺系统考虑，摈弃了传统的设计方法，优化工艺流程，加强系统计算，在**工艺过程合理的基础上，充分利用和开发了软件的功能。在PLC控制系统设计上，增加了与DCS系统及其它信息网络（Inbbbbation Networks）的接口，改进原来主机与远程站DH＋单缆冷备通讯，采用与远程通讯的双缆热备ControlNet网络的设置，并提出了模拟信号处理采用总线通讯的新思想。2×300 MW机组的除灰系统是国产化大型程控设计的一个新课题，其中涉及到气固二相流体力学、机械制造、机电接口、可编程控制器、计算机网络技术、数据通讯、生产过程自动化、气动原理等多方面的技术，是集机电一体化、自动控制设计为一体，具有代表性的典型项目。

现以上海外高桥发电厂稀相气力除灰输送控制系统为背景，结合华东周边地区实际应用中所出现的问题，提出意见和建议，为今后选择或制造同类系统时提供参考依据。

1　工艺流程及控制原理
气力除灰系统的主要任务是将省煤器及电除尘下集灰斗所收集到的飞灰，通过气力输送排放到灰库，然后用车装运，或搅拌成湿灰装船运走。整个过程是以密封管道形式输送。稀相除灰系统的大压力P≤0．2 MPa。
1．1　控制原理
该飞灰系统是一套微正压气力输灰装置，每台机组对应一套输灰装置，两台机组为一个控制单元，可同时或单运行。其控制原理简述如下：

（1）用输送风机作为系统的动力源，将尘内收集到的飞灰排往灰库。
（2）系统内设两根输灰管，粗、细灰分排，将省煤器和一电场里的粗灰收集起来后输送到对应机组的粗灰库。而二、三电场的细灰则被输送到细灰库。当1号炉粗灰管出现故障时，用细灰管将粗、细灰送至1号／2号细灰库。灰库也可以选择，当细灰库不能工作时，可用1号炉或2号炉输灰管将粗、细灰输送到1号或2号粗灰库；同样，当粗灰库不能工作时，可将粗、细灰输送到细灰库。

（3）气锁阀从灰斗里收集灰并将灰排到正压输送管路。气锁阀工作周期为2 min，根据时间分别控制气锁阀的进排灰，灰斗与气锁阀的压力、气锁阀与输送管道的压力均保持平衡。为了使输灰管路内的灰流量稳定，同一电场的各个气锁阀的工作周期相互错开，即有4个气锁阀在进灰，4个气锁阀在排灰，气锁阀的前半个周期为进灰时间，后半个周期为排灰时间。
（4）灰斗气化风机通过加热管道给每个电除尘灰斗的气化板及气锁阀提供干燥的热空气，使气锁阀的灰呈流化状态。灰库气化系统将加热空气引入灰库，防止灰库内灰结块，同时使灰库内的灰呈流化状态，便于灰从灰库内排出。灰库布袋除尘器对灰库内的气灰混合物进行过滤，以**排放空气的纯度为99．9％。

（5）灰库底部有干灰伸缩节卸灰装置，放灰时，收尘风机联锁自动投入，将余灰吸入灰库，确保放灰干净。另留有两个湿排灰卸载口，为湿排灰搅拌或装船，作为备用手段。




2　除灰控制系统的设计
除灰系统的PLC控制设计比较复杂，除工艺本身涉及到的气固两相流体力学计算外，其逻辑条件比较复杂，设备选型、匹配比较特殊。有的老电厂系统改造时，仍需保留原水力排灰装置，水／气隔离阀的共存给系统设计带来了大的难度，也提出了高的要求。
2．1　I／O离散量分布
开关量输入DI：544；开关量输出DO：448；模拟量输入AI：24；冗余量：20％。
2．2　PLC控制系统的配置
2×300 MW机组除灰系统的PLC与上位监控机布置见图2，下设4个远程站和1个本地站，本地站主要完成人—机接口及信息管理功能。






