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发布时间:2019-06-02 02:02:22

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 PLC是Programmable Logic Control-ler的英文缩写,中文为可编程控制器。PLC实质是于进行工业控制的计算机,在微型计算机技术支撑下的工业装置功能拓展了其逻辑控制范围,因此得以在工业自动化控制中广泛应用。随着PLC技术的日渐成熟和研制PLC系列产品的越来越多,PLc产品逐渐在性能上实现了高传输质量、快速率和稳定宽带,且相比传统组网技术而显现出了低成本优势,成为了当前工业自动化控制领域的为重要应用控制系统之一。PLC系列产品研制开发的主要集中在德国和日本,其中尤以德国西门子公司研制开发的PLC S7系列产品因其在中高端性能领域的显著优势而在高端装备制造业领域得到广泛应用。目前西门子开发s7 PLC系列产品中,S7-400 PLC由于具备强大的模块扩展和MPI多点接口功能而在高端装备制造业中得到应用,然而其存在的故障也具有普遍性。本文在此从分析$7-400产品特点出发,以该产品在化工工业领域应用为例分析了产品存在的故障,提出了解决措施,具有一定的参考价值。 
     该化工装置上的丙烯循环气压缩机采用的是S7-400HPLC控制系统,该系统的一个稳压电源突然出现故障,因此就在停车检修过程中更换了电源装置,然而在稳压电源更换好之后,PLC系统再次上电,发现后启动的CPUl状态为STOP。
     系统接地方式有:浮地方式,直接接地方式和电容接地三种方式,对PLC控制系统而言,它属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式,由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响,装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz。
     且两CPU上的REDF(冗余故障)和EXTF(外部故障)红灯亮,控制器上其它状态指示灯和故障指示灯却显示正常,因此,可基本判断是系统出项冗余故障造成外部故障,解决方式是将两个控制器的模式选择开关都扳到STOP位置。
     b,来自信号线的干扰:PLC控制设备的运行,总会有很多信号线的参与,然而在信号传输的过程中,除了传输有效的数据外,总会有干扰信号的侵入,此时就形成了干扰,c,来自不规范接地的干扰:PLC控制系统的地线包括系统地。


     要选择有较高抗干扰能力,尤其是外部抗干扰能力以及包括电磁兼容性(EMC)好的产品,如采用浮地技术,隔离性能好的PLC品牌,同时要根据应用的具体环境(电磁环境)合理选择PLC,由于我国采用的是220V高内阻电网制式。
     这种方法简单,,高效,实践证明,效果非常好,只有在一些机械或电气设备故障的时候才需要人工干预,并且系统融入了完善的报警功能,每一步的操作都有相关信号检测,延时检测报警等功能,开启联锁控制后操作员每一步都必须按照工艺要求执行。
     还不如一个手机大,而重量十分的轻便,不超过150g,同样还不如一个普通手机沉,由于体积小巧,非常便于安装到工业机器中,有利于机电一体化的发展,2.3低耗能可编程控制器PLC采用了先进的节能技术,使其每小时功耗不超过数瓦。


     如注塑机,印刷机,订书机械,组合机床,磨床,包装生产线,电镀流水线等,4.2工业过程控制工业生产中存在一些温度,压力,流量,液位和速度等连续变化的量,PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量。
     然后将先前没有扳起来的CPUl模式选择开关扳到RUN位置,待RUN绿灯亮,STOP黄灯灭后,再将CPUO模式选择开关扳到RUN位置,RUN绿灯闪烁后灭,STOP黄灯一直亮,故障无法排除,系统下电前有一输入变量被强制。

