6ES7235-0KD22-0XA8正規(guī)授權(quán)

循環(huán)流化床鍋爐是一種環(huán)保型鍋爐，但隨著環(huán)境治理要求的進(jìn)一步加深，其SO2排放量仍無(wú)法達(dá)標(biāo)。石家莊東方熱電股份有限公司熱電三廠為保護(hù)環(huán)境，減少SO2對(duì)大氣的污染，決定對(duì)#4(75t/h)、#5(135t/h)循環(huán)流化床鍋爐建設(shè)爐內(nèi)噴鈣脫硫系統(tǒng)，采用三菱FX2N型PLC作為操作控制系統(tǒng)。

一 系統(tǒng)工藝流程

對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行脫硫處理，目前一種普遍采用的方法是將脫硫劑(石灰石粉：粒徑0～2mm，比重約1.4t/m3)通過(guò)送粉管道從爐前二次風(fēng)口送入鍋爐爐膛中與煤一起燃燒，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成CaSO4，達(dá)到脫硫目的。系統(tǒng)工藝流程路線如下：

(1)石灰石粉→粉倉(cāng)→粉倉(cāng)插板閥→粉倉(cāng)旋轉(zhuǎn)給料閥→緩沖罐→緩沖罐插板閥→緩沖罐旋轉(zhuǎn)給料閥→噴料泵→送粉管路→爐前檢修隔斷門→爐膛；

(2)空氣→羅茨風(fēng)機(jī)→電動(dòng)蝶閥→噴射泵→送粉管路(另一路送氣化風(fēng))→爐前檢修隔斷門→爐膛；

(3)氣化風(fēng)→空氣加熱器(有旁路閥)→氣化風(fēng)環(huán)管→氣化板→粉倉(cāng)→布袋除塵器。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用雙路聯(lián)調(diào)送粉方式，每臺(tái)爐由兩路送粉設(shè)備裝置及管路將石灰石粉送入爐膛。送粉量由PLC根據(jù)每臺(tái)爐SO2監(jiān)測(cè)裝置所提供的信號(hào)對(duì)該爐的旋轉(zhuǎn)給料閥實(shí)行變頻聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)。

二 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施

整個(gè)控制系統(tǒng)由一臺(tái)中控室內(nèi)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)(操作員/工程師站)、一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制站 FX2N型PLC-128MR、并配以4個(gè) FX2N-4A/D數(shù)據(jù)采集模塊、一個(gè) FX2N-4D/A模擬數(shù)據(jù)輸出模塊和4臺(tái)變頻給粉裝置組成。監(jiān)控計(jì)算機(jī)主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)煔獗O(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)的SO2參數(shù)值和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作和故障監(jiān)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)控制站根據(jù)SO2含量對(duì)送粉量進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)操作，并與上位機(jī)采用RS-485進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。

現(xiàn)場(chǎng)控制站配置見附圖。

1. FX2N-128MR現(xiàn)場(chǎng)控制站

FX2N-128MR現(xiàn)場(chǎng)控制站是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，其運(yùn)算處理速度：基本指令0.08μs/指令，應(yīng)用指令1.52～100μs/指令，輸入輸出總點(diǎn)數(shù)256點(diǎn)，最大存儲(chǔ)容量16k步，內(nèi)置存儲(chǔ)器容量8k步，順控指令27條，步進(jìn)梯形圖指令2條，應(yīng)用指令128種，298個(gè)。 FX2N-4A/D數(shù)據(jù)采集模塊：接受4～20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸送給PLC。 FX2N-4D/A模擬數(shù)據(jù)輸出模塊：將PLC發(fā)出的控制量數(shù)值轉(zhuǎn)化為4～20mA電流信號(hào)輸入到變頻器控制旋轉(zhuǎn)給料閥。

2. 噴鈣脫硫系統(tǒng)的啟動(dòng)和控制

噴鈣脫硫系統(tǒng)可采用三種方式進(jìn)行啟動(dòng)。

(1)方式一：自動(dòng)啟動(dòng)