（1）程控系统主机（PLC）采用RockwellAu－tomation公司的PLC－5／40C系列可编程控制器2台，组成一套完整的双机热备系统，对飞灰系统实时监控。其中一台为主控器，另一台为热备机。当一台出现故障时，另一台在50 ms内无扰自动切换上去，**系统连续运行。上位机监控采用Rockwell softwaer的RS－View软件，以bbbbbbs 95和NT为操作系统，以RS－232／DH＋485通讯口连接2台64 cm CRT，另配2台喷墨打印机组成监控本地站，供运行人员监控用。
（2）远程通道与主机之间采用控制网络进行通讯，通讯介质为同轴电缆，传输距离长为30km，传输速率为5 M Baud。本系统设计传输距离为1 500 m，传输速率为5 M Baud。每个远程站按功能作用不同，配置不同的I／O模块。留有与以太网及DCS的标准接口。
（3）下位机控制采用运行在Microsoft Win－dows 95和bbbbbbs NT环境平台的RSLogix5软件，运用以节省开发时间，率，新的RSLogix5软件融梯型图、拖放数据库编辑、准确方便的I／O组态、参考信息、报表诊断功能为一体，加强互操作性，增加了自动检测和组态通讯参数，以提供的通讯方式。

3　稀相除灰系统应用问题分析与探讨
近年来，新建、扩建、改建（含大代小）的300MW机组大都采用稀相除灰输送技术，但每个电厂由于燃烧煤种、灰分比例不同，陆续暴露出一些问题。总结其经验教训，为我们好地掌握、应用、开发该系统，提供良好的技术储备。
3．1　灰管堵灰
堵灰问题是除灰系统中三大“瓶颈”问题之一，如何解决克服这一重大缺陷是制造商在设计时考虑的主要方向之一。在1号炉调试时，系统曾出现过省煤器输灰管堵灰及灰倒流现象，不得已在其输灰管出口端加装了手动闸阀，靠人工完成作业。为此，我们会同外方及设计院、安装公司等单位商量解决办法。改变原管路走向，减少90°弯头，并缩短管路距离，对2、3、4号炉的原直“T”型三通改成“Y”型三通，解决了堵灰问题，并得到了外方的赞同。

3．2　风机过压保护
输送风机的运行是系统出力动力源的根本**。系统原设计负荷压力运行范围不大于105 kPa。但在实际运行中，曾出现过管道压力出定值20％以上。为此，我们同外方一起商讨风机保护措施，在软件程序上增设自动保护功能。当由于突然故障使负荷增至120 kPa并持续10 s，风机便自动跳闸报警。增设这一功能以后，确保了输送风机在限定的范围之内运行。

3．3　压力趋势监控
压力趋势图能实时反应压力变化，分析压力趋势走向，帮助我们监控系统的运行状况，以免在限峰值边界附近波动。外方在设计中没有考虑这一因素，故在Control－View软件选件中没有配置这一功能的软件包，以至对突发故障所致的压力突然增高，无法用数据记录其原因及时间。外方在前期排空清管设定值为38 kPa。实际运行中，特别是省煤器至一电场排灰这一段，经常出现堵灰现象。中方工程技术人员向外方提出这个问题，外方开始不相信，将排空清管这一设定值改为45kPa，吹扫2 min。看上去是解决了堵灰问题，实际上管道仍有积灰现象，影响出力。经过几次试验，外方修改了原程序，改变了排灰顺序，延长了吹扫时间，并在1、2、3、4号炉增加了实时压力趋势图。

3．4　双机热备通讯
双机热备的主要目的是考虑电站的特殊性。希望当主控机发生故障时，另一台热备机能无扰动地自动切换上去，代替主控机工作，**系统运行。从主机配置来看是没有问题的。但在软件设置及组态上，外方的设计也是有问题的。在通讯热备用程序的编写中未组态好，以至在1号炉调试中无法完成这一功能。后来还是中方技术人员会同PLC中国代理商的GTS人员一起会诊才找出其症结。建议今后在系统设计时，特别是编写程序时对这一功能特别考虑。

