西门子6ES361-3CA01-0AA0

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1 前言
随着我国电力工业的迅速发展，火电厂的装机容量和单机容量都日益增大，热工保护系统的规模也大幅度上升，对热工保护系统的控制方式、运行水平的要求也越来越高。
热工保护的主要作用是当机组在启停和运行过程中发生危及设备和人身安全的故障时，自动采取保护或联锁措施，防止事故产生和避免事故扩大，从而保证机组的正常启停和安全运行。热工保护是通过对设备工作状态和机组运行参数的严密监视，发生异常情况时，及时发出报警信号，必要时自动启动或切除某些设备或系统，使机组维持原负荷运行或减负荷运行。当发生重大故障而危及机组设备时，停止机组（或某一部分）运行，避免事故进一步扩大。
发电机组的性对本机、对电网乃至对国民经济来说都极为重要，因此，保护控制系统的性，对保障机组的安全稳定运行显得十分关键。
2 原有热工保护系统改造的必要性
保护装置在机组正常运行时是长期不动作的，而一旦出现异常情况却要求必须可靠的立即动作，因此对于热工保护装置应有必要的监视和试验手段，以确保热工保护装置本身动作的正确和可靠。
机组运行的，不仅依赖于各设备的性能，而且同各类保护控制装置的准确性和可靠性密切相关。电厂原有热工保护装置较落后且投运时间较长，保护系统由继电器组成控制回路，回路硬接线多，加上继电器长期带电工作，继电器触点易老化，导致接触不良，易产生拒动或误动的情况。大修期间需对继电器进行测试，以确保继电器工作正常，大大增加了热工人员的维护工作量。而且随着运行时间的越来越长，故障点相应增多，维护工作量越来越大，严重影响着机组的安全运行，因此亟待进行改造。
3 热工保护系统改造的设计思想
系统设计的出发点是提供可靠、的产品，有效地提高火力发电厂热工保护系统的控制水平，给发电机组的安全、经济运行提供保障，同时实现减员增效的目的。
由于微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，PLC已发展成为新一代工业控制机。它具有编程组态方便、硬件配置灵活、高可靠性和适应工业恶劣环境等优点，已经越来越多的被应用于各个工业控制领域。
新系统采用“上位机+PLC”方式，应用计算机通讯技术和PLC控制技术，对多个输入输出信号实现动态实时监控，具有输入输出信号状态显示、保护动作记录、报表打印、保护联锁试验等功能。
4 可编程控制器（PLC）的特点
4.1 功能丰富
PLC具有丰富的处理信息的指令系统及存储信息的内部器件，可以进行各种逻辑问题处理以及数据的运算。
PLC不仅能完成复杂的控制逻辑，而且也能实现模拟量控制和智能控制；并能实现远程通讯、计算机联网及上位机监控等功能。
4.2 编程方便
PLC是为取代传统的继电器控制逻辑而设计的，它沿用了继电器原理图或梯形图的编程方法，包含有触点、连线和线圈等概念。PLC一般采用梯形图编程，可由非计算机专业人员在使用现场完成，程序可以在线修改。
4.3 系列化与标准化程度高
PLC在结构、形式、编程语言、通讯等方面大同小异，且各种PLC产品均形成了适用于不同控制要求的系列产品。因此，PLC应用于发电厂的控制系统将使系统的设计及硬件配置更为经济合理。
4.4 开放的通讯功能