將各就地設(shè)備的控制箱切換至“遠(yuǎn)方”位置，在顯示器屏上點(diǎn)擊“全自動(dòng)啟動(dòng)”按鈕，系統(tǒng)將按下列順序啟動(dòng)設(shè)備。

(a)啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)延時(shí)12s，開始下一步，否則報(bào)警；

(b)自動(dòng)打開風(fēng)機(jī)后電動(dòng)蝶閥開到預(yù)定位置時(shí)，開始下一步，否則12s后報(bào)警；

(c)此時(shí)空氣母管壓力下降至運(yùn)行I值(調(diào)試確定)。啟動(dòng)緩沖罐下旋轉(zhuǎn)給料閥緩慢升速至第一設(shè)定轉(zhuǎn)速(調(diào)試確定)運(yùn)行l(wèi) 2s；

(d)啟動(dòng)緩沖罐上粉倉(cāng)旋轉(zhuǎn)給料閥，并接通緩沖罐料位控制回路；

(e)接通SO2監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)回路，通過(guò)PLC控制緩沖罐下旋轉(zhuǎn)給料閥轉(zhuǎn)速，使SO2測(cè)量值達(dá)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值(<1200mg／m3)，此時(shí)空氣母管的壓力要上升至運(yùn)行II值；

(f)啟動(dòng)電加熱器，并將溫度調(diào)至設(shè)定值。

(2)方式二：遠(yuǎn)方操作啟動(dòng)

各就地設(shè)備控制箱的切換開關(guān)切至“遠(yuǎn)方”位置。設(shè)備啟動(dòng)順序與方式與上述完全相同，只不過(guò)是由設(shè)備操作人員在主控室CRT前利用鼠標(biāo)按程序提示框逐一進(jìn)行啟動(dòng)操作。

(3)方式三：就地操作啟動(dòng)

各就地設(shè)備控制箱的切換開關(guān)切至“就地”位置，此時(shí)設(shè)備的啟動(dòng)順序不受限制，由操作人員任意啟動(dòng)，但若不是特殊情況，不采用此工作方式，因?yàn)樵摲绞郊词箚?dòng)設(shè)備也不會(huì)實(shí)現(xiàn)PLC聯(lián)調(diào)，達(dá)不到系統(tǒng)的使用目的。

3. 噴鈣脫硫控制系統(tǒng)的運(yùn)行

(1)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)顯示的狀態(tài)參數(shù)有：粉倉(cāng)料位、羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、電動(dòng)蝶閥狀態(tài)、下旋轉(zhuǎn)給料閥轉(zhuǎn)速、上旋轉(zhuǎn)給料閥運(yùn)行狀態(tài)(停止、運(yùn)行交替顯示)、緩沖罐料位、煙氣SO2值、空氣加熱后溫度、PLC運(yùn)行狀態(tài)指示、噴鈣量。

(2)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可將各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及SO2值實(shí)現(xiàn)采集、存儲(chǔ)、通信打印、圖形顯示等功能，各項(xiàng)功能可在CRT人機(jī)界面上利用菜單命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(a)數(shù)據(jù)采集：通過(guò)畫面中的按鈕設(shè)定數(shù)據(jù)，通過(guò)PLC的A/D模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；

(b)結(jié)果顯示：將通過(guò)PLC的A/D模塊采集到的數(shù)據(jù)顯示到畫面中；

(c)狀態(tài)顯示：通過(guò)PLC與組態(tài)的通信將結(jié)果狀態(tài)在畫面中顯示；

(d)故障報(bào)警：當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，報(bào)警畫面自動(dòng)彈出，查看出現(xiàn)故障的地方；

(e)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：通過(guò)設(shè)定后，設(shè)定的數(shù)據(jù)將自動(dòng)存儲(chǔ)到系統(tǒng)中去；

(f)生成報(bào)表：可用工具欄中的按鈕查看報(bào)表；

(g)圖形顯示：加上運(yùn)行狗(watch-dog)之后，啟動(dòng)系統(tǒng)就可顯示圖形畫畫，從而從畫面中監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)；

