電動減溫減壓閥PLC控制系統

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之前介紹黃銅帶表消聲減壓閥使用注意事項，現在介紹電動減溫減壓閥PLC控制系統結構特點
隨著自動化控制水平的逐步提高，對生產中蒸汽調節的穩定性和快速性的要求也在逐步提高，傳統的二次儀表已無法滿足現有的控制需求。主要表現在： 用于電站鍋爐還是工業鍋爐，減溫減壓控制系統是鍋爐設備*的組成部分，對實現鍋爐的工藝過程、保證設備的安全穩定運行以及提高設備的經濟性能具有重要的意義。
針對溫度變化具有非線性、純滯后、時變性的特點，傳統的PID控制算法難以獲得滿意的控制效果，不能滿足實際需求。模糊控制的魯棒性雖好，但對純滯后及被控對象的參數變化不敏感易產生穩態誤差。將模糊控制與傳統PID控制有效結合，既保持了PID控制的穩態誤差小、穩定性好的優點，又具有模糊控制自適應和調節速度快的特點。本文利用傳感器設計溫度和壓力的測量回路，進行實時的監測并把
1）、過程自動化程度低，信息采集和反饋仍采用傳統的二次儀表，致使數據采集緩慢、調節滯后，降低了系統運行的穩定性。
2）、儀表內部信息儲存量小，采集的壓力、流量等數據無法保存，不便于日后生產工作的歷史查詢和分析。
3）、系統可靠性低，需要配專人負責該系統的運行，造成了人工成本的上升；
-  鑒于以上三點，通過采用PLC（可編程控制器）控制系統，解決當前存在的問題。

電動減溫減壓閥PLC控制系統控制功能

供熱系統公用PLC控制系統采用一套雙機熱備的可編程序控制器（PLC）進行數據采集和系統控制。控制系統能對整個供熱系統公用系統進行集中監視、管理、自動調節控制，并可實現遠方手動操作。

供熱系統公用PLC控制系統不再設置常規的儀表盤臺和模擬屏。

控制要求

供熱系統公用PLC控制系統采用一套雙機熱備的可編程序控制器（PLC）進行數據采集和系統控制。PLC選用MODICON的QUANTUM系列產品。監控軟件采用通用的正版軟件，3年內免費升級。

遠程I/O站模塊必須采用和冗余CPU模塊對應的同等級、同系列的模塊，不允許降低遠程I/O站模塊的等級，這樣利于提高整個系統的可靠性，同時便于現場維護人員維護。遠程I/O站背板需要采用冗余電源模式，提高系統穩定性。

主站PLC需要采用高性能的支持熱備冗余功能的CPU，處理器模塊為140CPU67160。 冗余PLC系統需要預留4路MODBUS接口與電廠DCS系統通訊。冗余的PLC系統與上位機SCADA系統通過以太網交換數據，要求該以太網必須支持冗余切換，需要在主機背板機架與備機背板機架上分別安裝2塊以太網模塊，采用4個交換機，形成以太網冗余。

上位機監控軟件SCADA的選用應結合PLC的實際情況，要求與PLC系統是同一品牌，使用施耐德公司Citect軟件，點數為1500點，預留充分余量。以達到*的通訊能力和功能組合。2套上位機SCADA軟件也需要達到冗余功能。網絡交換機應為*工業級產品，重負荷設計，電磁兼容性指標應滿足工業標準要求。要求交換機采用施耐德公司產品。采用“PLC＋上位機”對供熱系統公用設備的監視及控制。控制系統具有如下功能：數據采集及處理功能（DAS）、模擬量控制功能（MCS）、順序控制功能（SCS）。DAS功能，采集供熱蒸汽、減溫引射系統參數，根據業主要求對流量進行各類統計計算、蒸汽負荷分配、流量的溫壓補償、流量累計、熱量累計、熱損失等方面的計算，能進行熱網的負荷預測和熱負荷分析管理、制表，對參數越限、控制閥門故障、電源故障、PLC故障等進行報警，及自診斷等功能。歷史趨勢數據保存一年以上。

