戴道樂

（哈電集團(tuán)哈爾濱哈汽實(shí)業(yè)開發(fā)總公司，黑龍江 哈爾濱 150046）

1 控制體系的構(gòu)成要素和它的原則內(nèi)容

1.1 關(guān)于體系的構(gòu)成要素

該項(xiàng)設(shè)備的控制體系有三個要素構(gòu)成，分別是轉(zhuǎn)速以及監(jiān)控和運(yùn)行維護(hù)，具體信息如下圖。PLC與電液轉(zhuǎn)換器以及油動機(jī)等組成轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，PLC與觸摸屏以及各種報(bào)警裝置等組成監(jiān)視控制系統(tǒng)，PLC與安全閥以及油動機(jī)等組成運(yùn)行保護(hù)系統(tǒng).在這些要素之中，以第一個最為關(guān)鍵，它是當(dāng)前體系中非常關(guān)鍵的一個構(gòu)成要素。它能夠確保設(shè)備能夠在特定的速率之下運(yùn)動。監(jiān)控體系是確保其運(yùn)作合理的關(guān)鍵裝置，其可以確保持續(xù)的監(jiān)控設(shè)備的多項(xiàng)數(shù)值的變動狀態(tài)。關(guān)于保護(hù)體系，它的關(guān)鍵意義是為了當(dāng)設(shè)備自身等出現(xiàn)問題的時候，其能夠合理的反映它的運(yùn)行狀態(tài)，確保設(shè)備停止運(yùn)行，或者是使用合理的方法來維護(hù)，避免問題變嚴(yán)重，或者是使得裝置無法運(yùn)作。

1.2 關(guān)于控制體系的活動要素

轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)采用三個磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器和測速齒輪測量汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，其傳感器設(shè)備的信息的速率和機(jī)組的轉(zhuǎn)動的速率是一致的。輸出脈沖信號經(jīng)轉(zhuǎn)速變送器轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號，經(jīng)PLC擴(kuò)展模塊輸入，當(dāng)處理之后其成為設(shè)備的轉(zhuǎn)動速率，經(jīng)由PID處理之后，從模擬電流信號，經(jīng)PLC擴(kuò)展模塊輸入，處理后變?yōu)槠啓C(jī)的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過PID運(yùn)算后，從模擬量輸出模塊輸出電流信號經(jīng)電液轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的油壓信號，使電業(yè)伺服閥有一定的流量輸出來，進(jìn)而能夠掌控油動設(shè)備的運(yùn)作，此時就可以掌控氣閥，進(jìn)而能夠掌控其進(jìn)汽特征，改變設(shè)備的轉(zhuǎn)動速率，同時油動機(jī)前端的位移傳感器將其信號與PLC模擬量輸出模塊輸出信號相比較，經(jīng)由它們的差異來掌握電液伺服閥的輸出。假如差數(shù)不是零的話，就表示具體的速率和設(shè)定的速率之間是不一樣的，應(yīng)該再次的調(diào)節(jié)。工作者設(shè)置的速度信號能夠經(jīng)由屏輸?shù)狡渲小?/p>

在監(jiān)視系統(tǒng)中，通過轉(zhuǎn)速、壓力、溫度和位移傳感器及變送器將信號輸入給PLC的模擬量輸入模塊，全部的輸入信后經(jīng)由處理之后，通過MPI網(wǎng)絡(luò)實(shí)時傳送給觸摸屏，對信息開展存儲以及顯示等等的活動，進(jìn)而能夠?qū)w系的所有的運(yùn)作數(shù)據(jù)開展綜合化的管控。

對于運(yùn)行保護(hù)體系來說，如果機(jī)組發(fā)生了超速或者是豎向的位置變化太多，亦或是金屬的氣溫太高等等的時候，假如達(dá)到設(shè)定的預(yù)警數(shù)的話，就會發(fā)生聲音以及光亮等的預(yù)警。如果達(dá)到設(shè)定的停運(yùn)的指標(biāo)的話，設(shè)備就會停止運(yùn)作，并且還會有聲音以及光亮等的報(bào)警出現(xiàn)。

2 關(guān)于控制體系的硬件裝置

2.1 關(guān)于設(shè)計(jì)思想和硬件

工業(yè)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)選用了可編程控制器（PLC）和觸摸屏作為控制系統(tǒng)的核心。它是將觸摸屏和PLC融合到一起。主要是考慮到如下的一些內(nèi)容。第一，該項(xiàng)技術(shù)非常的成熟，而且規(guī)范，它的穩(wěn)定性高，同時能夠抵御干擾。第二。它們的規(guī)模都不是很大，而且自身的重量也不大，能夠輕便的安裝，可以確保整體構(gòu)造比較的便捷，而且很緊密。第三，PLC的梯形圖編程易于掌握，觸摸屏組態(tài)軟件提供眾多的按鈕、指示燈、列表等控件，確保界面是合理的，如果控制作用變化了的話，只是將步驟和一些接線等變化就行。所以，將這兩者結(jié)合到一起，能夠確保設(shè)備的運(yùn)作合理，而且能夠保證它們之間的連接不繁瑣。