PLC既具有各PLC之间的协议通讯接口，也具有多种的通讯方式，如:RS232接口方式硬件，经济性好，目前较常用，但传送距离短、速率低；RS485接口方式克服了RS232的一些缺点，传送距离大（最大可达1.2Km）； CAN方式接口传送速度快，最大1～2M/S，传送距离可达1.0Km，误码率低； 以态通讯方式传送速度非常快（10Mbit/S），同时可以实现超远距离的传输，只是硬件和传送介质的成本略高，用户组成大型控制系统时，可根据外围设备进行方便的选择。
4.5 PLC的选择
根据保护系统所需要的输入输出点数、节点容量、系统功能等的要求，采用欧姆龙公司的SYSMAC C200HG PLC对保护系统进行改造，C200HG-CPU63的各项性能指标如下表所示:
项目 功能
存储器 用户存储器（UM） 15.2K字
普通DM 6.144字（DM0000-DM6143）
固定DM 512字（DM6144-DM6655）
扩展DM 0-3000字（DM7000-DM9999）
扩展DM存储器（EM） 6.144字（EM0000-EM6143）
I/O分配 扩展机架 3个机架
I/O单元 单元号0-9，A-F
特殊I/O单元 单元号0-9，A-F
指令执行时间 基本指令 0.156μs
MOV（21） 0.625μs
ADD（30） 16.65μs
I/O刷新时间 0.7ms
通讯方式 RS232C端口
时钟功能 具备时钟功能
5 改造后热工保护系统的主要构成
改造后的保护系统主要由PLC控制器和上位计算机两大部分组成，通过RS232电缆通讯。
C200HG PLC控制器配置包括CPU机架和扩展机架， CPU机架由四部分组成:CPU底板、C200HG CPU、电源单元、I/O单元。扩展机架由三部分组成:扩展底板、电源单元、扩展I/O单元。改造后的保护系统结构示意图如下:
6 PLC与上位机的串行通讯
PLC接收上位机发送过来的开启、停止信号，通过梯形图编制的逻辑回路来控制相应的输出点，从而实现对外部设备和装置的控制。PLC与上位机采用串行通讯格式，ASCII码，7位数据位，2位停止位，奇偶校验位，通讯速率为9600bit/s。通讯连线方式如下图2所示:
7 改造后的热工保护系统特点
a 系统结构简单可靠，组件式插接，便于安装维护。I/O模件卡件式设计，可灵活、方便的进行扩充。
b 保护系统采用双电源供电，确保了系统稳定、连续的工作。
c 对PLC采用梯形图的组态编程方式，可方便的进行组态、监视和修改。通过梯形图编程可实现相应的保护联锁功能和在线编辑，系统工作。
d 采用上位机监控，可实现报表打印、报警查询、状态监视、保护联锁试验记录等多种功能。
e 对输入信号状态进行记录，确认其动作或恢复的时间，给事故分析提供准确的依据。
8 小结
a 改造后的热工保护系统由上位机和可编程控制器PLC组成，对原有的由继电器构成的保护回路进行改造。系统结构合理、可靠性高、易扩展，能完全满足火电厂热工保护的需要。
b 能对所有输入/输出点进行状态记录，包括各输入点的接通和断开时间，而且热工维护可根据所提供的动作来判断一次元件或现场接线可能存在的问题，事故隐患。
c 系统可实现保护联锁试验、动作记录数据管理、状态监视、系统组态等功能，大大提高了热工保护装置的技术水平，减轻了热工人员的维护量，为事故分析提供了可靠、客观的依据。
d 该系统灵活性高、适应性强、扩展性好，可根据用户需要进行扩展和修改，并提供了与其它控制系统的接口。
热工保护系统肩负着保护主、辅设备，保证机组安全运行和防止事故扩大的重任，它是机组自动化控制的重要组成部分。随着机组容量的增大，热工保护的重要性已日益为人们所认识。因此，合理地设计热工保护系统，对提高机组自动控制水平，减轻运行人员的负担，增加机组运行的可靠性具有重大意义。