(h)打印：選擇需要打印的內(nèi)容點(diǎn)擊工具欄上的打印按鈕就可打??；

(i)內(nèi)部通信：通過(guò)SC09通信電纜完成PLC與電腦的組態(tài)通信。

(3)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的聯(lián)鎖保護(hù)邏輯關(guān)系

Lb當(dāng)某套送粉裝置的下旋轉(zhuǎn)給料閥停運(yùn)時(shí)，自動(dòng)解列聯(lián)調(diào)方式變?yōu)閱握{(diào)方式，并停止該套送粉裝置；

Lc當(dāng)送粉裝置的下旋轉(zhuǎn)給料閥轉(zhuǎn)速超設(shè)定值，但SO2的值不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，報(bào)警；

Ld當(dāng)某套送粉裝置的上旋給料閥停運(yùn)時(shí)，直至下料位報(bào)警延時(shí)12s后停止下旋給料閥并自動(dòng)解列聯(lián)調(diào)方式變?yōu)閱握{(diào)方式；

Le當(dāng)風(fēng)機(jī)電動(dòng)蝶閥誤關(guān)時(shí)，3s內(nèi)應(yīng)啟動(dòng)設(shè)備用羅茨風(fēng)機(jī)并打開備用羅茨風(fēng)機(jī)后的電動(dòng)蝶閥，并停止本風(fēng)機(jī)運(yùn)行，否則進(jìn)入事故停機(jī)程序；

Lf空氣電加熱器的啟動(dòng)、停止，只需實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方就地操作和溫度顯示以及故障停運(yùn)報(bào)警即可，不必加入聯(lián)鎖；

Lg當(dāng)空氣分支管壓力值超過(guò)高值(調(diào)試時(shí)定)報(bào)警并延時(shí)3s停下旋轉(zhuǎn)給料閥，然后進(jìn)入邏輯Lb程序；

Lh當(dāng)空氣分支管壓力值低于低壓值(調(diào)試時(shí)定)時(shí)，執(zhí)行邏輯La程序；

Li當(dāng)下旋轉(zhuǎn)給料機(jī)轉(zhuǎn)速升至第二設(shè)定轉(zhuǎn)速(調(diào)試時(shí)確定)時(shí)報(bào)警。

4. 噴鈣脫硫控制系統(tǒng)的停止

(1)正常停止

當(dāng)鍋爐機(jī)組按計(jì)劃停機(jī)時(shí)要先將脫硫系統(tǒng)停止運(yùn)行。若需#4、#5爐都停的話，后停的脫硫系統(tǒng)要將粉倉(cāng)內(nèi)的石灰粉用完，然后再停止運(yùn)行，可采用微機(jī)自動(dòng)停止和人工控制停止兩種辦法，其順序是一致的。其步驟如下：

(a)停止某臺(tái)爐兩套送粉裝置緩沖罐的上旋轉(zhuǎn)給料閥運(yùn)行，不再向緩沖罐送料；

(b)緩沖罐內(nèi)料位降至低料位報(bào)警值后，讓其依靠聯(lián)鎖自動(dòng)動(dòng)作停止下旋轉(zhuǎn)給料閥的運(yùn)行；

(c)關(guān)閉運(yùn)行羅茨風(fēng)機(jī)出口管路的電動(dòng)蝶閥；

(d)切斷運(yùn)行羅茨風(fēng)機(jī)與備用羅茨風(fēng)機(jī)的聯(lián)鎖回路，將運(yùn)行的羅茨風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行；

(e)就地關(guān)閉該爐系統(tǒng)裝置的手動(dòng)插板，手動(dòng)檢修隔斷門。

(2)事故停止

當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備在運(yùn)行當(dāng)中出現(xiàn) La、Le所提及的故障情況時(shí)，系統(tǒng)要轉(zhuǎn)入事故停機(jī)程序，各臺(tái)設(shè)備順序停機(jī)之間需要延時(shí)，停機(jī)步驟如下：

