PLC和觸摸屏的工業(yè)汽輪機控制系統(tǒng)設計芻議

戴道樂

（哈電集團哈爾濱哈汽實業(yè)開發(fā)總公司，黑龍江 哈爾濱 150046）

1 控制體系的構成要素和它的原則內容

1.1 關于體系的構成要素

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

1.2 關于控制體系的活動要素

轉速控制系統(tǒng)采用三個磁阻式轉速傳感器和測速齒輪測量汽輪機的轉速，其傳感器設備的信息的速率和機組的轉動的速率是一致的。輸出脈沖信號經轉速變送器轉換成4-20mA的電流信號，經PLC擴展模塊輸入，當處理之后其成為設備的轉動速率，經由PID處理之后，從模擬電流信號，經PLC擴展模塊輸入，處理后變?yōu)槠啓C的轉速，經過PID運算后，從模擬量輸出模塊輸出電流信號經電液轉換器轉換成相應的油壓信號，使電業(yè)伺服閥有一定的流量輸出來，進而能夠掌控油動設備的運作，此時就可以掌控氣閥，進而能夠掌控其進汽特征，改變設備的轉動速率，同時油動機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，經由它們的差異來掌握電液伺服閥的輸出。假如差數不是零的話，就表示具體的速率和設定的速率之間是不一樣的，應該再次的調節(jié)。工作者設置的速度信號能夠經由屏輸到其中。

在監(jiān)視系統(tǒng)中，通過轉速、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，全部的輸入信后經由處理之后，通過MPI網絡實時傳送給觸摸屏，對信息開展存儲以及顯示等等的活動，進而能夠對體系的所有的運作數據開展綜合化的管控。

對于運行保護體系來說，如果機組發(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，假如達到設定的預警數的話，就會發(fā)生聲音以及光亮等的預警。如果達到設定的停運的指標的話，設備就會停止運作，并且還會有聲音以及光亮等的報警出現。

2 關于控制體系的硬件裝置

2.1 關于設計思想和硬件

工業(yè)汽輪機控制系統(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容。第一，該項技術非常的成熟，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，將這兩者結合到一起，能夠確保設備的運作合理，而且能夠保證它們之間的連接不繁瑣。

2.2 關于控制體系的硬件構造以及外在的聯系圖

結合控制體系的功效規(guī)定，其設計的體系的關鍵硬件構造和外在的接線形式如下所示

3 關于其軟件設計內容

3.1 下位機PLC的設計

s7300作為西門子系列PLC中功能強大的小型PLC，其編程語言是STEIy7，STEP7支持梯形圖、指令表、功能圖編程方式，它有著結構形式的設計優(yōu)勢，用文件快的形式管理用戶編寫的程序及程序運行所需的數據，并且可將文件塊定義為子程序，經由調用話語，把其聯合成結構形式的步驟，確保結構非常的清晰明了。結合編程特征，以及設備的控制要素和相關的特性規(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，是操作體系來負責的，用來管理掃描循環(huán)等的內容。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)，周期性地調用FB41來執(zhí)行閉環(huán)控制系統(tǒng)的PID運算程序。

功能塊(FB)存放不同的用戶程序，能夠被被動塊運行。結合體系的功效特征和結構設計的規(guī)定，可以劃分為以下的一些功能模塊:轉速保護與監(jiān)視、溫度保護與監(jiān)視、壓力保護與監(jiān)視、軸向位移保護與監(jiān)視等功能塊 (FBl-FBl8)以及連續(xù)控制PID功能塊(FB41)。

3.2 關于觸摸屏設計相關的內容

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.其構造非常的靈便，而且能夠合理的設置控制要素，并且可以實時的對體系的運行模式等開展管控活動，能夠掌握體系的運作狀態(tài)等。TPl70B觸摸屏使用西門子PRO／ToOL組態(tài)軟件進行程序設計，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，顯現場地的信息。

結合控制體系的規(guī)定，以及相關的存儲量等，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數值的輸入等多項信號的監(jiān)管。（2）參數設定畫面點擊主功能畫面上的參數設置功能按鈕，鏈接進人參數設置界面.經由此界面能夠結合使用者的規(guī)定以及設備的特征等設置多項運行要素，進而能夠反映出人機的互動性特征。（3）信號輸入監(jiān)控畫面點擊主功能畫面上的輸入信號功能按鈕，進入輸人信號監(jiān)控畫面.這個功效是用來監(jiān)管信號是不是合理的，這樣就可以實現問題診斷的特征了。（4）信號輸出監(jiān)控畫面點擊主功能畫面上的輸出信號功能按鈕，鏈接進入輸出信號監(jiān)控晃面。它體現裙擺的輸出的信號內容，使用燈的亮閃來反映信號，它關鍵是用以監(jiān)管信號是不是合理的。（5）報警消息畫面點擊主功能畫面上的報警信息功能按鈕，和報警界面聯系到一起，如果一項報警問題出現的話，在開展聲光報警的時候，還可以在屏中體現出全部的運行有關的預警要素。

結語

通過上文的分析，我們得知，融合上述兩項要素的控制體系的優(yōu)勢很多，比如構造非常多簡潔，而且很設置的很緊密，大大的提升了控制體系等的靈便性特征，因為觸摸屏是顯示區(qū)，能夠合理的把裝置目前的模式和問題內容等經由漢字來體現，此時方便工作者了解裝置有關的內容，進而能夠明確存在的不利現象，積極地應對問題。而且。因為不需要設置場地的指示燈具，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，運作費用大大的減少了。

[1]伍愛民.工業(yè)汽輪機市場需求結構與預測[J].工程建設與設施，2000.

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