西门子一级代理商-电源总代理商代理

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1 引言

电厂出灰系统是热电厂的一个重要系统。近几年灰渣利用率越来越高,同时干式出灰系统具有节约水资源、保护环境等特点，因此目前电厂出灰多采用干式出灰系统。在干式出灰系统中，工况恶劣、控制点数多。传统的控制系统由于抗干扰能力弱、性差、效率低，达不到预期的控制目标。而可编程逻辑控制器(PLC)的抗干扰能力强、性高，选用可编程控制器(PLC)用于某热电厂锅炉干式出灰系统可以显著提高工程的实用性。

2 工艺流程及控制要求

2.1 系统工作流程

某热电厂共有八台锅炉，每台锅炉包括三个电场集尘装置，每个电场包括一组(两个)仓泵，每个仓泵附近配置一个就地控制箱,利用控制箱盘面上的手动开关，可以对现场阀门进行手动操作和现场调试。下面以单个仓泵为例来说明具体的工艺流程。

锅炉烟气中的灰尘通过电收尘收集后落入灰仓，灰仓下部安装有仓泵，灰经输灰管进入仓泵。在自动控制运行工况下，具体工艺流程为:仓泵内无灰时，打开透气阀→延时5s→开进料阀→延时5s→当仓泵进料量达到设定值(时间/重量/人工)时→料位信号到→关闭进料阀→延时5s→关闭透气阀→此时判断母管压力是否到位/判断灰管压力是否到位/判断在此系统中没有其它仓泵出灰，所有条件满足→打开出料阀→延时5s→打开一次气阀→延时5s→打开二次气阀1min后→检查灰管压力，当灰管压力设定值时→关闭一次气阀→延时20s后→关闭二次气阀→关闭出料阀完成一次出灰循环。

当发生出灰管路堵塞时，系统设置了排堵阀，通过负压反抽来疏通出灰管路。关闭一次气阀后，延时20s后关闭二次气阀。目的是保出灰管路畅通，避免发生管路堵塞。每台仓泵的出灰系统如图1所示。

图1 出灰系统流程示意图

图2 出灰控制系统图

图3 操作画面

1 引言

PLC由于具有功能强、程序设计简介，维护方便等优点，特别是高性、较强的适应恶劣工业环境的能力，已被广泛应用于自来水行业。但由于现场环境条件恶劣、湿度高、以及各种工业电磁、辐射干扰等，会影响系统的正常工作,因此重视工程的抗干扰设计。

水厂应用中的PLC所受的干扰源主要有电源系统引入的干扰、接地系统引入的干扰和输入输出电路引入的干扰三类。如果PLC的干扰问题解决得不好，系统将无法运行，将会影响到正常供水。因此，有必要对PLC应用系统中的干扰问题进行探讨。主要本文分别讨论PLC的三种抗干扰技术。

2 抗干扰的技术对策分析

为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施，其中，硬件抗干扰是基本和重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制和干扰源，切断干扰对系统的耦合通道，降低系统对干扰信号的敏感性。

2.1 电源系统引入的干扰

电网的干扰，频率的波动，将直接影响到PLC系统的性与稳定性。如何抑制电源系统的干扰是提高PLC的抗干扰性能的主要环节。

(1) 加装滤波、隔离、屏蔽、开关稳压电源系统。

设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从电源线传导到系统中，使用隔离变压器，注意:屏蔽层要良好接地;次级连接线要使用双绕线(减少电线间的干扰)，隔离变压器的初级绕组和次级绕组应分别加屏蔽层，初级的屏蔽层接交流电网的零线;次级的屏蔽层和初级间屏蔽层接直流端。

为了抑制电网大容量设备起停(如送水泵等)引起电网电压的波动，保持供电电压的稳压，可采用开头稳压电源。

2.2 抑制接地系统引入的干扰

PLC系统分为逻辑电路接地和功率电路接地，有共地、浮地及机壳共地和电路浮地等三种方式。一般采用控制器与其它设备分别接地方式，接地时注意:接地线尽量粗，一般大于2mm2的线接地;接地点应尽量靠近控制器，接地点与控制器之间的距离不大于50m;接地线应尽量避开强电回路和主回路的电线，不能避开时，应垂直相交，应尽量缩短平行走线的长度。

实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段，良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。

