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1 引言
随着水电厂“无人值班”(少人值守)工作的不断开展，以及电力体制的改革，对水电厂的自动化技术提出了高的要求。计算机技术、信息技术和现场总线技术的飞速发展给水电厂自动化系统无论在结构上还是功能上，都提供了一个广阔的发展空间。水电厂自动化系统应该成为一个集计算机、控制、网络以及多媒体为一体的综合系统。
当前，计算机监控系统一般采用全分布、开放式结构，设电厂级和现地控制单元级(注:Local Control Unit，在本文中均以LCU表示),其系统结构原理如图1所示。

图1 水电站自动化系统原理与结构图
LCU主要是就地对机组运行实现监视和控制，一般布置在发电机附近，是计算机监控系统较底层的控制部分。原始数据在此进行采集，各种控制调节命令后都在此发出，因此LCU可以是整个监控系统中重要的、对性要求很高的“”控制设备。LCU按照结构和配置来分，可分为单板机—总线型结构LCU、以可编程控制器为基础的LCU、智能I/O模件配工业实时网构成的LCU等三种，
本文以选用了功能优越、的MB80 PLC作为电站LCU控制。并以此对MB80 PLC的功能特点和MB80 PLC在水电厂自动化系统中的系统结构、功能和应用作一些探讨。

2 MB80 PLC功能及特点
MB80系列PLC是南京南瑞集团公司开发的MB系列可编程逻辑控制器家族中的中、产品。该产品采用了工业控制领域的一系列新成果和新思想，生产过程中采用电子生产工艺。
2.1 MP80 PLC硬件主要特点
(1) 主控模块CPU MB80 CPU采用486或Pentium等工业微处理器，具有强大的数据处理能力、运算能力及通讯处理能力;软件采用实时多任务的嵌入操作系统;支持以太网。
(2) I/O模块全部智能化。模块自身具有数据处理及自诊断功能，模块运行出现故障时能够自动复位并重新启动;另一个优点是所有I/O模件均支持热插拨。
(3) CPU与I/O模件之间采用CAN现场总线网络，通讯速率快、抗干扰能力强，且易于扩展。
(4) 串口通讯功能强大。MB80串口通讯模件，立完成串口通讯任务，与CPU仅完成数据交换并单使用一路CAN网，与I/O模块CAN网分离，大大减轻了CAN网的通讯负担，且不占用CPU资源;该模件大支持8个串口(RS-232/485)，每个串口均可立编程。
(5) 开出模件动作，具有输出保护功能:每组输出都有保险丝保护，过载时能够自动保护模块;密码锁功能:每路输出均采用密码锁功能，确保不会误动及拒动。
(6) MB80 PLC具有灵活的配置,典型的配置一般包括:
●某一型号CPU;
●模块插箱(多可扩展7个);
● I/O模块;
●电源模块。
另可选配:
●以态网通讯模块;
●串口通讯模块;
●同期模块;
●其它特殊功能模块。
由以上的配置可组成:双机双网系统、单机双网系统、单机单网系统。
(7) MB80 PLC可方便地与其它设备或系统接口
●控制对象;
●软件、上位机系统;
●需串口通讯的智能设备;
●GPS时钟;
●触摸屏等人机界面。
2.2 MP80 PLC编程软件主要特点
编程软件MBPRO为MB80 PLC提供了方便、友好的编程环境。MBPRO为全中文操作菜单，符合bbbbbbs操作习惯，易学易懂。
(1) 项目管理采用树型结构，通过目录树可以查看硬件配置，子程序及流程;
(2) 两种编程语言:梯形图和流程图;
(3) 直观的在线监视功能，支持在线修改;
(4) 方便的流程在线调试功能，流程图调试支持自动执行、调试执行及单步执行;
(5) 便捷的数据库在线查询功能，在线可查询及强制测点值，可查询SOE事件及流程报警信息;
(6) 支持中文注释;

(7) 窗互编程软件直观方便。具体包括菜单栏、系统工具栏、梯形工具栏(或流程工具栏)、目录栏、信息栏、状态栏和编辑区，所有界面及操作均为全中文方式，简单、易学、易操作。

