- 浔之漫智控技术(上海)有限公司
- 服务热线：
15221406036
产品描述
厦门西门子模块代理商通讯电缆供应商
一、概述
莱钢炼钢厂4a#连铸机为一台三机三流的矩形坯连铸机，年生产能力为80万吨，与中型轧机构成一条热装热送短流程生产线。本文将对其基础级自控系统进行详细介绍。
二、生产工艺简介
钢水包由转炉车间运至连铸车间后，由车间行车将钢水包置于大包回转台钢包臂上，旋转至浇注位后，钢水 由钢包流入中间罐车，达到开浇液面后，浇铸开始。钢水经中间罐车注入结晶器，经过初次冷却控制以及振动控制调节后，进入二冷区。自控系统自动跟踪铸坯的位 置及长度，铸坯到达冷却段时，由二次冷却系统对铸坯进行水/气的混合冷却。系统跟踪钢坯头到达矫直区时，拉矫机依次进行换压操作；跟踪到脱引锭位时，自动 进行脱引锭操作。钢坯达到定尺长度后，由火焰切割机实施切割，切割后由输出辊道运出，再由横向移钢机运至热送辊道，后由热送辊道运到中型加热炉进行轧 制。
三、系统构成及配置
系统采用了美国罗克韦尔自动化公司的PLC5作为主控制器，SLC500 用于火焰切割自动控制，选用罗克韦尔自动化公司1336系列的变频器用于交流调速控制，远程I/O模板用于切割区以及出坯区现场信号的控制，以工业以太网以及DH+网作为控制网络。在该系统中，共采用了4套A-B PLC-5/40E分别用于铸机的公用系统以及铸流系统的自动控制。根据系统的控制规模，并保留有25%左右的控制点余量，PLC系统的硬件
公用系统
主机架通过CPU上的通道1B（组态为Remote I/O Scanner方式）外带了5只扩展机架、6块Remote I/O模板以及4台1336 PLUS变频器。
具体配置为
电源模板（1771-P7，16A）6块、CPU（1785-L40E）1块、AI模板（1771- IFE）3块、AO模板（1771-OFE）3块、RTD模板（1771-IR）1块、高速计数模板（1771-VHSC）1块、24VDC DI模板（1771-IBD）25块、24VDC DO模板（1771-OBD）14块、220VAC DI模板（1771-IMD）23块、220VAC DO模板（1771-OMD）16块、远程I/O适配器（1771-ASB）5块、远程I/O模板（32入/32出：1791-IOBW）4块、远程I /O模板（16入/16出：1791-16BC）1块、远程I/O模板（24入/8出：1791-24B8）1块、25匹马力1336 PLUS变频器（CAT 1336S-B025-AA-EN4-CTM1-HA2）2台、20匹马力1336 PLUS变频器（CAT 1336S-B020-AA-EN4-CTM1-HA2）2台。
铸流系统
用于铸流控制的三套PLC系统的配置相同，均是：主机架通过CPU上的通道1B（组态为Remote I/O Scanner方式）外带了2只扩展机架、3块Remote I/O模板以及7台1336 FORCE变频器；另外，采用了3套A-B公司的小型产品SLC 500 分别用于每流的火焰切割机的自动控制。SLC 500 PLC通过CPU上的DH+通讯口与PLC-5/40E的CPU上的通道1A通讯口（配置为DH+）连接构成了DH+网以实现数据交换。
PLC5具体配置为
电源模板（1771-P7，16A）3块、CPU（1785-L40E）1块、AI模板（1771- IFE）4块、AO模板（1771-OFE）8块、RTD模板（1771-IR）2块、高速计数模板（1771-VHSC）1块、24VDC DI模板（1771-IBD）5块、24VDC DO模板（1771-OBD）4块、220VAC DI模板（1771-IMD）7块、220VAC DO模板（1771-OMD）5块、远程I/O适配器（1771-ASB）3块、远程I/O模板（1791-IOBW）3块、25匹马力1336 FORCE变频器（CAT 1336T-B025-AA-GTIEN）4台、40匹马力1336 FORCE变频器（CAT 1336T-B040-AA-GTIEN）3台。