(a)停止該爐兩套送粉裝置的下旋轉(zhuǎn)給料閥運(yùn)行。

(b)停止該爐兩套送粉裝置的上旋轉(zhuǎn)給料閥運(yùn)行。

(c)解列運(yùn)行及備用風(fēng)機(jī)間的聯(lián)鎖，停止運(yùn)行的羅茨風(fēng)機(jī)。

三 應(yīng)用體會(huì)

東方熱電三廠脫硫PLC控制系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)，性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，經(jīng)過(guò)2年多運(yùn)行，從未出現(xiàn)過(guò)故障，基本不需要維護(hù)。 FX2N型PLC小型化、高性能，適合此種環(huán)?？刂葡到y(tǒng)的應(yīng)用改造。隨著對(duì)供熱鍋爐環(huán)保要求的不斷提高，該系統(tǒng)將擁有良好的開發(fā)前景。

1 引 言

         勵(lì)磁系統(tǒng)是同步電動(dòng)機(jī)中最核心、最主要的且成部分之一。長(zhǎng)期以來(lái)同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置技長(zhǎng)性能不完善，導(dǎo)致同步機(jī)損壞，成為影響生產(chǎn)的安全、連續(xù)及穩(wěn)定運(yùn)行的制約環(huán)節(jié)。

       隨著可編程控制器（PLC）技術(shù)的發(fā)展，以微型PLC為核心、功能更加完善的勵(lì)磁控制系統(tǒng)的出現(xiàn)成為可能。該系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單、控制功能豐富、可配置漢顯的人機(jī)界面、價(jià)格適中、適合于惡劣的工業(yè)環(huán)境。采用PLC技術(shù)，首先克服同步機(jī)所配老式晶閘管勵(lì)磁裝置（俗稱可控硅勵(lì)磁裝置）技術(shù)性能不完善；充分發(fā)揮PLC的作用，使控制系統(tǒng)更為人性化。

2 同步機(jī)勵(lì)磁裝置的功能

         同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁裝置主要有三個(gè)方面的作用，一是完成同步機(jī)的異步啟動(dòng)并牽入同步運(yùn)行；二是在牽入同步以后勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)控制；三是監(jiān)控系統(tǒng)故障，確保同步機(jī)安全運(yùn)行。

2．1 勵(lì)磁裝置在啟動(dòng)過(guò)程中的作用

         在異步啟動(dòng)的過(guò)程中，勵(lì)磁裝置保證啟動(dòng)回路具有良好的異步驅(qū)動(dòng)特性，避免異步啟動(dòng)過(guò)程中所存在的脈振現(xiàn)象，滿足帶載起動(dòng)及再整步要求。達(dá)到亞同步速時(shí)，準(zhǔn)角度投勵(lì)，勵(lì)磁繞組產(chǎn)生同步力矩，使電機(jī)盡早進(jìn)入同步。

2．2 勵(lì)磁裝置在運(yùn)行過(guò)程中的作用

同步運(yùn)行過(guò)程中的勵(lì)磁電流控制模式分為：

（1）恒勵(lì)磁電流模式：適合于負(fù)載恒定工況，如通風(fēng)機(jī)、水泵。實(shí)際選取功率因數(shù)為超前0.95-1之間任意值。

（2）恒無(wú)功功率模式：適用于電網(wǎng)負(fù)載不斷變化，同步機(jī)向電網(wǎng)提供恒定的無(wú)功功率以補(bǔ)償電網(wǎng)的功率因數(shù)，但同步機(jī)的功率因數(shù)是隨著負(fù)載的變化而變化。

2．3 勵(lì)磁裝置的監(jiān)控作用

        同步電機(jī)在正常運(yùn)行過(guò)程中，不可避免地會(huì)受到各種各樣的擾動(dòng)，就會(huì)引起電機(jī)失步，造成生產(chǎn)中斷和設(shè)備損壞的嚴(yán)重事故。勵(lì)磁裝置能檢測(cè)，同步機(jī)的失步，識(shí)別后判斷是報(bào)警還是再整步運(yùn)行，既保障設(shè)備的安全性，又保持運(yùn)行連續(xù)性。