●系统工具栏是把操作或编辑过程中经常用到的一些功能以图标的方式放置在编辑区的上方，便于操作起来方便。它们所实现的功能通过菜单栏操作都可以实现。梯形工具栏是将菜单栏“梯形”中的部分操作和功能模块以图标的形式放在编辑区的上方，便于编写梯形程序时使用。
●流程工具栏是将菜单栏“流程”中的部分操作和功能框以图标的形式放在编辑区的上方，便于编写流程时使用。
●目录栏是将整个文件以树型目录的形式进行管理。它分为三个部分:硬件配置、梯形图和流程图。
●信息栏可以查询或修改所有基本I/O测点和虚拟测点(寄存器、定时器、计数器、变量)的信息，包括其测值及各种属性，通过信息栏下排的按钮可以在各种测点之间切换。
●状态栏位于屏幕的下方。状态栏右侧依次为强制标记、PLC图标、在线/离线标记。状态栏左侧指示系统工具栏和作图工具栏的操作内容，例如，将鼠标指向系统工具栏的图标，状态栏会显示“建立新文档”，表示鼠标按下后执行的操作将是建立一个新的文件。
3 控制LCU系统实现及功能
3.1 配置与结构设计
本文以MB80 PLC在四川洪坝水电站LCU的实现为工程背景进行讲述。该水电站位于四川省石棉县境内，电站装机为二台50MW的水轮发电机组，多年平均发电量5.088亿kW·h，保出力22.22MW。此电站选用了性价比较高的MB80 PLC作为电站现地控制级主控单元。LCU主要实现数据量采集(数字开关输入量、模拟输入量、温度输入量等)、设备控制(数字开出量等)、数据通讯(串口通讯、以太网通讯)、人机界面等功能。具体控制结构如图2:

图 2 机组LCU系统结构图

在系统配置中，主控单元主要由智能CPU、智能开关量输入输出模件、温度量输入模件、模拟量输入模件、智能通讯模件组成。
主控单元配置方案如图3所示。

图3 MB80 PLC配置方案图

3.2 控制系统CPU611
该CPU自带100Mbps以态网口，支持TCP/IP MODBUS协议，可与后台计算机通讯，从而实现后台对对LCU的监控功能，它们之间的通讯选用光缆作为通讯介质，这样能提高系统的抗干扰能力和速度;配置的32M电子硬盘，32M内存;提供大开入/开出点数为2048/2048，模拟量点数为1024点;除了能提供位、字寄存器外，优点是提供了变量寄存器V，在PLC编程中可以根据需要灵活地定义变量的个数(大1024)、维数、类型等;CPU提供两个串口，均支持MODBUS协议，在本工程中其中一个串口与触摸屏连接，使触摸屏可以监视PLC采集到的数据，也能控制操作现场设备。
3.3 为串口通讯模块CPM418
该模块立完成串口通讯任务，与CPU仅完成数据交换且单使用一路CAN网，不占用CPU资源，与I/O模块CAN网分离;共有8个RS-232口，每个串口均可单编程，编程语言为C;能够根据实际需要灵活地与其它智能设备通讯。在本工程中，串口1采用MODBUS协议与交流采集装置通讯;串口2、3、4分别与调速器、励磁、机组油压装置通讯;这样PLC通过CPM418的各个串口各个装置的数据信息，也可以对相关装置发控制命令。针对水电厂被控制对象分散的特点采用串口通讯方式将分散在现场的智能I/O、智能控制器连成一体，提高了系统的自治性和性，节省了大量的信号电缆和控制电缆。
3.4 SOE型32点中断开入量模件IIM214
模块每个测点都具有SOE事件顺序记录功能，输入信号发生变位时能自动交变位信息及动作时间送至CPU，事件分辩率可达1ms，能准确分辨出信号动作的先后次序，准确分析设备状态。DIM214、DOM214分别为32点开入量、开出量模件;TIM212、AIM212分别为温度量、模拟量输入模件。
所有输入模件均采用端配板，端配板与模件之间使用连接电缆，使连接，简便，占用空间少，减少了复杂的配线工作，方便维护及查找故障。

4 PLC软件设计
软件设计主要需完成数据处理、上位机及外部智能设备的通讯和.水轮机组及其辅助设备的控制两大功能。对于项可以用PLC传统语言—梯形图编写，对于二项，若要用梯形图编写则是一项逻辑简单但编写复杂的事情，但MBPro编程软件的流程编程语言则很好地解决了这一问题:目前国内设计院或用户提供的顺序控制流程或设备操作闭锁条件都是用梯形图的形式来表示，MBPro编程软件的流程编程语言即是基于上述情况所开发的一种新型编程语言。它采用面向对象的方法，提供了直观的、交互的编程方式来生成顺序控制程序。对顺序控制来说，它是一个为自然的语言，只要用流程图组态出一个控制的全过程，那么相应的控制程序已完成。采用流程图与梯形图结合的编程方法则可以完成非顺序控制等复杂流程