SLC500具体配置为
电源模板（1746-P2）1块、CPU（1747-L542）1块、 DI模板（1746-ITB16）1块、DI模板（1746-IB16）4块、 DO模板（1746-OW16）2块、DO模板（1746-OB16）2块。
4套PLC5 通过各自CPU上的以太网口（通道2）挂在以太网上，并通过MSG指令相互传递数据；共25台1336变频器作为远程站采用Remote I/O Scanner方式与PLC进行数据通讯：其启动、停止、速度给定等指令均由PLC下达给变频器，同时变频器的各种状态数据以同样形式反馈给PLC。另 外，4台PⅢ工控机作为系统的上位机，通过以太网与PLC进行数据传送，完成铸机生产的监控，其中3台为操作员站，互为备用，用于生产的实时监 控；1台为工程师站，可以完成对软件系统的查阅、修改等工作（系统配置图如图1所示）。
四、软件设计、系统控制功能及实现
4．1 PLC程序的设计
控制程序使用罗克韦尔自动化公司编程软件Rslogix5，并全部采用简单易懂的梯形图方式编制而成，分为公用控制程序及铸流控制程序共4套。
每套控制程序均采用了流行的模块化/结构化编程方法：根据控制对象、控制目的的不同把控制程序分为若 干控制部分，由主程序在每次扫描周期中依次调用来实现各自的控制功能；在每一个梯形图文件中，把控制功能相同的程序放在同一控制段中，并加以注释。这种结 构化编程方法使得程序的查阅、功能的扩充及修改变得加容易，大大增强了程序的灵活性、可读性、实用性和维护性。
4．2 监控系统的设计
上位监控系统采用Rsview32制作，Rslinx负责完成与PLC的数据通讯。根据生产工艺、控制功能的要求，共制作了9大部分、共计40余幅监控画面。
4．3主要的控制功能及关键技术的实现
图 1
主要控制功能： 该自动控制系统主要用于连铸机生产的基础级自动化控制，通过采用A-B自动化控制技术可完成基础生产工艺过程的全自动化控制，实现连铸生产现场设备的自动联锁，介质温度、压力、流量的检测调节，数据的通讯处理、故障报警以及生产状况的在线监控等功能。
主要控制功能有：中间罐车行走、升降功能；结晶器冷却水、二冷水、公用介质的流量及压力检测调节功 能；推钢机控制功能：横移机控制功能；大包、中间包的钢水测温及称重功能；大包旋转及升降控制；液压站控制；结晶器振动控制；拉矫机/拉矫辊控制；输出辊 道控制；结晶器冷却水控制；二冷水控制；自动跟踪控制；火焰切割控制以及生产的在线监控等。关键技术的实现：
变频调速控制技术：中间罐车、拉矫机、结晶器、输出辊道、横移机等设备均采用了变频调速控制技术。PLC通过Remote I/O Scanner通讯方式将控制命令传达给变频器，同时接收变频器的状态实时反馈信息；控制程序则通过采用MOV指令将启/停、正/反转、速度给定值等命令 信息以输出字的数据格式传送给变频器，从而实现变频调速的自动控制。
二冷区的全自动配水控制算法：理论上理想的二冷配水控制曲线是一条二次曲线：F=aV2+bV+c，但是实现起来非常困难。为此， 我们采用直线曲线技术：采用三条斜率不同的直线来模拟二次曲线，根据当前的拉速及三条直线所对应的a、b值分别计算出三个配水量F1、F2、F3，然 后取其大值作为当前的实际给定值：Fsp = Max{F1，F2，F3}（如图2所示）。此外，软件上通过PID指令完成七段回路仪表调节控制（控制框图见图3）。
铸流自动跟踪技术：PLC根据A-B增量型编码器（安装于3#拉矫机上，1024脉冲/圈）发送速计数模板的脉冲数，自动计算并完成送引锭模式、浇注模式下的拉矫机/拉矫辊、二冷区配水、电机测速以及铸坯测长等全自动控制。
火焰切割自控系统：<该系统单采用3套SLC500 PLC，并建立了DH+通讯手段与PLC5进行数据通讯。根据PLC5发送过来的铸坯测长实时数据，实现对钢坯切割的自动化控制，并具有2种定尺（本机、 上位）、3种操作方式（手动、半自动、全自动）的控制功能。同时PLC5根据SLC500的反馈信息控制输出辊道的动作将切割完毕的铸坯运出。控制程序则 使用MSG指令来实现通讯数据信息的相互传递。