自动化控制系统采用模块化设计,具备的强大的模板扩展和配置功能使其能够按照每个不同的需求灵活组合。基本系统包括了电源模板、中央处理器、各种信号模板、功能模板、接口模板和SIMATIcs5模板。这些不同的模块的组合借助信号总线来连接,利用机架来固定模块。此外,$7-400还提供多种级别的CPU模块和种类齐全的通用模块。 
  由于$7-400是按照冗余方式进行设计的,中央功能也总是冗余配置,开关(O/I)模块可以使常规配置、切换型配置或冗余配置。而双通道I/O模块容错冗余配置允许每个子系统访问。s7-400H冗余控制原理是利用“热备用”模式的自动冗余原理,关键点是确保设备在发生故障时能够无扰动自动切换。设备正常运行时,“热备用”模式确保主单元处于正常运行状态;倘若发生故障,则子单元能独立完成整个过程的控制。 
     PLC外部接线中必须采取硬件的互锁措施,以确保系统可靠地运行,如电动机正,反转控制,要利用接触器KM1,KM2常闭触点在PLC外部进行互锁,在不同电机或电器之间有联锁要求时,必须在PLC外部进行硬件联锁。
     这是炉压有可能又产生变化,使得控制比较滞后,炉压波动较大,采用炉压前馈控制方法,可以避免因炉内热负荷的变化,炉门的开关而使炉压产生滞后的波动,把空气流量等作为参数来计算前馈修正系数,使炉压控制没有滞后。
     同时加入了自动换炉等功能,操作人员可以按照操作工艺要求进行操作,也可以在发出换炉指令后由PLC自动完成整套操作,正常生产运行情况下,操作员只需发出一个燃烧,闷炉或者送风的指令,PLC自动按照工艺要求完成换炉。
     切割了执行器的高频电磁场故产生干扰信号,干扰原理图,如图1:3应对措施在机组运行中汽轮机的监视参数不能断开,更换电缆只有改到小修中,综合研究该执行器的操作较少,暂时停止了该执行器的运行,以防止再次造成干扰。
     其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样,用户程序执行和输出刷新三个阶段,完成上述三个阶段称作一个扫描周期,在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段,4.PLC控制系统的应用当前。


     另一方面要求工程设计,安装施工和使用维护中引起高度重视,多方配合才能完善解决问题,有效地增强系统的抗干扰性能,2影响PLC控制系统干扰的主要因素影响PLC控制系统干扰的主要因素很多,主要的有下面几种:(1)辐射干扰辐射电磁场主要是由电力电网。
     否则会拒绝执行并给出警告提示,从而确保操作准确无误,通过工艺曲线画面,可查询各仪表参数1个月之内任意时刻的准确数值,以便于操作及管理人员查询设备的运行状况,通过报警记录画面,可查询1个月内根据工艺生产需要所设定各设备及仪表报警情况。
     这时两CPU都为RUN绿灯,REDF(冗余故障)和EXTF(外部故障)灯都灭,故障得以排除,2.2挤压机控制系统冗余故障及处理挤压机控制系统冗余故障表现是巡检时两cPU上的REDF和EXTF红灯亮,IFM2F红灯亮,热备CPUl状态为STOP黄灯亮。

 PLC采用现代的大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造。与传统继电器接触器控制电路相比,内部处理不依靠接点,元件寿命十分长。作为工业控制计算机,在设计和制造的过程中采取了多层抗干扰措施。在输入/输出通道采用光电隔离,有效外部干扰源对PLC的影响;在设计中采用滤波器等电路增强PLC对电噪声、电源波动、振动、电磁波等的干扰,确保PLC在高温、高湿以及空气中存在各种强腐蚀物质粒子的恶劣工业环境下工作;对中央处理器等重要部件采用良好的导电、导磁材料进行屏蔽,以减少电磁干扰。
     设置废热回收装置,预热煤气和助燃空气,来提高热风炉送风温度,主要检测,控制内容有:拱顶温度,烟道温度,烟道阀前温度,冷风,煤气总管温度,预热器前后助燃风温度,预热器前后烟气温度,热风总管混风前温度,冷风总管压力。
     自动化系统中所使用的各类型PLC,有的是集中安装在控制室,有的是安装在生产现场和各电机设备上,它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中,要提高PLC控制系统可靠性,一方面要求PLC生产厂家用提高设备的抗干扰能力。
     可以完成数据的采集,分析及处理,数据处理一般用于如造纸,冶金,食品工业中的一些大型控制系统,4.5通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信,随着工厂自动化网络的发展,现在的PLC都具有通信接口。
     以防止双端接地时地电势不同引发的地电流影响测量信号,4效果及结论从2014年小修改造完成至今,汽轮机上所有的电涡流传感器未出现上下波动,跳变现象,解决了困扰我们数月的难题,这证明要消除干扰必须原因分析正确。