新型高性能的PLC不仅可以代替继电接触系统对开关量进行逻辑运算和控制，还可以对模拟量进行数据处理、算术运算以及控制，有的还具有通信联网功能，因此各类控制系统中已越来越多地使用PLC［1～2］。
使用PLC对某加压泵站的加压控制系统进行技术改造，因其开关量大，逻辑连锁复杂，且有为数不少的模拟量需要监控，故采用了日本松下电工的产品——中型PLC-FP3。

1 加压泵站的管网结构和PLC控制系统

管网结构和PLC控制系统见图1。加压系统采用6台泵组，并遵循4台运行2台备用的原则，1＃、6＃电动机额定功率为280kW，2＃～5＃电动机为150kW。系统有两个清水池，以备抽水池水加压之用。V1～V23均为电动阀门，其中V12～V17为电动蝶阀，有反映阀门开度的电压信号输出。系统对自动控制的要求如下：
① 当市政来水压力低于某设定值P1时，启动直接抽水加压；
② 当市政来水压力低于另一设定值P2(P2 ③ 两加压方式可以互相转换；
④ 当加压启动完成后，即投入调压功能，通过调节阀门开度及台数保持水压恒定，精度为±5%。采用的松下电工FP3是一种中型的可编程控制器，为模块式结构，组装灵活，维修方便；I/O点数最大可达768点，程序容量最大15800步；功能完善，具有数字和模拟量输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、功率控制等多种功能；还具有各种高级智能单元和网络通信功能，能满足复杂系统的控制要求。
上位机采用研华工控机及ABB公司组态软件，能显示整个管网系统及各设备的工作状态，以实现实时监控。

2　自动调压系统

直接抽水加压(或抽水池水加压)启动，直到两台泵组投入运行向管网充压一规定时间后，启动即告完成，这时调压系统自动投入工作。
2.1 调阀门开度调压
由于供水管网系统的大滞后性和非线性，数学模型难于建立，采用PID控制算法往往得不到好的控制效果，因此我们采用"分段+趋势"算法，即把水压误差分成5段，当误差大时选择小的操作周期和大的阀门开度变化量，反之则选择大的操作周期和小的阀门开度变化量。当误差≤±5%时，则辅以趋势控制，使误差进一步减小，具体算法如下：
①　|ek|>40%,T=T1,|Δθ|=Δθ1
20%<|ek|≤40%,T=T2, |Δθ|=Δθ2
10%<|ek|≤20%,T=T3, |Δθ|=Δθ3
5%<|ek|≤10%,T=T4, |Δθ|=Δθ4
20%<|ek|≤40%,T=T5, |Δθ|=Δθ5
②　当|ek|≤５%时，加上如下趋势算法：
0≤ek≤５%时
当运行泵组阀门开度已达以上，供水压力仍不足给定压力并维持20 min时，则再启动一台泵组；相反，当运行泵组阀门开度已减少至50%以下，而供水压力在20 min内保持110%给定压力，则停一台泵组。

3 结语

本系统在某加压泵站自投入运行以来，工作正常，性能良好，完全满足快速启动、恒压供水的要求；系统功能强，实用性好，提高了供水系统的自动化水平，为旧加压系统的改造提供了一种性价比高、经济实用的方案，特别是系统运行可靠，十分适应加压泵站恶劣环境下工作的要求。

一、引言

电子产品的机器大规模生产带动了SMT蓬勃发展,贴片机的广泛运用又对SMD电子元器件规模化标准封装提出了进一步的要求.把SMD元件放入载带,再用盖带通过封装的办法封装起来就是常说的编带.因为编带机的控制方式简易,早前的遍带机是用继电器搭起来的控制系统控制的.

半自动编带机

后来随着PLC和单片机控制板的价格下降,越来越多的编带机采用了PLC或单片机板+普通按钮的控制方式.只是单片机控制板给人简易,不稳定的感觉,所以用PLC的编带机厂商还是要多些.后来由于有些厂家用触摸屏把按钮替代了,这样编带机控制箱面板上的按钮就大大减少了,同时接线也方便许多.上面说的都是半自动编带机,要人工放料.再后来出现了全自动编带机,它克服了大量人工放量带来的高成本和不稳定性.当然全自动编带机也有缺点,它不是每一种产品都可以封装,只是有针对性产品才可以.

全自动编带机

二 、编带机的电气组成

半自动按钮式编带包装机的主要控制部分有:

1、 一个拉带马达,一般的是调速马达,也有用步进马达.