3．5　系统通讯抗干扰
程控系统中，远程通讯的抗干扰问题一直是困扰工程技术人员的天敌。书本上提及的大多是理论原则，而现场实际工况各有不同，故即使有成功的经验亦只能借鉴，而不能生搬硬套。因为其涉及到传输速率与阶误码率的问题，两者必然矛盾。综合平衡考虑其他因素，在满足系统PLC运行速度和内存容量的条件下，应尽量采用软件抗干扰设计。其主要方法是数字滤波、睡眠模式、定时器、指令冗余、标志判断。上述几种方法应根据不同的工艺和要求，分别对硬件、软件进行进，找出干扰因素的起源，选择有针对性的抗干扰措施。在实际应用中，我们对硬件采取了一些保护措施：
（1）是将通讯电缆与动力电缆、信号电缆分设隔离；
（2）其次在通讯电缆的连接处加装金属保护套管；
（3）再次是计算机系统设置立接地。

这样基本上了干扰信号，从而**系统通讯、稳定、运行。

4　稀相除灰系统及PLC的设计改进方向
下面提出新系统设计与改进的几点建议。
4．1　系统出力计算
输灰系统采用间断输送方式运行，系统出力按200％冗余设计。若有水力除灰作备用，系统出力可以按120％～150％冗余设计，给检修、维护留有足够的时间。
系统出力、系统阻力、灰气比、当量长度、送风量在参照国外技术的基础上，应根据燃烧煤种变化的实际工况，通过模拟试验结合现场试验不断加以总结，形成我国自己的设计计算方法。确保设备选型数据的准确性，使所选设备与系统完好地匹配，以**整个系统设计合理与运行。

4．2　远程通讯
电厂灰库区域的自然环境一般比较恶劣，附近还有许多场源、电磁噪声等干扰因素，DH＋单缆通讯（冷备用通讯电缆）不适应中国电厂的运行环境，所以都要求双缆热备通讯，以防突发故障。远程站采用主－从通讯方式，当就地出现故障时，从站没有在线控制能力，要返回主站寻找故障，在实际应用中，给检修判断故障带来许多不便。
主控PLC与远程站的设置应改用ControlNet网络双缆热备通讯，增加PLC－5／20主机，改适配器通讯主－从方式为令牌环方式。该网络具有遥控输入／输出的功能和5 Mb／s的数据信息传输能力（DH＋通道）。高通数据用于改进输入／输出信息和PLC的联锁功能；ControlNet网络媒介预选件还能提供的系统潜能。安装双缆可以防止网络失误、线路断裂、节点丢失或外部声源的干扰等。该网络还可帮助用户确信所需的确定性和重构性，只要相应的设备和各模拟卡，该软件可对其提供反馈，对控制系统进行严密的控制，真正从根本上解决远程通讯中所出现的问题。

4．3　机电接口
国内的6 kV开关触点为常开形式，而国外采用负逻辑设计与国内正好相反。故在1号炉调试时，风机经常跳闸、启动失败，一直查不出这个原因，后经中方技术帮助查找，解决了这一问题。希望以后设计时应考虑系统接口的问题。对于用6 kV电动机控制的输送风机，应设计系统联锁保护，为确保风机运行，设计风机低压及压保护。建议在今后的设计中采用智能马达控制或变频调速技术。机电接口是整个除灰系统设计中一个十分关键的部分，它的成功与否将直接影响整个系统动力源的输送。