        同樣，勵(lì)磁裝置在正常運(yùn)行過(guò)程中，自身也會(huì)受到各種干擾，造成可控整流器缺相或失控、滅磁晶閘管誤導(dǎo)通、熔斷器故障、勵(lì)磁電流超限等故障。當(dāng)出現(xiàn)上述故障，勵(lì)磁裝置識(shí)別后報(bào)警或跳閘，以保證勵(lì)磁裝置的安全運(yùn)行。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

        為了滿足同步機(jī)起動(dòng)、運(yùn)行和故障監(jiān)控的要求，同時(shí)便于將機(jī)械設(shè)備的控制柜與勵(lì)磁裝置融為一體，減小體積、增強(qiáng)控制功能、提升原來(lái)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。本勵(lì)磁裝置主控制器采用西門子微型可編程序控制器S7-200，并使用成熟的晶閘管的觸發(fā)電路TC787。


        顯示電路采用西門子的TD200來(lái)完成，一是參數(shù)設(shè)置，如投勵(lì)時(shí)刻、后備投勵(lì)、強(qiáng)勵(lì)時(shí)間；運(yùn)行模式選擇。二是工作狀態(tài)顯示，如實(shí)驗(yàn)投勵(lì)、正常投勵(lì)、后備投勵(lì)；運(yùn)行模式。三是故障顯示，如失步、整步失敗、晶閘管故障、滅磁晶閘管誤導(dǎo)通、熔斷器故障、勵(lì)磁超限。全部采用漢字顯示。

3．1 啟動(dòng)回路

（1）起動(dòng)時(shí)滅磁繼電器接點(diǎn)CJll、CJ22閉合，見同步電機(jī)起動(dòng)回路圖2，使同步電機(jī)在異步驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，滅磁晶閘管7KGZ、8KGZ在較低的電壓下便可開通，保證感應(yīng)電流在正負(fù)半周是對(duì)稱的。有效地了傳統(tǒng)勵(lì)磁屏在同步電機(jī)異步啟動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)電流正負(fù)半周不對(duì)稱現(xiàn)象，避免了異步啟動(dòng)過(guò)程中所存在的脈振現(xiàn)象，具有良好的異步驅(qū)動(dòng)特性。

（2）在啟動(dòng)結(jié)束后，滅磁繼電器接點(diǎn)CJll、CJ22斷開，滅磁 晶閘管7KGZ、8KGZ在較高的電壓下便可開通。當(dāng)電機(jī)在同步狀態(tài)時(shí)，滅磁晶閘管在過(guò)電壓情況下才開通，既起到保護(hù)器件的作用，又當(dāng)電機(jī)正常同步運(yùn)行時(shí)，保證附加電阻RFl、RF2被可靠切除，并防止滅磁晶閘管誤導(dǎo)通，可使電機(jī)在遇到故障，被迫跳閘停機(jī)時(shí)，減少電機(jī)受損傷程度。

（3）起動(dòng)前，人為按下ANl、AN2可以實(shí)驗(yàn)滅磁回路。

3．2 投勵(lì)控制

        同步電動(dòng)機(jī)的投勵(lì)過(guò)程控制是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，主要表現(xiàn)為對(duì)投勵(lì)時(shí)間和投勵(lì)角度的選擇上。理想的投勵(lì)時(shí)間是指當(dāng)電機(jī)異步啟動(dòng)到亞同步速時(shí)，即轉(zhuǎn)速達(dá)到同步速的95％-98％之間；準(zhǔn)角度投勵(lì)是指在轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的過(guò)零點(diǎn)，即從負(fù)半周到正半周的零點(diǎn)準(zhǔn)確投勵(lì)。滿足兩者條件時(shí)，勵(lì)磁繞組產(chǎn)生同步力矩，使電機(jī)盡早進(jìn)入同步。

        轉(zhuǎn)子兩端的電壓經(jīng)電阻R12、R11、二極管D7后，在穩(wěn)壓管Z7兩端得到了近似的矩形波，經(jīng)過(guò)光耦TPl送人PLC。經(jīng)過(guò)計(jì)算和判斷后，PLC輸出點(diǎn)PLCDO控制光耦TP3，控制TC787的5腳，當(dāng)其為低電位時(shí)，輸出6路觸發(fā)信號(hào)，完成投勵(lì)，