2.3 抑制输入输出电路引入的干扰

为了实现输入输出电路上的隔离，近年来在控制系统中光电耦合得到广泛应用，已成为防止干扰的有效措施之一。光电耦合器具有以下特点:，由于是密封在一个管壳内，不会受到外界光的干扰;其次，由于靠光传送信号，切断了各部件电路之间地线的联系;三，发光二管动态电阻非常小，而干扰源的内阻一般很大，能够传送到光电耦合器输入输出的干扰信号就变得很小;四，光电耦合器的传输比和晶体管的放大倍数相比，一般很小，远不如晶体管对干扰信号那么灵敏，而光电耦合器的发光二管只有在通过一定的电流时才能发光。因此，即使是在干扰电压幅值较高的情况下，由于没有足够的能量，仍不能使发光二管发光，从而可以有效地抑制掉干扰信号。

由于光电耦合器的线性区一般只能在某一特定的范围内，因此，应保证被传信号的变化范围始终在线区内。为了保证线性耦合，既要严格挑选光电耦合器，又要采取相应的非线性较正措施，否则将产生较大的误差。

(1) 光电耦合输入电路如图2所示。其中图2(a)、图2(b)用的较多，高电平时接成形式，低电平输入时接成形式。图2(c)为差动型接法，它具有两个约束条件，对于防止干扰有明显的优越性，适用于外部干扰严重的环境，当外部设备电流较大时，其传输距离可达100~200m，图2(d)考虑到COMS电路的输出驱动电流较小，不能直接带动发光二管，所以加接一级晶体管作为功率放大，需要注意的是图中发光二管和光敏三管应分别由两个电源供电，电阻值视电压高低选取。

1 引言

生产微细滑石粉、微细碳酸钙粉的某一化工厂，其粉体生产线中的矿粉的分离、运输、收集、整理、打包出货等是通过多台电机、各种电磁阀、运输带的顺序开启来实现的。工厂过去采用的是人工值守，需要工作人员就近启停机器，而且要按照一定的操作顺序进行，增加员工的劳动强度。由于生产规模的扩大及改善员工工作环境的需要，原有设备已不能满足需要，增加生产设备，同时对原有生产线设备进行改造扩充。可编程控制器(PLC)由于具有了体积小巧、易于设计新、调试方便、简化线路、性高等优点，为各种生产线自动化设备提供的控制方案。因此在本生产线自动化控制改造中，采用PLC来实现原有设备的改造扩充及对新增设备的自动化控制。

2 生产线工艺设备描述

控制系统包括原有生产线及新增生产线，使用PLC在完成新生产线控制的同时还要与原有生产线进行兼容控制，原有设备的一些动作信号要与新设备进行连锁控制，在新生产线中，用分离机分离矿颗粒，通过输灰机完成粉料的输送处理，用转饲机进行粉料的混合，后螺运机对粉料完成提升、分类收集、运送等处理。

在本次PLC改造应用控制系统中，PLC除了控制原有的8个袋滤集尘阀的定时顺序工作，新增加控制2套输灰机控制系统、分离机3台(15HP)、风车1台(100HP)、螺运机2台(2.2kW)、转饲机1台(3.5kW)、2位5通电磁阀及各种仪表若干。从提高工厂供电电网的功率因素及节电方面考虑，采用变频器对生产线上长期运行的各个电机进行变频驱动控制，并且在变频器电源进线端加装进线三相交流电抗器，用于减少电机启动时对电网冲击。PLC接收变频器的故障信号及其他反馈信号，控制电机的启动停止及各电磁阀的开闭动作来完成对整个设备的自动化控制功能。

3 PLC型号配置及控制对象

根据控制功能要求，需要对设备进行各种逻辑、顺序、过程控制，包括对设备的手自动控制、各种报警输入、输出，信号反馈等的多层控制等，对PLC的输入输出的点数要求较多。其中，PLC控制的输入信号包括:操作台的启停按钮、压力表的高低压反馈信号、各个电机运行反馈信号、转速表高低速反馈信号、各种故障输入信号等共42个输入点;PLC控制的输出信号包括:各个电机、电磁阀、变频器、状态指示输出等共38个输出点。本系统中采用三菱MELSEC A系列中的A1SH CPU模块及其扩展I/O模块，包括1个A1SHCPU、1个电源模块A1S61PN、4个继电器型输入模块A1SX20、3个继电器型输出模块A1SY10，1个连接底盘A1S38B(8 Shots)等。三菱A1S系列PLC配置的如图1所示，所控制的主要对象见附表所示。