2.2 關(guān)于控制體系的硬件構(gòu)造以及外在的聯(lián)系圖

結(jié)合控制體系的功效規(guī)定，其設(shè)計(jì)的體系的關(guān)鍵硬件構(gòu)造和外在的接線形式如下所示

3 關(guān)于其軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1 下位機(jī)PLC的設(shè)計(jì)

s7300作為西門子系列PLC中功能強(qiáng)大的小型PLC，其編程語言是STEIy7，STEP7支持梯形圖、指令表、功能圖編程方式，它有著結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)優(yōu)勢，用文件快的形式管理用戶編寫的程序及程序運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)，并且可將文件塊定義為子程序，經(jīng)由調(diào)用話語，把其聯(lián)合成結(jié)構(gòu)形式的步驟，確保結(jié)構(gòu)非常的清晰明了。結(jié)合編程特征，以及設(shè)備的控制要素和相關(guān)的特性規(guī)定，其控制系統(tǒng)的控制程序主要由3個組織塊 (OBl、OB35、OBl00)、19 個功能塊 (FBl-FBl8、FB41)組成。

組織塊(OB)是操作系統(tǒng)與用戶程序的接口，是操作體系來負(fù)責(zé)的，用來管理掃描循環(huán)等的內(nèi)容。OBl用于循環(huán)處理，是用戶程序中的主程序，操作系統(tǒng)在每一次循環(huán)中調(diào)用一次OBl.OB35為循環(huán)中斷組織塊，它將以一定的時間間隔 (50ms)，周期性地調(diào)用FB41來執(zhí)行閉環(huán)控制系統(tǒng)的PID運(yùn)算程序。

功能塊(FB)存放不同的用戶程序，能夠被被動塊運(yùn)行。結(jié)合體系的功效特征和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)定，可以劃分為以下的一些功能模塊:轉(zhuǎn)速保護(hù)與監(jiān)視、溫度保護(hù)與監(jiān)視、壓力保護(hù)與監(jiān)視、軸向位移保護(hù)與監(jiān)視等功能塊 (FBl-FBl8)以及連續(xù)控制PID功能塊(FB41)。

3.2 關(guān)于觸摸屏設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容

本控制系統(tǒng)使用了一臺sIMATIC HMI TPl70B觸摸屏，5.7英寸液晶顯示.其構(gòu)造非常的靈便，而且能夠合理的設(shè)置控制要素，并且可以實(shí)時的對體系的運(yùn)行模式等開展管控活動，能夠掌握體系的運(yùn)作狀態(tài)等。TPl70B觸摸屏使用西門子PRO／ToOL組態(tài)軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，通過PRO／TOOL提供的多種控制器件庫、圖形控件、功能控件，能夠組態(tài)出很多不同的功效特征，能夠確保問題是可視的。同時可以讀取其中的一些信息，顯現(xiàn)場地的信息。

結(jié)合控制體系的規(guī)定，以及相關(guān)的存儲量等，對于觸摸屏體系，布置了以下的要素。（1）主功能畫面顯示工業(yè)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的主要控制界面，在這個畫面之中，能夠選取很多按鍵來獲取相關(guān)數(shù)值的輸入等多項(xiàng)信號的監(jiān)管。（2）參數(shù)設(shè)定畫面點(diǎn)擊主功能畫面上的參數(shù)設(shè)置功能按鈕，鏈接進(jìn)人參數(shù)設(shè)置界面.經(jīng)由此界面能夠結(jié)合使用者的規(guī)定以及設(shè)備的特征等設(shè)置多項(xiàng)運(yùn)行要素，進(jìn)而能夠反映出人機(jī)的互動性特征。（3）信號輸入監(jiān)控畫面點(diǎn)擊主功能畫面上的輸入信號功能按鈕，進(jìn)入輸人信號監(jiān)控畫面.這個功效是用來監(jiān)管信號是不是合理的，這樣就可以實(shí)現(xiàn)問題診斷的特征了。（4）信號輸出監(jiān)控畫面點(diǎn)擊主功能畫面上的輸出信號功能按鈕，鏈接進(jìn)入輸出信號監(jiān)控晃面。它體現(xiàn)裙擺的輸出的信號內(nèi)容，使用燈的亮閃來反映信號，它關(guān)鍵是用以監(jiān)管信號是不是合理的。（5）報(bào)警消息畫面點(diǎn)擊主功能畫面上的報(bào)警信息功能按鈕，和報(bào)警界面聯(lián)系到一起，如果一項(xiàng)報(bào)警問題出現(xiàn)的話，在開展聲光報(bào)警的時候，還可以在屏中體現(xiàn)出全部的運(yùn)行有關(guān)的預(yù)警要素。

結(jié)語

通過上文的分析，我們得知，融合上述兩項(xiàng)要素的控制體系的優(yōu)勢很多，比如構(gòu)造非常多簡潔，而且很設(shè)置的很緊密，大大的提升了控制體系等的靈便性特征，因?yàn)橛|摸屏是顯示區(qū)，能夠合理的把裝置目前的模式和問題內(nèi)容等經(jīng)由漢字來體現(xiàn)，此時方便工作者了解裝置有關(guān)的內(nèi)容，進(jìn)而能夠明確存在的不利現(xiàn)象，積極地應(yīng)對問題。而且。因?yàn)椴恍枰O(shè)置場地的指示燈具，此時連線變得很簡便，而且體系的穩(wěn)定性也得到了顯著的提升，運(yùn)作費(fèi)用大大的減少了。

[1]伍愛民.工業(yè)汽輪機(jī)市場需求結(jié)構(gòu)與預(yù)測[J].工程建設(shè)與設(shè)施，2000.

[2]王渝.纂于PLC的工業(yè)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的研究[D].哈爾濱:哈爾濱理工大學(xué)，2006.