有兩種投勵(lì)方式：

（1）按照"準(zhǔn)角強(qiáng)勵(lì)整步"的原則設(shè)計(jì)，并具有強(qiáng)勵(lì)磁整步的功能。所謂準(zhǔn)角度投勵(lì)，系指電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)入臨界滑差，按準(zhǔn)角度投勵(lì)方式，這樣電機(jī)進(jìn)入同步時(shí)輕松、快速平滑無(wú)沖擊。投勵(lì)時(shí)刻的滑差大小，通過(guò)面板按鍵菜單操作任意設(shè)定

2）后備投勵(lì)

若滑差投勵(lì)不成，即達(dá)不到設(shè)定的滑差值，可按預(yù)定的后備投勵(lì)時(shí)間和準(zhǔn)角度方式投勵(lì)。后備投勵(lì)時(shí)間的大小，通過(guò)面板按鍵菜單操作任意設(shè)定。

3. 3 勵(lì)磁電流控制

         三相晶閘管移相觸發(fā)電路選用TC787，經(jīng)三極管后，驅(qū)動(dòng)6路脈沖變壓器，輸出為調(diào)制脈沖列，觸發(fā)1KGZ～6KGZ晶閘管。TC787有移相控制端和投勵(lì)控制端。

       18、1、2腳是三相同步信號(hào)，來(lái)自同步變壓器的三相電源電壓Va、Vb、Vc；16、15、14、13腳外接電容用于調(diào)節(jié)脈沖列的頻率；12、11、10、9、8、7輸出六相脈沖，分別與T1、T2、T3、T4、T5、T6六個(gè)三極管的基極連接。三極管驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器，其二次經(jīng)整流二極管輸出到晶閘管的門極和陰極，以滿足電氣隔離和觸發(fā)功率的要求。4腳是有移相控制端；5腳是投勵(lì)控制端；17、3腳是工作電源輸入端；6腳為全橋控制端。

         為了滿足同步機(jī)各種工況的要求，運(yùn)行過(guò)程中的勵(lì)磁電流控制模式分為：恒勵(lì)磁電流模式和恒無(wú)功功率模式。因此選用了模擬量模塊與S7-200配合使用，構(gòu)成單閉環(huán)控制系統(tǒng)。勵(lì)磁給定值由外接電位器提供，無(wú)功電流由無(wú)功電流轉(zhuǎn)換器提供，勵(lì)磁電流由霍爾元件LEM塊檢測(cè)勵(lì)磁電流得到。三個(gè)模擬信號(hào)送入PLC的模擬輸入端。

3.4 系統(tǒng)故障監(jiān)控

       系統(tǒng)故障主要包括：同步機(jī)失步、可控整流器缺相或失控、滅磁晶閘管誤導(dǎo)通、熔斷器故障、勵(lì)磁電流超限等。

3.4.1 失步監(jiān)測(cè)

         失步保護(hù)采樣信號(hào)，來(lái)自串接在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路的分流器兩端的不失真毫伏信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)放大、變換，光耦隔離后輸入PLC，對(duì)其波形特征進(jìn)行分析，判斷電機(jī)是否失步。當(dāng)發(fā)生帶勵(lì)失步時(shí)，首先應(yīng)切斷勵(lì)磁，識(shí)別后判斷是報(bào)警還是再整步運(yùn)行。

3.4.2 晶閘管故障監(jiān)控

        晶閘管勵(lì)磁整流波形整型后經(jīng)光耦送入PLC，如果波頭相互比較，寬度誤差較大，說(shuō)明全控整流橋出現(xiàn)故障，如：脈沖丟失、三相丟波缺相、失控、管壓降波形崎變等各種現(xiàn)象，造成勵(lì)磁電流不穩(wěn)定。

3.4.3 滅磁晶閘管誤導(dǎo)通

        在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，偶爾會(huì)出現(xiàn)滅磁晶閘管誤導(dǎo)通，引起附加電阻加熱，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，造成控制柜內(nèi)的控制線烤焦、進(jìn)而發(fā)生電氣短路事故。