前言

可编程控制器（PLC）由于其运算速度高、指令丰富、功能强大、性高、抗干扰性强而广泛应用于各种工业控制部分，在智能现场控制系统中，选用PLC作为控制器是十分有效的。本文以汽车传动轴防尘罩的检测为背景，着重讨论一种基于PLC控制的模拟汽车传动轴防尘罩实际运行环境的高低温试验箱控制系统的研制。

汽车传动轴防尘罩的作用是防止灰尘、杂质等进入前轮传动轴的连接处，同时也防止高温润滑油从中溢出。根据有关规定，本系统要求防尘罩在2500转/分下保持其的断裂延展特性，在－60～150℃下，能通过1～6千万次循环试验。在此情况下，我们受委托对汽车传动轴防尘罩高低温试验箱进行改造，以工控机为人机接口，采用PLC程序控制系统。

1、系统功能分析

传动轴防尘罩温度试验的基本要求是：在规定的温度下，以一定的转速运行一定的时间。交替设定温度、转速及时间（多为4组）循环一定次数构成一个测试阶段。测试过程多可设4个阶段，每个测试阶段的循环次数由测试员现场设定。实验中主要控制量有试验箱内温度（-60～150℃）、传动轴转速（0～1500rpm）、固定角及滑动角角度、测试时间（1～60000分）及阶段循环次数。测试过程要求调整固定角及滑动角的角度、启动温度控制系统使温度逐步达到设定值、使传动轴在设定的转速下运行规定的时间。现场设定不同的条件交替测试，循环一定周期。

根据测试要求，系统应具有手动，自动操作功能。手动操作时，操作人员可以直接控制电机、压缩机、加热器等设备的启停，进行设备维修，调试和试验等；自动操作时，测试装置自动完成整个测试过程。另外，控制系统还应具有完善的保护功能以保护人员及设备。任何时候都可以强行停止测试。若测试过程因故障原因终止，需要记录故障原因及测试进展状况。

2、控制系统的设计与实现

2.1 控制系统硬件结构设计

本系统人机界面部分采用闽台研华公司生产的奔腾机，软件部分采用Delphi编程，在系统中协调控制，打印输出，过程值显示，控制部件为OMROM的可编程控制器，它负责各控制系统所需要的各种逻辑控制和运算。被控对象有变频调速系统和温度系统。变频调速由日本安川公司生产的变频器驱动传动轴电机，使传动轴保持一定的转速。温度控制系统是一个典型的闭环控制系统，温度测量元件为铂电阻，由PLC控制电加热器及压缩机，实现加热或制冷。加热系统由三个电加热管组成，制冷系统由两级压缩机组成，其通断由PLC控制。

为实现检测控制要求，本系统采用日本立石(OMRON)公司CPM2A-40CDR-A的PLC作为主控单元。其输入点数为24点，输出点数为16点。该PLC具有体积小，重量轻，运行，保护方便等特点。系统除了基本的开关量的输入/输出外，还配有模拟量的输入/输出扩展单元。模拟量输入单元用于接收Pt100热电阻温度信号，模拟量输出单元控制变频器输出频率，实时全部模拟信号，进行工程量转换，并与设定的上下值比较，开关量单元用于控制电机的启停，故障的报警等。 PLC的I/O分配和功能如图1所示。

图1 I/0分配与功能图

图2 温度控制系统电路图

1 引言

转炉上料系统负责给转炉的辅原料高位料仓、铁合金中位料仓、铁合金炉后料仓及LF炉精炼料仓提供各种合格的冶炼辅料，满足炼钢过程中造渣、脱氧、合金化及成分微调、炉外精练的需要。

2 上料系统工艺简介

上料系统包括辅原料和铁合金上料系统两套上料设备组成，系统设计的任务就是要求充分利用辅原料、铁合金两套上料系统设备，完成辅原料A1、A5流程及铁合金A2、A3、A4、A6、A7、A8流程的操作。在自动化功能上要实现各流程皮带机的手动、自动、非常手动和现场本地操作四种运行方式和卸料小车的自动准确定位、振料机的自动启动停止，为此需要在卸料小车、皮带机、振料机等流程设备存在的相互连锁关系基础上，以清料时间为基础实现单程的顺起、顺停及换料操作，为了避免不必要的皮带机停止操作，以提高上料系统运行效率，需要实现辅原料A1、A5流程之间及铁合金A2、A3、A4、A6、A7、A8流程之间的转流程操作。各流程主要设备逐项介绍如下。