1  引言
传统的生活及生产供水的方法是通过建造水塔维持水压。但是，建造水塔需要花费财力，水塔还会造成水的二次污染。那么，可不可以不借助水塔来实现恒压供水呢？当然可以，但是要解决水压随用水量的大小变化的问题，通常的办法是:用水量大时，增加水泵数量或提高水泵的转动速度以保持管网中的水压不变，用水量小时又需做出相反的调节。这就是恒压供水的基本思路。交流变频器的诞生和PLC的运用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。

2  恒压供水控制系统的基本控制策略
采用电动机调速装置与可编程控制器(PLC)构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力，系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，其差值输入CPU运算处理后，发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速，从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。恒压供水就是利用变频器的PID或PI功能实现的工业过程的闭环控制。即将压力控制点测的压力信号(4－20ｍＡ)直接输入到变频器中，由变频器将其与用户设定的压力值进行比较，并通过变频器内置PID运算将转换为频率调节信号调整水泵电机的电源频率，从而实现控制水泵转速。
供水系统选用原则水泵扬程应大于实际供水高度，水泵流量总和应大于实际大供水量。

3  恒压供水系统的基本构成
恒压供水泵站一般需要设多台水泵及电机，这比设单台水泵电机节能而。配单台电机及水泵时，它们的功率足够大，在用水量少时来开一台大电机肯定是浪费的，电机选小了用水量大时供水量则相应的会不足。而且水泵与电机维修的时候，备用泵是必要的。而恒压供水的主要目标是保持管网水压的恒定，水泵电机的转速要跟随用水量的变化而变化的，那么这就是要用变频器为水泵电机供电。在此这里有两种配置方案，一种是为每一台水泵电机配一台相应的变频器，从解决问题方案这个比较简单和方便，电机与变频器间不须切换，但是从经费的角度来看的话这样比较昂贵。另一种方案则是数台电机配一台变频器，变频器与电机间可以切换的，供水运行时，一台水泵变频运行，其余的水泵工频运行，以满足不同的水量需求。
如图为恒压供水泵的水的构成示意图1。图1中压力传感器用于检测管网中的水压，常装设在泵站的出水口。当用水量大时，水压降低;用水量小时，水压升高。水压传感器将水压的变化转变为电流或电压的变化送给调节器。

图1     恒压供水泵的构成 
调节器是一种电子装置，它具有设定水管水压的给定值、接受传感器送来得管网水压的实测值、根据给定值与实测值的综合依一定的调接规律发出的系统调接信号等功能。调节器的输出信号一般是模拟信号，4-20mA变化的电流信号或0-10V间变化的电压信号。信号的量值与前边的提到的差值成正比例，用于驱动执行器设备工作。在变频器恒压供水系统中，执行设备就是变频器。
用PLC代替调节器，其控制性能和精度大大提高了，因此，PLC作为恒压供水系统的主要控制器，其主要就是代替调节器实现水压给定值与反馈值的综合与调节工作，实现数字PID调节;它还控制水泵的运行与切换，在多泵组恒压供水泵站中，为了使设备均匀的磨损，水泵及电机是轮换的工作。如规定和变频器相连接的泵为主泵(主泵也是轮流担任的)，主泵在运行时达到频时，须增加一台工频泵投入运行。PLC则是泵组管理的执行设备。PLC同时还是变频器的驱动控制。恒压供水泵站中变频器常常采用模拟量控制方式，这需采用PLC的模拟量控制模块，该模块的模拟量输入端子接受到传感器送来的模拟信号，输出端送出经给定值与反馈值比较并经PID处理后得出的模拟量信号，并依此信号的变化改变变频器的输出频率。另外，泵站的其他控制逻辑也由PLC承担，如:手动、自动操作转换，泵站的工作状态指示，泵站的工作异常的报警，系统的自检等等。