     WinCC集生产自动化和过程自动化于一体,实现了相互之间的整合,这在大量应用和各种工业领域的应用实例中业已证明,包括:汽车工业,化工和制药行业,印刷行业,能源供应和分配,贸易和服务行业,塑料和橡胶行业。
     在弹出的[连接属性"对话框中单击[属性"按钮,弹出[连接参数-TCP/IP属性"对话框,输入在STEP7硬件组态中已经设置好的以太网模块的IP地址,机架号和以太网网卡插槽号,5软件操作说明本热风炉自动控制系统分为工艺监控画面。
     当设备正常运行时对应指示灯亮,当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁,为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况,专门设置了故障复位灯测试按钮,系统运行任何时间持续按该按钮3s,所有指示灯应全部点亮。
     现在FRCE(强制)黄灯亮,将该输入点的强制取消(两CPU),FRCE黄灯灭后,再次将状态为STOP的CPUO模式选择开关从RUN-STOP-RUN位置依次扳动,CPU0RUN绿灯亮,STOP则黄灯灭。

  PLC有内部电源和外部电源。对外部电源的要求相对来说不高。内部电源是PLC的工作电源,即PLC内部电路的工作电源。它的性能好坏直接影响到PLC的可靠性。在工业现场,开关动作引起的浪涌、大型电力设备的启停、交直流传动系统引起的谐波等都能在电网中引起强烈的脉冲干扰。一般PLC的内部电源都采用开关式稳压电源或性能较好的稳压电源。在干扰较强或可靠性要求较高的场合,应该用带屏蔽层的隔离变压器。还可以在隔离变压器二次侧串接LC滤波电路。同时,在安装时还应注意两个问题:(1)系统的动力线应足够粗,以降低大容量设备起动时引起的线路压降;(2)PLC输入电路用外接直流电源时,采用稳压电源,以保证输入信号的正确性和稳定性。
     非常适合节能减排的现代化工业发展进程,2.4逻辑性简单便于改造和维护可编程控制器PLC的逻辑形式上发生了革命性的改变,从过去接线性逻辑发展为存储型逻辑,大大降低了存储器对外的输入输出线路,使可编程控制器运算速度有了质的飞跃。
     电气设备的暂态过程,雷电,无线电广播,电视和雷达等产生的,通常称为辐射干扰,若此时PLC置于其辐射场内,其信号,数据线和电源线即可充当天线接受辐射干扰,此种干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场的大小。
     (2)安装新的电缆桥架,把电涡流传感器的信号电缆全部敷设到新桥架上,与其他的电缆隔离,杜绝电磁干扰,(3)把汽轮机上所有的电涡流传感器电缆更换为双绞双层屏蔽电缆,对测量信号起到双重保护作用,并且将电缆的屏蔽层在控制仪表端可靠单端接地。
     所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式,集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式,各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极,如果装置间距较大,应采用串联一点接地方式,信号源接地时。