2 、一个压带电磁,两个头电磁阀,一个总电磁阀.

3 、两个头温度.

信号输入部分:

1 、一个启停按钮,脚踏启停也并接一块.

2 、一个头升降按钮.

3 、一个连续/寸动/放气三选按钮.

4 、一个计数SENSOR,一个料控SENSOR.

5、 一个压带按钮.

6 、两个热电偶SENSOR.

电气元件主要有:

1、PLC一个(I/O点数要求大于8/4).

2、温控制器两个.

3、调速马达一个.

4、四个电磁阀.

5、 两个固态继续电器(温控),一个普通继电器(调速马达),一个总的空气开关.

6、一个计数器(如果改用触摸屏式,则可以省去).

7、两个光纤SENSOR(一个计数,一个作为料控).

三、编带机的工作过程和关键点说明

编带包装机电和气接好后,如果是热封装的话,让升到合适的温度,调节好载带和气源气压. 用人工或自动上上料设备把SMD元件放入载带中,马达转动把盖带成型载带。载带拉到封装位置,这个位置盖带在上,载带在下,经过升温的两个片压在盖带和栽带上,使盖带把载带上面的SMD元件口封住,这样就达到了SMD元件封装的目的.然后收料盘把封装过的载带卷好.

也有的不是热封装,是用冷封.所胃冷封,就是不用加热就可以使盖带和载带粘在一块,这时候用的盖带要有粘性.封装前,载带一般要经过两个SENSOR,一个是计数用的,一个是用来做料控的.料控是要检测载带里面有没有漏放元件.如果检测到有漏放,那么编带机的马达立刻停下不转,同时头也要生到上面的位置.计数SENSOR一般是用光纤,也用而且要求反应速度要快,这样才不会漏计数.计数SENSOR可以数载带的边孔,也可以数成型凹槽.数边孔的话要折算回来才能是正确的SMD个数.由于普通的光纤SENSOR都上两三百块,所以有些厂商干脆用欧姆龙的凹槽式光电SENSOR,在载带边孔上装一个有齿轮,通过一个轴带动另一个齿轮,后面一个齿轮的齿用来感应凹槽式光电SENSOR.这样一来,载带前进,带动了齿轮的转动,也就能计载的边孔数.

编带机正常工作有三种状态,连续,寸动和放气,连续和寸动可以上料速度快慢选择.放气一般是在冷封装的时候用的,这时候要求两个头往下压,但压力比热封的压力小.因为盖带本身有粘性,所以只需把盖带和载带合在一起就行了.

上面说的是半自动编带机的基本功能,如果是全自动编带机,还要自动上料部分.进料部分一般是用步进或司服马达带一个可以转动机械手臂,手臂下面装一个吸嘴,用来把SMD元件从上料位置放到载带上面,这时要求PLC要有脉冲输出功能.进料的排料部分一般是有针对性做的.如果SMD元件是不分正反面,不分前后放置的,而且可以承受一般振动的,那就可以用振动盘来振动排料.如果是分极性而且是管装的,比如说有些IC,那就可以利用重立,使IC一个接一个排放在吸片位置.当SMD元件放一个到载带上,马达拉动载带前进一个位,这时候就要求马达有快速启动和停止的要求.通常一般带杀车的调速马达可以做到,但有时候也用步进马达.

如果编带机用上触摸屏的话,不但可以简化面板,而且可以根据头气缸的速度调节头在上位和下位的时间.

四 、V80 PLC在编带机上的应用

由于编带机的控制简易,对PLC的要求是性价比要高,稳定.德维森科技的V80系列中的M16DT-DC PLC早在05年就已经在编带机上运用,先后在按钮式编带机,触摸屏式编带机,全自动编带机上得到规模运用.由于V80 PLC编程方便好用,而且能带高速脉冲输出,硬件稳定,性价比高,深得广大客户的喜爱.

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