4  PLC的模拟量扩展单元的配置和选型
4.1  PLC模拟量扩展单元的配置及应用
PLC的普通输入输出端口均为开关量处理端口，为了使PLC能完成模拟量的处理，常见的方法是为整体式PLC加配模拟量扩展单元。模拟量扩展单元可以将外部模拟量转换为PLC可处理的数字量及将PLC内部运算数字量转换为机外所需的模拟量。模拟量扩展单元有单用于模/数转换的，单用于数/模转换的，也有兼具模/数及数/模两种功能的。如用S7-200系列PLC的模拟量扩展模块EM235，它具有四路模拟量输入及一路模拟量输出，可以用于恒压供水控制中。
4.2  PLC系统的选型
系统共有开关量输入点6个、开关量输出点12个;模拟量输入点1个，模拟量输出点1个。如果选用CPU224的PLC，也需要扩展单元;如果选用CPU226的PLC，价格比较高，这样形成的浪费较大。因此参照西门子S7-200产品目录及市场价格可知选用的主机为CPU222一台，加上一台数字量扩展模块EM222，再扩展一个模拟量模块EM235。这样配置是为经济的。整个PLC系统的配置如图2所示:

图2     PLC系统的配置

5  电控系统的原理设计
电控系统的原理图包括主电路图、控制电路图及PLC的外围接线图。
5.1  主电路设计
如图3为电控系统的主电路图。三台电机分别为M1，M2，M3。接触器KM1，KM3，KM5分别控制电机M1，M2，M3的供频运行;接触器KM2，KM4，KM6分别控制电机M1，M2，M3的变频运行;FR1，FR2，FR3分别为三台水泵电机的过载保护的热继电器;QS1，QS2，QS3，QS4分别为变频器和三台水泵电机主电路的隔离开关;FU1为主电路的熔断器;VVVF为通用变频器。

图3     恒压供水系统主控电路
5.2  控制电路设计
图4为电控系统控制的电路图。SA为手动/自动转换开关，SA打在1的位置时候为手动控制状态;SA打在2的位置时候为自动控制状态;在手动运行时，可用按钮SB1~SB8控制三台电机的起/停和电磁阀YV2的通/断;自动运行时，系统在PLC程序控制下运行。

图4     控制电路图
图中的HL10为自动运行状态时的电源指示灯。对变频器的频率进行复位控制时只提供一个干触点信号，由于PLC为4个输出点为一组共用的一个COM端，而系统本身又没有剩下单的COM端输出组，所以通过一个中间继电器KA的触点对变频器进行复位控制。
图4中的Q0.0－Q0.5及.Q1.0－Q1.5为PLC的输出继电器触点。在此可以看到在检修是的控制原理和水泵在正常运行是的控制原理一样的，终是通过控制接触器的通与断来控制水泵的启动与停泵。
在PLC控制时候与检修时的控制大的区别是，PLC可以通过变频器来控制水泵的转速从而达到对水压的压力控制，而检修的目的是对机器的维护而不是控制水压，因此不必通过对其转速控制。

6  电控程序设计
6.1  泵站软件的设计分析
(1) 由“恒压”要求出发的工作组数量的管理
为了恒定水压，那么在水压降低时，需要升高变频器的输出频率，并且在一台水泵工作是不能满足恒压要求时，这时需要启动二台或三台水泵。这样有一个判断标准来决定是否需要启动新泵即为变频器的输出频率是否达到所设定的频率上限值。这一功能可以通过比较指令来实现。为了判断变频器的工作频率达到上限的确定性，应滤去偶然因素所引起的频率波动所达到的频率上限值的情况，在程序中应考虑采取时间滤波情况。
(2) 台组泵站泵组的管理规范
由于变频器泵站希望每一次启动电动机均为软启动，有规定各台水泵交替使用，那么多台组泵站泵组的投入运行需要有一个管理规范。在本次设计中控制要求中规定任意的一台水泵连续运行不得过3h，因此每次需要启动新泵或切换变频泵的时候，以新运行泵为变频是合理的。具体的操作时，将现运行的变频器从变频器上切除，并且接上工频电源加以运行，同时将变频器复位并且用于新运行泵的启动。除此之外，泵组管理还有一个问题就是泵的工作循环控制，在本设计中所使用的是用泵号加1的方法来实现变频器的循环控制即3加上1等于0的逻辑，用工频泵的总数结合泵号来实现工频泵的轮换工作。
6.2  程序的结构及程序功能的实现
根据可知，PLC在恒压供水系统中的功能比较多，由于模拟量单元及PID调节都需要编制初始化及中断程序，本程序可以分为三个部分:主程序、子程序和中断程序。
(1) 系统的初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，这样可以节省扫描时间。利用定时器中断功能来实现PID控制的定时采样及输出控制。初始化子程序流程框图如图5。在初始化的子程序中仅仅在上电和故障结束时用，其主要的用途为节省大量的扫描时间加快整个程序的运行效率，提高了PID中断的度。上电处理的作用是CPU进行内部继电器，复位所有的定时器，检查I/O单元的连接。