MCS功能，對供熱蒸汽壓力溫度、流量進行自動調節，保持供熱蒸汽參數恒定。對主/備用調節系統進行自動切換。滿足供汽的相關工藝參數要求。通過機組DCS的數據，進行流量累計。對單獨的減溫減壓器的進出口門用2塊開出模件同時控制。SCS功能，運行人員可根據工藝參數在控制室遙控啟/停供熱系統公用系統的受控設備。通信接口功能

① 供熱系統公用系統與機組DCS串口通訊接口。

公用系統PLC通過4口串口通信模塊并經光電轉換器和光纜與4臺機組DCS串口通訊接口連接，相互交換數據。配備2塊串口通信模塊，光電轉換器8個及光盒等附材。（包括DCS方）。公用系統PLC與機組DCS機柜距離約400米,另加一條到二期DCS備用光纜，合計光纜長度400X5=2000米。

② 供熱系統公用系統與供熱計量站的供熱參數等接口。

公用系統PLC通過串口接口并經光電轉換器和光纜與供熱計量站的流量計串口通信，數據包括流量、壓力、溫度。配備光電轉換器2個及光盒等附材。（包括計量站方）。公用系統PLC與供熱計量站距離約800米。光纜長度800米

③ 公用系統PLC與上位機房距離約400米, ,合計光纜長度400X2=800米。

賣方在控制柜中包括電氣的相關控制。

賣方負責與供熱公用系統處理系統工藝承包商協調，并以各工藝承包商提供的終系

統及控制要求等資料為準，提供終控制設備及所有測點信號的I/O清單，終清單由買方確認。

賣方提供下列備用余量，以供系統以后擴展需要：

（1） 每個機柜內的每種類型I/O站都設有15%以上的裕量；

（2） 每個機柜內設有10%模件插槽裕量。所有備用插槽均配置必要的硬件，如：背板、

連接件、連接電纜等，保證今后插入模件就能投入運行；

（3） 控制器站的處理器在大負荷下處理能力有60%裕量，操作員站處理器處理能力有60%裕量；

（4） 處理器內部存貯器有40%存儲裕量，外部存貯器有60%外存裕量；

（5） 30%-40%電源裕量；

（6） 網絡通訊總線負荷率不大于40%（共享式以太網通訊的負荷率不大于20%）。 以上這些都是按系統聯調成功正式投運時的終容量計算的百分比值。

控制系統的電源設計：

由買方提供一路220VAC±10%，50Hz電源（二期公用UPS電源），另一路110VAC±10%，50Hz（一期公用UPS電源），需賣方提供變壓器將110VAC轉換成220 VAC，賣方提供雙電源切換裝置（西安航天自動化），二路220 VAC電源能在控制柜內自動切換。如下圖。計量站所需求的二路220VAC電源從賣方的電源柜供出。電源故障都在LCD上報警。兩路冗余電源在任一路電源故障時自動切換到另一路，以保證任一路電源的故障均不會導致系統失電。變壓器 雙電

B 切換

D2 注： P1和P2電源為2塊CPU的PLC電源；P3、P4為PLC的遠程站冗余PLC電源；D1和D2直流電源經24VDC雙電源切換供給開入和模入；D3和D4直流電源經24VDC雙電源切換供給繼電器、光電轉換器和交換器。在操作員機房給2臺交換機各配1個電源。 P2 P3 P4

買方負責提供總電源，賣方需要其他類型的電源均由賣方自行解決。供熱系統公用PLC控制系統中所需的各檔電壓、電流的供電電源均由賣方提供（雙路），電源裝置設有防浪涌保護。賣方對所供配電系統的接線方式與全廠供電接線方式相符合，具體方式在詳細設計時提供。

2.3 供熱系統公用PLC控制系統聯網要求

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,水減壓閥供熱系統公用PLC控制系統聯網的硬件及軟件由賣方負責設計和供貨，包括交換機、機柜、相應的軟件等。