4．4　信号联锁
对参予系统联锁的模拟量信号（如4～20mA，0～5 V），为确保万无一失，除了在硬件上采取必要的保护措施以外（如加装屏蔽电缆，动力、信号电缆分层走向），为防止数据漂移，还要在软件设计上增加抗干扰措施。为提高该系统综合抗干扰能力，可改用总线系列（PROFIBUS—PA）或智能传感器，这种总线专为过程自动化而设计，它可使传感器和执行器接在一根共用的总线上，甚至在本征领域也可接上。

4．5　输出模块
220 V交流输出模块至直接驱动负载，不带隔离继电器，容易受瞬时电流冲击而损坏模块。可改用隔离输出方式，立设置电气控制回路，保护模块，确保程控系统的连续运行。对气锁阀所有的电磁阀均应带手动按钮，以备检修时试验用。

4．6　高料位出灰
原设计中有集灰斗程序高料位出灰这一功能。但在实际的程序中，集灰斗的料位高（满仓）时仅起报警作用，等该满仓的这一列出灰完毕，再由人工干预，或旁路其他灰斗，等其他电场除灰结束后再回来单清这一列灰斗的集灰，这等于高料位仅起报警作用，没能出灰。该功能不适用于稀相除灰系统，选电容式料位计且探头上粘灰，会产生误报警。许多电厂现在已经将其拆除，在集灰斗上选用何种物位检测装置加合理值得大家思考（核辐射料位测量具有穿透力强，反应速度快等优点，适合集灰斗这种场合的使用，但对人体危害大，使用受到限制，故不宜选用）。

4．7　灰位测量
灰库是暂存飞灰的后区域，由于它类似一个大密封容器，库内存在着压力偏大、温度偏高等恶劣因素。监测灰库灰位变化有助于整个系统正常的排放。因此灰位检测成为其关键部分，而该系统配置美国BINDICATOR的YO—YO重锤式料位计。其精度及输出信号与计算机的标准接口是能够满足要求的。但其使用范围受到一定条件的限制，尤其不适应密封灰仓的测试，经常发生断锤、埋锤的现象。为此，我们对1号／2号细灰库的料位计进行过改进，改用美国PRINCO的L3610型射频导纳式料位计。据介绍，其探由TWFLE材料特制而成，对于灰仓内的粉尘飞扬没有影响，且具有拆卸方便、安装灵活（即一次仪表坏，不影响探）等优点。但从应用情况来看并不理想，经过一段时间的试验使用，我们发现有严重的数据漂移，甚至在显示上出现“死”数据的现象。
这是一个困扰人们已久的问题，令当今物位测量制造商十分棘手。传统的电容式、重锤式测量仪表或多或少都存在一定的问题，特别是对水泥结构的密封粉仓的灰位测量都不够理想。为此，我们也在积寻找加合理、适应灰库工况运行的灰位检测装置。据说近日已有采用微波相位跟踪原理的测量仪器问世，另外还有加拿大MILLTRONICS公司已推出抗粉尘的声波测量仪器，测量范围在15 m左右，且有海外电厂600 MW机组应用实例，是否符合中国电厂要求，还有待进一步考察。

4．8　保护装置
增加主控系统与远程站通讯突然失电时的保护措施，改进主控机与远程站的电源配置，加装UPS电源应急装置，使突发故障时数据不至丢失。设置系统大连锁的紧急按钮，如遇到特殊紧急情况，甚至危及人身时，应停止系统运行。

4．9　开放网络接口技术
新设计的PLC控制系统设计应留有与其它DCS网通讯，或由PLC立组成的分散控制系统（电厂外围辅机程控系统，如排渣、化水、输煤、油库、循环泵等）网络通讯的接口。

5　结束语
从目前国内技术看，实现2×300 MW机组除灰系统及PLC设计国产化是可行的。其问题是解决除灰系统工艺流程中的难点（如灰气比、传输距离、堵灰、系统出力等）。借国内电站大机组建设的机会，选几家有经验的外商或引进系统工艺、计算模式、制造技术加以比较，重新定位国内发展除灰技术的起点，为我国的电力环保工业跨越新的高度提供广阔市场