铸机生产的自动在线监控技术：采用Rsview32监控技术、Rslinx通讯技术开发了铸机生产的在线监控系统。该监控系统分为总貌、风机液压站、条件及状态、公用检测、一冷、二冷、设备冷却水、液面控制和其它9大部分，具有如下主要功能：
生产数据、设备状态的在线显示监控；
生产数据的上位设定及生产模式的控制选择；
设备控制方式的选择以及设备的远程控制、介质的远程调节；
趋势记录、故障报警、报表打印以及系统故障自诊断。
图 2
图3
五、结束语
该自控系统综合集成了美国罗克韦尔自动化公司的PLC控制技术、画面监控技术、网络通讯技术以及变频 调速技术，实现了连铸机基础生产工艺过程的自动化控制，可完成连铸生产现场设备的自动联锁控制，介质参数的检测调节，数据的通讯处理、故障报警诊断以及生 产状况的在线监控等功能。经过三年多的运行验证，该系统控制功能、稳定，有效地提高了劳动生产率，改善了工作人员的工作环境，减轻了工作人员 的劳动强度，为生产的顺行提供了的，并了十分显著的经济效益。
(3)炼钢系统自动化
炼钢系统的自动化可以改善操作、延长炉龄，是提高钢产量、保证钢水质量、缩短冶炼时间、降低能源消耗、提高一次拉碳命中率的重要手段。炼钢自动化包括转炉自动化和电炉自动化。
表3 企业与12大钢在炼钢系统转炉中各级自动化所占的比重
转炉 总生产能力 基础自动化级(L1) 过程自动化级(L2) 车间管理级或生产
制造执行系统(L3)
(万吨／年) 年生产能力 比重 年生产能力 比重 年生产能力 比重
钢铁
企业 12576 12011 95.51% 6964 55.37% 3200 25.45%
其中12大
钢 6300 6300 100.00% 4425 70.24% 2730 43.33%
表4 企业与12大钢在炼钢系统电炉中各级自动化所占的比重
电炉 总生产能力 基础自动化级(L1) 过程自动化级(L2) 车间管理级或生产制造执行系统(L3)
(万吨／年) 年生产能力 比重 年生产能力 比重 年生产能力 比重
钢铁企业 2586 2506 96.91% 1257 48.61% 510 19.72%
其中12大钢 821 781 95．13．％ 246 29.96% 100 12.18%
(4)连铸系统自动化
连铸自动化系统能够改善铸坯质量、提高产量、增加金属收得率和提高连铸比，应用人工智能控制的方法，加强对连铸质量的预报和控制。
在连铸系统中，钢铁企业的连铸机总的年生产能力为13195万吨，而已经配置有基础自动化设备的生产能力达13117万吨，所占的比重是99.41%。以此类推，过程控制自动化是54.31%，生产制造执行系统为15.37%。
表5 企业与12大钢在连铸系统中各级自动化所占的比重
总生产能力 基础自动化级(L1) 过程自动化级(L2) 车间管理级或生产制造执行系统(L3)
连铸 (万吨／年) 年生产能力 比重 年生产能力 比重 年生产能力 比重
钢铁企业 13195 13117 99.41% 7166 54.31% 2028 15.37%
其中12大钢 5693 5693 100.00% 3050 53.57% 1153 20.25%
(5)轧钢系统自动化
随着轧钢生产向大型化、高速化、精密化、连续化方向发展，轧钢生产对自动化装备的要求比其他生产工序高，自动化系统和自动化装备的水平对终产品的质量影响也大。因此，轧钢系统中采用的自动化设备和系统比较多，各级自动化控制程度也比较高，是现代钢铁工业自动化技术应用集中的地方。其中12家大型钢铁企业加重视轧钢生产工序中自动化技术的应用，相关数据普遍企业的平均数。
由于自动化控制技术的发展，薄板坯连铸连轧计算机控制系统的控制范围扩大，产品厚度越来越薄，对板形控制、自由轧制以及层流冷却等特殊要求，加强三级生产控制级以协调炼钢、连铸和热轧的生产，保证**的板坯热装热送。提高了产品的外形尺寸精度和改进表面形貌，以及改善了板带内部质量。在热冷轧宽带钢的轧制工艺、轧机形式和控制技术等方面也采用了一系列新技术、新工艺和新设备，生产率大大提高。