     因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素,合理有效地抗干扰,对有些干扰情况还需做具体分析,采取对症下药的方法,才能够使PLC控制系统正常工作,经过几年的生产实践,从生产及稳定性上,客户对该系统依旧给予很高的评价。
     结果发现CPUO的FMlLINKOK灯灭,到此通过不同的对调检测可以判断出CPUO控制的FMl卡是存在问题,所以需要更换FMl卡,换后控制器中故障指示灯立即出现熄灭,4个LINK0K指示灯均为绿色亮,表明系统恢复正常。
     选择适当的接地处单点接点,c,电源部分的抗干扰方法:电源变压器是电源部分的主要元件,为了电网中的干扰,一般选用隔离变压器,且变压器容量应比实际需要大1.2-1.5倍左右,在使用中应要求变压器的屏蔽层良好接地。
     连续采样多次,采样间隔根据A/D转换时间和信号的频率而定,采样数据先后存放在不同的数据寄存器中,经比较后取中间值或平均值作为当前输入值,常用的滤波方法有:程序判断滤波,中值滤波,滑动平均值滤波,去极值平均滤波,算术平均值滤波,防脉冲干扰平均值滤波。

可编程序控制器(PLC)是以微处理器为核心的工业自动控制通用装置,不仅能满足控制要求,还能满足现代化大生产管理的需要。自动控制系统中所使用的各种类型PLC,大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中,虽然PLC在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰措施,具有较强的适应恶劣工业环境的能力和较高的可靠性,但由于PLC直接和现场的I/O设备相连,外来干扰很容易通过电源线或I/O传输线侵入,从而引起控制系统的误动作。要提高PLC控制系统的可靠性,一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力,另一方面要求用户高度重视PLC控制系统的抗干扰问题。 
  
     下面逐一对这两个方面进行分析:(1)从硬件方面来说在设计PLC控制系统时,通过在正确选择PLC,正确选择接地点,接地方式,合理配置供电电源和I/O端的接线等措施,可有效提高系统的抗干扰能力,a,PLC的选择:选用PLC时。
     是否使用两套相同的I/O模块,取决于系统对可靠性的要求程度,2.热备用系统热备用系统的结构较冗余系统简单,虽然也有两个CPU模块在同时运行一个程序,但没有冗余处理单元RPU,系统两个CPU模块的切换,是由主CPU模块通过通信口与备用CPU模块进行通信来完成的。
     标准网络电缆用于连接安装了STEP7的计算机的网络接口和PLC的CP343网络接口,使用STEP7编程软件对PLC系统进行硬件组态,在[硬件"配置窗口插入实际的PLC硬件,双击CP343模块,在弹出的属性对话框里点击[新建"按钮。
     如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块,广泛用于各种机械,机床,机器人,电梯等场合,4.4数据处理PLC具有数学运算(含矩阵运算,函数运算,逻辑运算),数据传送,数据转换,排序,查表,位操作等功能。
     将会引起系统误动作,在这种情况下,可采用定时器延时来去掉抖动,定时时间根据触点抖动情况和系统要求的响应速度而定,这样可保证触点确实稳定闭合(或断开后)才执行,b,软件滤波:对于模拟信号,可采用多种软件滤波方法来提高数据的可靠性。


     没有它系统照样工作,但在系统出现故障时,这多余的部分能立即替代故障部分而使系统继续正常运行,冗余系统一般是在控制系统中重要的部分(如CPU模块)由两套相同的硬件组成,当某一套出现故障立即由另一套来控制。
     煤气总管,支管压力,流量,助燃风预热前后总管压力,温度,助燃风支管压力,预热器前后烟气压力,热风炉烟道阀前后差压,热风炉冷风阀前后差压,冷却水压力,冷却水流量,助燃风支管流量,净煤气支管流量,冷风总管流量。
     是哪种干扰造成的,从而采取正确的抗干扰措施,从源头上消除干扰,保证测量信号的稳定准确,参考文献:[1]李一平,电涡流传感器在汽轮机测量中的几个问题[J],黑龙以便于生产管理人员对生产过程进行查询,6结束语本系统于2010年在沾化庆祥钢铁有限公司450立方米高炉中投产使用。
     通过设定每个加热区的温度由温度控制器的输出经过比例系数控制器作为空气和煤气流量控制器的设定值,按照双交叉限幅控制理论进行煤气和空气的流量的调节,不论温度调节多么频繁,它总能保持空燃比在任何一种气体流量由于热负荷的快速变化而改变的情况下稳定在适当的范围内。


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