2.4 供熱公用PLC控制系統網絡結構

供熱公用PLC控制系統網絡結構如下圖一：

圖一 供熱公用PLC控制系統網絡結構圖
2）、的特點及組成：
PLC在現代工業控制領域中早己得到了廣泛的應用。以PLC的控制功能而言，具有嚴謹、方便、易編程、易安裝、可靠性高等優點。它通用性強，適應面廣,特別在數字量輸入/輸出等邏輯控制領域有*的優點。PLC具有豐富的邏輯控制指令和應用指令，它提供高質量的硬件、高水平的系統軟件平臺和易學易編程的應用軟件平臺。另外，PLC即有自身的網絡體系又有開放I／0及通訊接口，很容易組建網絡并實現遠程訪問。
主要性能指標
系統實現了整套裝置的自動控制和監控，減溫減壓PLC控制系統主要包括如下功能：
1）、過程控制的功能：
①、系統對設備入口、出口的壓力和溫度實現了簡單、方便的參數設定，壓力調節閥和給水調節閥的壓力及溫度設定值、P、I、D等參數可以在上位機中設定。系統經過西門子S7-200/S7-300系列或研華工控機運算后輸出模擬（開關）控制信號控制壓力調節閥或給水調節閥，達到設備出口蒸汽壓力和蒸汽溫度的穩定及快速響應。控制系統可以實現上位機操作、控制柜觸摸屏操作和就地手動操作；
②、對所采集的模擬信號進行線性化、濾波、工程單位轉換處理；
③、實現了流量信號的溫、壓補償，提高了儀表的測量精度；

2）、減溫減壓PLC控制系統穩定的供電：
控制柜2路220V交流供電，并配有施耐德雙電源自動切換開關，可在一路供電故障情況下2秒內切換備用電源供電；另備有山特在線式，可在系統斷電后為控制系統及調節閥執行期提供一定時間的供電保障，*可以應對緊急情況的發生。

3）、減溫減壓PLC控制系統報警功能：
當壓力超過工藝要求，可在現場、就地實現高、低限壓力報警； 

4）、邏輯控制：
聯鎖邏輯控制實現開關的控制，邏輯控制及用戶自定義功能塊等。系統實現了電磁閥控制以及參數越限報警等功能。 

5）、權限設定：
可劃分科學的分級操作流程，包括操作員級（只能查看數據及報表，無法修改參數），班組長級（可以修改設定值），管理員級（可以修改參數，賦予權限，退出系統）。 

6）、人機接口
HMI系統中包含主工藝畫面，各系統送氣壓力、流量，供氣壓力調節等多幅畫面，畫面直觀、豐富，具備在線調節、在線顯示調節曲線功能，包括過程量變化趨勢的實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線。 

7）、現場顯示：
現場采用西門子、ntouch、臺達等行業企業出品的觸摸屏進行參數顯示、控制，觸摸屏程序由組態軟件來完成，人機界面采用中文菜單，界面友好，操作方便，功能較強，主要用于現場壓力、流量、閥位的顯示與操作。可作為操作人員現場操作的依據。 

8）、通訊及總線：
系統支持多種通訊及總線協議進行通訊，包括TCP/IP、RS232/485、ProfiBus-DP、HSE（高速以太網）等等。可通過擴展模塊（如模塊、以太網通訊模塊等）將現場信號遠傳至上位機或中控室，實現與DCS系統、FCS系統之間的無隙連接。在辦公室、控制室就可對現場情況一目了然。 

9）、報表打印：
以報表形式繪制報警記錄、歷史記錄畫面，調節間數據報表。實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線可隨意設定時間段，打印在線趨勢，歷史趨勢曲線。

 
10）、其他功能：
針對某些工廠間歇用汽的工況，傳統的儀表控制無法滿足用戶自動化生產的需要，我公司況開發出一整套有自動暖管，自動切斷蒸汽，自動投入使用功能的帶控制的減溫減壓站。 

采用該系統的意義
1）、計算機化管理使得系統信息儲存量大，數據采集與反饋及時、準確，系統的生產數據可實現保存，有利于生產數據的歷史查詢和故障的及時排除；
2）、該系統投入運行后，通過計算機顯示與控制，提高了過程自動化的程度，可實現無人調節操作，減少了操作環節，降低了運行成本，使系統的管理和控制上了一個新臺階。
3）、在控制回路相對復雜的環境中，該系統可實現多點聯鎖控制，保證系統的穩定性、安全性和可靠性。這是普通常規儀表不能滿足的。與本產品相關論文：斯派莎克蒸汽減壓閥在化纖管路應用