调查的范围包括65家钢产量在百万吨以上的钢铁企业，这些企业的自动化程度和水平基本上能够代表全国钢铁的自动化的现状。
后，分别对65家钢铁企业和其中宝钢、鞍钢、钢、武钢、马钢、攀钢、本钢、唐钢、包钢、太钢、邯钢和济钢12大钢自动化现状进行了汇总对比，分析了烧结系统已配置有基础自动化、过程自动化和生产制造执行系统的烧结机的台车面积占所有企业台车面积总和的比重；炼铁系统已配置有基础自动化、过程自动化和生产制造执行系统的高炉容量分别占所有企业高炉总容量的比重；炼钢、连铸、轧钢系统已配置有基础自动化、过程自动化和生产制造执行系统的装备或生产线的生产能力分别占所有企业生产能力总和的比重。
在分析过程中，采用的是简单的认可方法，即只要配置了一台自动化控制装置或控制系统，就认可该装备或系统初步具备了自动化的生产能力，对其自动化所应用的具体功能内容及其发挥的作用未做进一步调查。通过这样初步的统计，计算出各主要生产装备或工序采用自动化技术设备的比重，从而分析得出自动化的程度。
从调查结果看，钢铁行业自动化技术经过多年的研究和发展，水平得到显著提高，有的已经国内，有的已经达到了水平，特别是有的已经具有了自主知识产权并形成了产品在行业内推广应用，这些技术成果获得了、省部级的大奖。之所以有这样的结果，一是在经济化、市场化的大环境下，企业认识到自动化技术在企业发展中的重要作用，不采用新技术搞自动化，就难于提高生产效率和产品质量，就难于在激烈的国内的市场竞争中占有一席之地；二是企业看到了自动化所产生的实实在在的效果，为企业带来的效益；三是企业在基建和技改项目上重视上自动化项目，肯于投资。
进入20世纪90年代，在信息技术和控制技术的迅猛发展和广泛应用的推动下，钢铁工业向、连续化、自动化、化快速发展，使钢铁生产工艺、产品和技术装备呈现出如下特点：1.流程短、投资少、能耗低、效益高、适应性强和环境污染少的新技术、新工艺被不断应用；2.提高产品的外形尺寸精度、改进表面形貌和改善内部质量的技术受视；3.生产技术装备向大型化、现代化、连续化迈进。信息技术、控制技术使检测和执行设备取代了传统的人工操作，工艺参数的检测方法和仪表得到了高速发展；在现代钢铁生产过程控制中，计算机技术的应用已深入各个领域，传统的计电仪功能划分不再明显；技术在钢铁工业中日益广泛应用，不仅用于控制系统的培训和新工艺、新控制方法的研究，而且易于模拟生产设备调试，指导生产和参与生产；人工智能技术已经广泛应用，包括模糊控制、系统和神经元网络在各个工序的应用已可喜成果和经济效益；可视化技术和监控系统为无人化工厂提供了条件：从现场总线到车间网、工厂网、企业网的综合网络系统构成了企业的信息高速公路。
根据有关资料，“七五”末，大中型设备实现自动化的比重约为总生产能力的30%，其中过程自动化为13.3%，基础自动化为16.7%。按炼铁、炼钢和轧钢三项主要工艺设备统计，装备了基础自动化设备和其他自动化检测装置的大中型高炉，占炼铁总能力的41%。配备了过程计算机的大型转炉占炼钢总能力的16.3%，而实现基础自动化的大中型转炉占炼钢总能力的7.9%，大型主力轧机实现了过程自动化的占全国成品材轧制能力的17%。上述配备了过程计算机生产设备是技术发达国家20世纪70—80年代初的水平。“八五’期间，新建和改扩建的冶金大型工艺设备都已程度不同的装备了过程计算机系统，各主要工序普遍提高了自动化的水平。如：炼铁工序中，装备了过程计算机的大型高炉生产能力占炼铁总能力的比重达到19%；炼钢工序中，实现了过程自动化的炼钢能力占总能力的比重达到37%；连铸自动化的比重也有了显著提高；全国成品材轧制能力中过程自动化的比重达到20%。