图5     初始化程序
(2) 主程序流程图如图6。其功能多，如泵的切换信号的生成、泵组接触器逻辑控制信号的综合及报警处理等等都在主程序中。生活及消防双恒压的两个恒压值是采用数字式方式直接在程序中设定的。生活供水时系统设定为满量程的70%，消防供水时系统设定为满量程的。本系统中的增益和时间常数为:增益 Kc=0.25，采样时间Ts=0.2s，积分时间Ti=30min。

图6     主控制程序
(3) 中断程序如图7，其作用主要用于PID的相应计算，在PLC的常闭继电器SM0.0的作用下工作，它包括:设定回路输入及输出选项、设定回路参数、设定循环报警选项、为计算内存区域、初始化子程序及中断程序。

图7     中断程序

7  结束语
恒压供水技术因采用变频器改变电动机电源频率，而达到调节水泵转速改变水泵出口压力，比靠调节阀门的控制水泵出口压力的方式，具有降低管道阻力大大减少截流损失的效能。由于变量泵工作在变频工况，在其出口流量小于额定流量时，泵转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长泵和电动机的机械使用寿命。实现恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，降低了人员的劳动强度，节省了人力。
水泵电动机采用软启动方式，按设定的加速时间加速，避免电动机启动时的电流冲击，对电网电压造成波动的影响，同时也避免了电动机突然加速造成泵系统的喘振。
由于变量泵工作在变频工作状态，在其运行过程中其转速是由外供水量决定的，故系统在运行过程中可节约可观的电能，其经济效益是十分明显的。正因为此，系统具有收回投资快，而长期受益，其产生的社会效益也是非常。
在实际应用中，采用PLC控制恒压供水，还能容易地随时修改控制程序，以改变各元件的工作时间和工作状况，满足不同情况要求。与继电器或硬件逻辑电路控制系统相比，PLC控制系统具有大的灵活性和通用性

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。
(2) 光电耦合输出电路如图3所示。为了得到和输入同相的信号，可以采用图3(a)形式。若要求输出和输入反相，可以接成图3(b)形式。当输出电路所驱动的元件较多时，可以加接一级晶体管作为驱动功率放大，其接法如图3(c)所示。有时为了获得好的输出波形，输出信号可经施密特电路整形。

1  引  言
在内燃机动力装置的船舶上，锅炉是船舶的重要辅机设备，主要产生蒸汽用于加热燃油、主机暖缸、驱动辅助机械及生活杂用。当前船舶机舱自动化的要求越来越高，锅炉的自动控制在实现舱中是的。但是目前我国船舶(特别在远洋渔船)上，虽有一定程度的自动化控制，但控制系统基本上是采用接触器—继电器系统, 系统线路复杂、性差、维护工作量大。为改造船舶设备，改善船员劳动强度，提高生产效率, 采用可编程序控制器来实现锅炉的自动控制, 可以使线路简单、性提高、维护方便且容易实现现场调试等。可编程序控制器控制系统的经济性能比接触器—继电器控制系统。