2.1 辅原料上料系统

(1) A1:地下料仓振料机FVF01-FVF08;辅原料上料皮带机FBC01-FBC03;辅原料卸料小车FXC1;辅原料高位料仓FGC01-FGC10、FGC201- FGC210、FGC301- FGC310

(2) A5:石灰窑输送皮带机;辅原料上料皮带机FBC02-FBC03;辅原料高位料仓FGC01-FGC10、FGC201-FGC210、FGC301-FGC310

2.2 铁合金上料系统

(1) A2:铁合金地下料仓振料机TVF01-TVF14;铁合金上料皮带机TBC01-TBC03+TBC04正转、TBC04T推杆正限位+TBC05;铁合金中位卸料小车及推杆TXC1、1TXC1T1T、1TXC1T2T;铁合金中位料仓:TZC01- TZC06、TZC201-TZC208、TZC301-TZC308

(2) A3:铁合金地下料仓振料机TVF01-TVF14;铁合金上料皮带机TBC01-TBC03+TBC04正转、TBC04T推杆反限位+TBC06-TBC07;铁合金炉后卸料小车及推杆TXC2、TXC2T;铁合金炉后料仓:LHC01-LHC06、LHC201-LHC206、LHC301-LHC306

(3) A4:铁合金地下料仓振料机TVF01-TVF14;铁合金上料皮带机TBC01-TBC03+TBC04反转;1#精炼上料皮带JBC01;1#精炼铁合金卸料小车及推杆:1JXC1、1JXC1T;1#精炼料仓:SBN01-SBN16

(4) A6:石灰窑输送皮带机;铁合金上料皮带机TBC02-TBC03+TBC04反转;1#精炼上料皮带JBC01;1#精炼铁合金卸料小车及推杆:1JXC1、1JXC1T;1#精炼料仓:SBN01-SBN16

(5) A7:铁合金地下料仓振料机TVF01-TVF14;铁合金上料皮带机TBC01-TBC03+TBC04正转、TBC04T推杆正限位+TBC05;2#精炼上料皮带2JBC01;2#精炼铁合金卸料小车及推杆:2JXC1、2JXC1T;2#精炼料仓:JGC01-JGC216

(6) A8:石灰窑输送皮带机;铁合金上料皮带机TBC02-TBC03+TBC04正转、TBC04T推杆正限位+TBC05;2#精炼上料皮带2JBC01;2#精炼铁合金卸料小车及推杆:2JXC1、2JXC1T;2#精炼料仓:JGC01-JGC216

其中A1和A5流程之间以及A2、A3、A4、、A6、A7、A8流程之间的共用皮带机很多，如何实现在不停共用皮带机的条件下，各流程的正常切换操作是上料系统实现自动化的关键。

3 程序设计的主要工艺依据

3.1 外部控制

(1) 皮带机要求顺着到所上料仓的上料方向逆起顺停。
(2) 皮带机控制从属于流程选择方式:自动、手动、非常手动。
(3) 当皮带工作机在自动方式时，振料机、卸料小车及推杆根据需要可以工作在手动或非常手动方式。
(4) 进行换料种、转流程操作时，卸料小车及流程都要选择自动方式，而振料机可以根据需要工作在自动或手动、非常手动方式，只有在自动和手动方式下振料机和所上的料仓之间有连锁关系, 以免因操作失误造成混料。

3.2 连锁控制

(1) 振料机在自动、手动、非常手动等上位操作方式下，只要振料机下的皮带机未运行，振料机不运行。
(2) 当所设定的上料重量完成后，振料机自动停机。
(3) 振料机在自动、手动操作方式下，当所选择的上料料仓到达高料位或高高料位时，振料机自动停止。
(4) 无论皮带机在什么操作方式，只要所选择的上料料仓到达高高料位，皮带机都执行急停操作，但经操作工确认后可以继续启动皮带机清料，以便清空皮带上的余料，为下次上料做好准备。

4 控制系统设计

4.1 硬件配置设计

为了实现以上功能，我们采用了施耐德公司的QUANTUM系列PLC, 包括一个本地的16槽机架，一个16槽远程机架, 一个16槽扩展机架，由于上料系统所涉及的设备分布较为分散，按照常规的电气设计，从现场设备到PLC的信号模块将需要很制电缆，无论给电气施工还是维护都带来很多不便，为此我们采用了TURCK公司的PROFIBUS DP远程I/O模块，解决了现场设备信号的传输问题