通过2003年的调查了解到，钢铁企业在“十五”期间内新上或改造的自动化工程中，基础自动化级已经普及。在重要的生产工艺过程的控制自动化系统得到了企业决策层的高度重视，在新建和技术改造项目建设的同时，加大投资力度，采用配套引进国外技术和装备或选择与国内科研部门联合技术攻关相结合的道路，大大提高了生产过程的控制能力，提高了过程控制自动化的水平。的生产制造执行系统，作为近年国内外重要的生产管理控制技术以其所产生的关键作用，已经被许多企业所接受。在一些新建的生产流程线上，积与国内外合作伙伴共同研发或购买软件平台，加速建设。这一级系统的陆续投产运行，将会对钢铁企业产销一体、管控衔接、信息畅通的信息化起到至关重要的作用。新建设的自动化系统，瞄国内外技术，力争达到水平。
下面，我们对截止到2003年6月，钢铁企业在主要生产工序中的基础自动化、生产过程自动化、车间管理或生产制造执行系统的应用现状、钢铁企业自动化的发展程度和水平分别予以分析和对比。
1.基础自动化已经普及
在钢铁企业的烧结、炼铁、炼钢、连铸、轧钢等主要生产工序和流程中基本上普及了基础自动化。
基础自动化(一般称为设备控制级)是生产过程自动化中底层、基础的部分，由各种电子、液压、气动控制装置组成，承担各种生产工艺参数的计量检测和设备控制。基础自动化级普遍采用各种可编程控制器(PLC)、集散控制系统(DCS)和成套工业控制机。它们对设备级的控制发挥重要作用。目前的应用基本上可以达到94%以上。生产工艺控制愈复杂，基础自动化的程度就愈高，高炉系统甚至接近**，连铸、轧钢达到99%。
我国钢铁企业共应用PLC约7226台套，DCS约1280台套，工业控制机约4791台套。见图1。
2.生产过程控制自动化有了提高
过程计算控制系统即生产过程自动化是提高产品质量、保证生产过程优化控制的重要的环节，—般由过程控制计算机系统完成，包括生产过程控制系统、工艺控制数学模型和人工智能等技术的应用。近年来，生产过程控制自动化有了一定的发展，较“七五”、“八五”期间有很大增加，见图2。
大量数学模型和人工智能技术，如模糊控制、系统和神经元网络等在这一级广泛应用。高炉炉况预报模型、软熔带推断模型、炉料下降模型、冷轧设定模型等等，还有高炉冶炼系统、基于模糊控制的电弧炉电提升系统、采用神经元网络的连铸漏钢预报系统、均热炉模糊控制系统、钢板冷却智能化控制系统等在各个工序的应用，已经重大成果和经济效益，目前正在向多种技术的混合系统发展。
由于引进或改造了一批能够生产高附加值产品的冷热轧系统及配套的自动化控制系统，使得轧钢系统的过程控制自动化程度提高幅度大。见图3。
在生产控制自动化级中，配置的生产过程控制计算机系统以小型机为主，共2108台套，应用的控制优化数学模型和人工智能软件系统共1066个。
由于受优化数学模型的开发及引进的模型的消化吸收滞后的制约，生产过程自动化仍有较大的发展空间。在“十五”期间乃至今后一些年里，在新建和改造的大中型设备上应配置过程控制计算机系统。
3.车间管理级或生产制造执行系统受到关注
车间管理级或生产制造执行系统(UES)近年来得到钢铁企业的普遍关注，已经有部分企业在新建或改造生产线的同时，引进国内外技术开发生产制造执行系统，这些系统在一两年内将陆续投入运行。
生产制造执行系统主要由区域管理计算机系统完成在线作业计划和生产调度管理、质量跟踪控制等许多功能。这一级系统在企业信息化架构中的位置和重要作用是的，只有实现它们，才能使控制系统和管理信息系统实现无缝对接和系统集成，生产实际数据和生产指令才能顺畅的上传和下达，实现信息不落地传输。为了实现企业信息化，今后应进一步认识它的重要性并努力发展之。根据图4我们可以看出，这一级的应用才刚刚起步，应用的水平还较低，许多地方仅仅是在车间或厂内建设了计算机局域网络和少量的生产报表处理，大量的生产实际数据通过人工输入。
车间管理或生产制造执行系统应用的计算机共1502台套。
4.主要生产工序自动化现状
我们还可以通过以下各图表显示每个生产工序中各级自动化的现状以及对比状况。
(1)烧结系统自动化
烧结系统自动化包括对烧结的原料储存、配料，混合烧结和冷却等几个部分的计量检测、自动控制和管理。
从图表中看出，在钢铁企业烧结系统中，20M2以上的烧结机的台车总面积总计约15637平方米，已经配置有基础自动化系统的台车面积达到94%以上，过程控制自动化居中，车间管理级或生产制造执行系统非常低。