2  设备与工艺要求
本文主要针对的是船舶辅助燃油锅炉,其蒸发量一般为0.45-2.5t/h，蒸汽压力在0.3-0.7Mpa左右，但只要简单修改PLC程序就可以适用不同型号的船舶锅炉。船舶锅炉自动控制一般有以下几个环节:蒸汽压力自动控制，燃烧程序的自动控制，锅炉水位自动控制，保护与报警。
系统的全自动起动、停炉和故障事件处理，按照要求在PLC中编制用户程序，实现:给水、扫气、点火、燃烧等过程的全自动起、停控制。锅炉定期定时保养维护的自动提示和期不维护的系统自动闭锁。为配合燃烧，PLC在系统的起停运行中，根据控制要求自动起停风机电机和开闭风门完成扫气工序，并根据燃烧情况，控制风门的开闭大小。此外，风机电机故障、炉内压力限联锁、燃烧发生故障的联锁控制和报警处理，报警联锁等控制处理等也由PLC用户程序实现。
2.1  水位控制
采用水位计对水位进行检测，根据控制需要将3个水位(下限水位、下下限水位、上限水位)的3个开关量信号接入PLC，经PLC控制水泵电机，实现合适给水量的控制、低水位联锁、报警处理给水水泵电机故障时的联锁控制等，使系统全自动平稳地运行。
2.2  蒸汽压力控制
蒸汽压力通过压力传感器测量实现。水位正常时，如蒸汽压力在0.4-0.46Mpa时锅炉正常燃烧;当负荷减少时，蒸汽压力上升到0.46Mpa时锅炉停止燃烧;如故障蒸汽压力仍上升至0.49Mpa时，切断电源并发出报警;当蒸汽压力下降到0.4Mpa以下时锅炉重新点火燃烧。
采用压力传感器测量当前蒸汽压力，通过压力开关，信号接入PLC的两点开关量输入，或者用压力传感器测量通过变送器将信号接入PLC的一路模拟量输入，实现两级燃烧(大、小火)控制和压力上限保护及实时监视。
2.3  燃烧程序自动控制
燃烧系统的自动控制就是蒸汽压力的自动控制。汽压是燃烧自动控制的被控参数。对锅炉发出起动信号后，自动起动油泵和风机，并把风门调到大而不向炉膛油，用压缩空气大风量吹扫，即“予扫风”，以防止点火时发生“冷爆”。预扫气结束后自动把风门关到小位置，打开点火喷油电磁阀，喷入少量燃油;同时接通点火变压器进行点火。点火成功后，自动断开点火变压器，燃油电磁阀正常打开，进入正常燃烧。
2.4  自动保护和报警
按照要求在PLC编制中实现过水位保护、高水位保护、点火失败报警、燃烧熄火报警等。

3  系统设计
3.1  PLC选型及I/O分配
根据以上控制要求，船用辅锅炉控制系统采用ＦＸ2Ｎ-32ＭＲＰＬＣ，它是日本三菱公司的产品，具有运行速度快，功能强，提供的Ｉ／Ｏ点数为16/16，除实际使用外，有足够的余量供系统以后扩展。模拟块采用ＦＸ2Ｎ－4ＡＤ和ＦＸ2Ｎ-4ＤＡ。提供4路输入和输出。通信模块采用ＦＸ-232ＡＷＣ。
本系统PLC的I／O分配表如表1。
为了节能，锅炉控制系统中的给水、燃烧控制部分能采用变频器，那么整个锅炉的控制水平(如温度、压力、水位的控制精度)将可得到较大的提高，并且其节能效益是十分明显的，这点在很多的锅炉系统，特别是较大容量的锅炉控制系统中己得到证实，其明显的节能效益使得由于使用变频器带来的控制系统成本提高在短期内就可得到回收，所以我们设计的控制器在这方面作了改进，以适应不同的要求。
同时为了利用船舶主机排出的废气余热，在控制系统中加入了主机废气控制开关。

1  引言 
    无梭织机的主传动一般都采用高转矩三相交流电动机驱动，通过三角皮带和离合器来传动主轴和其它的机构，变速时换皮带轮，停车时采用制动装置。传统的织机主传动系统中离合器和刹车片的磨损以及皮带的打滑都会使起停性能逐渐变差，需要定时换维修;另外，使用交流异步电动机织机只能通过换皮带轮实现有级调速。当织机在慢速寻纬时还需专配一台小电机带动相关机构完成，从而增加了机械的复杂程度和维护难度。中低档挠性剑杆织机的电控系统一般都采用电子元件或集成线路板与继电器组成的电控系统。织机停车故障的引入信号主要为断经和断纬，其中由压电陶瓷传感器引入的纬纱信号为连续模拟小信号，而上述电控系统是通过继电器实现逻辑控制的，不能对该模拟量进行有效的运算处理;在现场控制中，由于电网电压波动、机器振动等干扰因素，使断纬电信号检测失误，造成织机无故停车，直接影响到织造质量和机器效率。
    近年来比利时毕佳乐公司引入了一种新型交流调速电动机传动系统—开关型磁阻电动机(SRM，称作Sumo马达)传动系统，该公司生产的无梭织机均将Sumo马达作为织机的标准配置。由于该类电动机结构简单坚固、工作、，因此由其构成的传动系统运行性能和经济指标比普通的交流电动机，甚至比晶闸管－直流电动机系统都好。Sumo马达基于可调节磁阻技术，可直接启动织机，离合器和制动装置，有相当快的响应速度。
    针对现有剑杆织机电控系统的上述缺陷，本文提出了一种利用可编程控制器系统取代原电子元件、集成线路板、继电器的开关磁阻电机控制系统，使其性能得到进一步的改善。