表1 企业与12大钢在烧结系统中各级自动化所占的比重
在现代化的工业生产中，大量采用了可编程序控制系统，可编程序控制器能在恶劣的工作环 境下正常工作，但其构成的控制系统由于设计、安装、干扰等因素有时会出现故障。有些问 题是在系统设计时考虑不周造成的。根据实践中的经验和教训，本文阐述可编程序控制系统 设计时应注意的问题。
1、一个系统中使用的成熟技术至少应占到75%以上
“成熟技术”一是经过一定的生产实践考验的可编程控制器产品或类似设计，或者确定能在未来的生产实践中，经得起考验；二是设计工作人员对于需要使用的技术要有经验或有掌握它的能力。设计与配置一个可编程序控制系统选用的技术与设计方案切实可行。因为一个生产过程控制系统，一旦做出来，要长久使用下去，难以找到机会反复修改。设计的硬件系 统和编程软件，其中某些缺欠，可能一直隐藏在已完成的系统中。若遇到发生破坏作用的条件，后果难以预料。
2、系统的硬件结构和网络要简明而清晰
硬件结构不要追求繁琐，网络组态不要追求交叉因素太多，要力求使用可编程序控制器自 身配置的组网能力。在组成I/O机箱配套的模板时，建议型号简单，力求一致，模板密度不宜过大。使用的结线点不宜过多，从目前机箱的制造和配线工艺来看，输入与输出配线密度不能太高。
3、控制系统的功能和管理系统的功能应严格划分界限
由于可编程序控制器组成的过程控制系统中的实时性要求很高，而网络通信是允许暂时失 去通信联系，过后自己能重新恢复，但是在重新恢复之前这一间隔时间可编程序控制器会处于失控。另外，在用多个可编程序控制器系统组成一个大系统时，对于主控制的关键命令，除了使用可编程序控制器自身的网络通信传送它的信息外，有使用它的I/O点做成的硬件联 锁，特别是两者之间“急停”的处理；虽然两个系统都在自身的通信扫描中互相变换着“停 止”或“急停”命令，但因一方在急停故障时已经停止运行，另一方并未收到已停止的信息 而照常运行，其后果难测。可编程序控制器控制系统关键的“急停”应先切除执行机构的电源，然后将其信号送入可编程序控制器，这样可设备保护的时间。
4、可编程序控制器的程序要简明且可读
用户软件的编写是“平铺直叙”，用户软件可看成是一个有序的“黑盒子”系列，每个“ 黑盒子”按照结构化语言划分，可分为几种典型的语句。每个语句方式、手法可能十分单调 ，但一定要明确。在设计与编写这些语句时，若使用不易推理的逻辑关系太多，或者语 句因素太多，特殊条件太多，就会使人阅读这些语句时十分难懂。因此，一个可编程控制器 的用户软件的可读性，即编写的软件能为大多数人读懂，能理解可编程控制器在执行这个语 句时，“发生了什么”是十分重要的。每一段程序力求功能单一而流畅，这是软件在使用和维护时的重要条件。
5、可编程序控制系统在硬件和软件上的预置，有运行检测的关键监视条件
可编程序控制系统配置了彩色图形工作站/屏幕监视，但从价格及反映现场状态的时间来看，屏幕监视尚不方便。关键的故障，或者在关键的机械设备附近，可配置一些指示灯，它们可以用数字量输出做成，用来监视程序的正常运行，或用来调试程序，在指示灯旁配以功能标牌，可帮助操作人员确认可编程序控制系统的正常运行和及时反映故障。
6、设计大中型可编程序控制系统时不要耗尽它的硬件和软件资源
对于设计的新系统，硬件上至少要保留15%左右的冗余，在软件编制时，同样要估计用户软件对计算机资源的需要与用量。尤其对中间继电器，计数器/定时器的使用，要留有余地 。因为在调试和运行后，软件总会被、，甚至重新编制。已编制的软件让人无法和完善，在工程上是不实际的。
7、合理地配置可编程序控制器系统的冗余
可编程序控制系统可能做出多种方式的冗余，处理器的双机热备、冷备冗余是常见的方式。另外，双系统冗余，即处理器和全部的输入、输出、组网通信冗余，其价格和实用性虽然在许多工程项目中难以被人接受，但在有毒、有害的化工生产环境这种冗余很有必要。在设计系统中，要使配置冗余方式较为经济而又实用，力求使故障缩小在本设备身上。不要因某一设备发生故障，引起工艺流程中相关设备运行或状态受到冲击。