2  无梭织机主传动系统控制要求
2.1  织机的启动
    按下启动按钮，能够正常启动开车;织机正常开车的前提条件是:左右墙板上安装的光电装置处无障碍物，找纬信号开关断开，经停、纬停装置处于无断经、断纬状态，紧急停车按钮释放。
    可实现点动操作。当按下点动按钮时，剑杆织机剑头动程和速度大小由手控按钮的时间长短来决定。

2.2  织机的制动
    断经停车:断经可能发生在织机的任何角度，其停车按图1所示时序进行。这里涉及到一个“刹车角”的概念，即刹车动作开始到织机刹停的角度，本课题的织机刹车角为90°(310°～40°)。当检测到断经发生时，织机一直运行到310°时开始刹车，40°时刹车动作完成(此时织机负载大，有利于刹车)，然后再返回到320°综平位置(有利于穿经)，至此断经定位停车动作完成。

图1     断经停车

    断纬停车:断纬一般发生在织机的引纬过程中，其停车按图2所示时序进行。在织机的90°—290°区域检测纬纱状态(正常时该区域内有纬纱信号输出)，织机一直运行到310°时开始刹车，40°时刹车动作完成，然后再返回到纬的40°(开口大位置，有利于处理纬纱)，至此断纬定位停车动作完成。

图2     断纬停车

    在织布达到预先设定的长度后或当遇到换班、临时检修等时，可使织机停于经停位置;出现紧急状态时，按下停车按钮使织机停车，此时停车位置不受主轴转角的限制。

2.3  织机的调速
    当织制不同品种需要改变织机转速的时候，可以通过直接调节电机转速来实现。

3  系统的硬件设计
3.1  织机的选取
    织机选用实验室样机，其额定转速300r/min。用开关磁阻电机取代原有的电机、皮带轮、离合器和制动器。
3.2  开关磁阻电机
    试验选用国产的通用开关磁阻电机。其主要技术参数如下:额定功率3kW，额定转矩19.1N·M，额定转速1500r/min，转速范围30～2000r/min，输出特性:恒转矩(30～1500)，启动转矩28.6N·M，制动转矩19.1N·M。
3.3  自动寻纬功能的实现方案
    传统剑杆织机配备有辅助传动机构，由一功率较小的电动机驱动，使织机以较低的转速正转或反转。当经停或纬停发生时，低速电机将以预定的方式驱动织机的有关机构进行找断纬和对织口等操作。在本系统中，由于主电动机采用开关磁阻电动机，并由PLC进行控制，调速方便。因此，省去原来的辅助传动机构。直接由主电机完成原来辅助传动机构的操作。
其方案示意图见图3: 

图3     方案示意图

    在织机正常运行时，图中4向左移动和5啮合，电动机通过齿轮3带动主轴、齿轮2带动开口机构等运转。当需要做寻纬等慢速动作时，控制器发出信号，图3中4向右轴向移动，于是4和5脱开，主轴脱离电机转动系统。电动机通过齿轮1、2只带动开口等机构慢速反转。慢速反转结束后，在正常开车前，4再向左轴向移动与5啮合，从而再次带动主轴正常运转。在织机正常启动运转时，其主轴转速为300r/min，试验用齿轮模数为6，齿数分别为Z1=23、Z2=57、Z3=57，从电机到织机主轴的传动比为2.5。

3.4  PLC控制系统的优势及选取
    与传统的继电器逻辑控制相比，PLC具有的主要优势为:性高，逻辑功能强，体积小;采用软件编程来实现控制任务，改变控制功能只需改变程序;PLC以继电器逻辑梯形图为编程语言，学习方便;抗干扰能力强，能够在恶劣的环境下运作。现代PLC已经成为工业自动化领域中重要、应用多的控制设备。从国内纺机厂的生产状况分析看，江苏高淳、山西经纬、无锡龙力等，均采用以PLC为并配以旋转光电编码器为元件作为主要电控器件，既简化了硬件设计，减少故障点，又提高了系统的性和稳定性，得到了用户肯定。这表明该系统设计已趋成熟。