以上阐述的几个方面，是在可编程序控制系统总体方案设计时，要格外重视的问题，只有在设计系统时，考虑周到，系统投入运行之后，设计人员才能少些遗憾。
1 引言
玻纤(玻璃纤维)中水回用自动化监控项目，用于玻纤废水污处理环境保护。此前玻纤中水回用系统依赖手工操作，操作过程烦琐，是玻纤行业的环保难题。本系统要实现的主要任务是：建立废水处理系统，实现中水回用，并对整个系统进行监控，具体流程为：先监测废水储水池的水位，然后经废水处理设备将水进行处理，再将处理后的中水用水泵供到厂区管网，这一过程都要实现在线监控，考虑到废水处理设备的检修、工艺波动等，在中水蓄水池设置ph值在线检测仪，对水池水质进行监控，并根据情况开启相应阀门。并选择合适的通讯方式，监控各设备的运行且系统要具有遥控遥测功能、人机交互画面、生产报表生成等管理功能。
2 系统结构设计
本系统硬件电路主要由：废水处理成套设备、水泵、电动阀门、plc主控制电路、通信设备、摄像机和传感器等组成，为了系统的性，使用了废水处理成套设备，设备有一个处理开始端口和结束端口，可以直接接到plc的数字量输入输出端口上进行控制。
该系统由以s7-200为控制器的硬件电路部分和以mcgs为上位机的监控部分组成。以s7-200plc为控制器的硬件电路部分有就地控制柜，泵阀控制柜和污水处理成套设备组成
在控制电路的设汁中，要考虑弱电和强电之间的隔离的问题。在整个控制系统中，所有控制电机、阀门接触器的动作，都是按照plc的程序逻辑来完成的。为了保护plc设备，plc输出端口并不是直接和交流接触器连接，而是通过中间继电器去控制电机或者阀门的动作。在plc输出端口和交流接触器之间引入中间继电器，其目的是为了实现系统中的强电和弱电之间的隔离，保护系统，延长系统的使用寿命，增强系统工作的性。其次，在控制方式上有手动和自动两种方式，手动方式下，可以通过人为的控制各种操作；在自动控制方式下，整个系统都是在plc内部程序的控制下自动运行。手动还是自动方式，是通过一个两路的开关进行人为选择。后，还要考虑互锁的问题，电机的启停之间要有互锁，电动阀门的正转反转之间要有互锁。
2.4 变频器
变频器选用艾默生ev2000通用变频器。ev2000采用特的控制方式实现了高转矩、、宽调速驱动，满足通用变频器化的趋势；具有出同类产品的防跳闸性能和适应恶劣电网、温度、湿度和粉尘能力，大提高产品性； ev2000是业界将客户通用需求与客户个性化需求、行业性需求融合的性产品，实用的pi、简易plc、灵活的输入输出端子、脉冲频率给定、停电和停机参数存储选择、频率给定通道与运行命令通道捆绑、零频回差控制、主辅给定控制、摆频控制、定长控制等，为设备制造业客户提供高集成度的一体化解决方案，对降低系统成本， 提高系统性具有大； ev2000通过优化pwm控制技术和电磁兼容性整体设计，满足用户对应用场所的低噪音、低电磁干扰的环保要求。
一、声波物位计没测量水位概况
拦污栅位于进水口前，其作用为拦住杂物，防止杂物进入水轮机蜗壳，影响机组正常运行。机组长期运行后，必然导致拦污栅前渣滓堵塞，使栅前、栅后水位产生差值，对栏污栅形成一定的水压力。当压力过拦污栅所能承受的限度时，将发生拦污栅压塌的重大事故。为避免该事故的发生，水电厂一般采用测量拦污栅前、后水位差，来判断拦污栅目前承受的压力，是否出警界线，来决定是否需要排除拦污栅前渣滓，缓解拦污栅所承受压力。
田坝电站位于云南省漫湾发电厂大坝左岸，装有一台105MW的混流式机组，在汛期利用漫湾发电厂的弃水发电，在系统中承担腰荷。由于其进水口位于江水拐弯处，容易聚集江水中漂来的渣滓，又由于离漫湾发电厂表孔泄洪门较远，渣滓不容易排走，而长时间滞留于进水口门拦污栅前，造成堵塞，使得栅前、栅后水位产生差值。对拦污栅形成较大的压力。电厂对该压力进行实时监测，防患于未然。但目前拦污栅水位测量准确、性低，实际运行中，需要运行班人员定期到现地测量。这样既不能达到实时监测，又给“无人值班，少人值守”的电站提出了一个严峻的问题。
带着问题，我们进行了大量调研，目前水电站多采用浮子式液位计或投入式液位计来进行水位测量。其缺点为：测量精度低，不，经常出现浮子卡死不动和传感器堵塞导致测不准；维护工作量大，安装、调试不便，采集到的仅是模拟告警信号，不能直接进入电厂计算机监控系统。对无人值班电厂不实用。
我们对拦污栅水位测量系统进行了反复对比，优化得出后的方案设计，采用声波物位计对栅前、栅后水位进行实时准确监测，用PLC对采集量进行处理。并且把实时水位和压差数据送到中控室，显示和越限报警。同时采用RS422/RS232接口，又把实时数据送到大坝集中控制室工控机，处理成计算机通信报文，终将采集量送到电厂计算机监控系统上位机。
该项目实施后不仅满足栏污栅栅前、栅后水位及压差的多点实时监测，及报警功能，而且结束了拦污栅测量系统立工作，无法与电厂计算机监控系统通讯的局面。实现与闸门系统的监视功能、控制功能以及故障时ON-CALL寻呼系统功能的集成。满足了无人值班电站的需要。该技术在云南省电力系统还是家。
今后，我们打算将拦污栅栅前水位（即坝前水位）送给水轮机调速器系统，实现自动调整水头，使机组在优工况下运行。
二、声波物位计测量水位的原理以及安装要求
声波物位计工作时，高频脉冲声波由换能器（探头）发出，遇被测物体（水面）表面被反射，折回的反射回波被同一换能器（探头）接收，转换成电信号。脉冲发送和接收之间的时间（声波的运动时间）与换能器到物体表面的距离成正比，声波传输的距离S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示：S= CⅹT/2
例如：声速C=344m/s，传输时间为50ms，即可算出传输的距离为17.2m，测定距离为8.6m。
系统如下：
如上图可以看出新系统由声波物位计（两个换能器和一块控制表）、数模转换模块（型号为：FXON-3A）、可编程控制器（即PLC）、七段管码显示器和两块“上润”仪表组成。具体工作原理如下：
物位计具有强劲发射力的换能器，微处理器程序控制，智能信号处理技术，可实现多种典型工况软件处理模式，使物位计能适应固体、液体、粉尘、蒸汽、泡沫等复杂工况。红外线遥控编程调节、操作简单方便，并带有液晶显示。物位计可以配单通道、双通道、多通道三种型号控制表，各种控制表都有各通道相对应的4 - -20mA的电流信号输出。
安装换能器时应使换能器发出的声波垂直于被测物体，使换能器能接收到较多的物体反射回来的声波，使测量。在被测物体与换能器之间不能存在任何物体，以免使声波被遮拦物反射给换能器，造成实测距离为换能器与遮拦物之间的距离。另外，为防止电磁干扰，换能器到控制表之间的传输线务必使用屏蔽电缆。
三．可编程声波式拦污栅水位测量系统在田坝电站应用产生的效果
用声波物位计测量大坝水位目前在国内尚不普遍，技术上尚无经验可以借鉴。在这样的情况下，我们充分利用PLC与声波物位计这一领域的技术，按照总体规划，长远考虑，一次到位，避免重复改造，重复投资的这一原则，对该项目进行自行设计，顺利地完成了这一课题。在该领域了较有的经验。为目前我国国内水电站实现对大坝水位监测系统提供了一个可以借鉴的范例。
目前能够成功实现拦污栅水位远方实时监测的电厂并不多，漫湾发电厂的这一课题项目已实现这一目标。从应用的效果看，能够满足电厂对拦污栅栅前、栅后水位及前后压差的实时监测和报警。提高了防洪渡讯的应变能力和坝区水位控制的自动化手段，该项目在国内处于行列。
可编程声波式拦污栅水位测量系统投入2万余元，在云南省漫湾发电厂田坝电站使用中,已了很好的效益。杜绝了过去由于值班人员在中控室不能实时监测压差，造成当压差快越，不能及时调整机组和闸门的运行方式，使得压差继续增大，被迫停机清渣，给企业带来经济损失，和拦污栅压塌的事故隐患。
四、结束语
可编程声波式拦污栅水位测量系统研制成功及运用,提高了漫湾发电厂田坝电站的运行性，性。将进一步提高漫湾发电厂自动化水平，为防洪渡汛提供技术支持，为进一步巩固无人值班（少人值守）奠定了基础。
产品推荐