檢測(cè)附加電阻RFl、RF2兩端的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)比較判斷，將結(jié)果送入PLC，進(jìn)行聯(lián)鎖和報(bào)警。

3.4.4 勵(lì)磁電流超限

        在整流變壓器的一次側(cè)，A相和C相裝有電流互感器，二次引線經(jīng)變換識(shí)別電路后，將信號(hào)送入PLC，過(guò)流信號(hào)達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，報(bào)警或跳閘。以防止勵(lì)磁電流過(guò)大引起勵(lì)磁繞組過(guò)熱，損壞電機(jī)。

3.5 輔助控制環(huán)節(jié)

3.5.1 停車后逆變控制

        當(dāng)同步機(jī)停車或故障跳閘時(shí)，PLC發(fā)出指令使三相全控整流橋晶閘管1KGZ-6KGZ的控制角變?yōu)?40°，可控整流橋工作在逆變狀態(tài)，不致因同步機(jī)停車時(shí)轉(zhuǎn)子電感放電造成續(xù)流或顛覆而燒壞元件。

        當(dāng)電網(wǎng)電壓下降到整定值，一般為80％時(shí)，PLC發(fā)出強(qiáng)勵(lì)信號(hào)，可達(dá)到正常勵(lì)磁電流的1.4倍，進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)，以防止同步機(jī)失步，10s鐘后，若電網(wǎng)電壓不回升，PLC撤消強(qiáng)勵(lì)信號(hào)，以防轉(zhuǎn)子繞組過(guò)熱。

強(qiáng)勵(lì)時(shí)間為10-14s，具體時(shí)間人機(jī)界面設(shè)定。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

       同步機(jī)勵(lì)磁，PLC它的軟件主要由三大部分組成：主控程序、顯示及設(shè)置程序、實(shí)時(shí)處理程序。

4.1 主程序

主要完成PLC的各種參數(shù)的初始化，子程序的調(diào)用、及系統(tǒng)的主要監(jiān)控環(huán)節(jié)。

4.2 顯示及設(shè)置程序

依據(jù)系統(tǒng)程序調(diào)用漢顯內(nèi)容的使能位，顯示有關(guān)內(nèi)容；將設(shè)置的內(nèi)容存放在指定的存儲(chǔ)器，以便調(diào)用。

4.3 實(shí)時(shí)處理程序

4.3.1 投勵(lì)模塊

        一是正常投勵(lì)：智能監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子滑差，在主機(jī)起動(dòng)后，通過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)子滑差的變化來(lái)開放相應(yīng)的功能（如投全壓、投勵(lì)），即轉(zhuǎn)子頻率為5Hz時(shí)，發(fā)出投全壓指令；當(dāng)轉(zhuǎn)子頻率為2.5Hz時(shí)，選擇在"感應(yīng)電壓順極性尾端過(guò)零點(diǎn)"的時(shí)刻投勵(lì)，此時(shí)，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓及電流接近于零，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流方向與勵(lì)磁裝置輸出電流方向一致，投勵(lì)最為容易，有利于將電機(jī)迅速牽人同步，完成正常投勵(lì)。

        二是后備投勵(lì)：若正常投勵(lì)不成功，在主機(jī)起車后，開始記時(shí)，若記時(shí)到后備投勵(lì)設(shè)定時(shí)間，同樣選擇在"感應(yīng)電壓順極性尾端過(guò)零點(diǎn)"的時(shí)刻投勵(lì)，完成后備投勵(lì)。

4.3.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)模塊

       一是恒定勵(lì)磁調(diào)節(jié)模式，將勵(lì)磁給定信號(hào)和勵(lì)磁電流反饋信號(hào)經(jīng)模擬量輸人模塊送人PLC進(jìn)行數(shù)字PID運(yùn)算，通過(guò)模擬量輸出端控制晶閘管移相觸發(fā)電路；

       二是恒定無(wú)功功率調(diào)節(jié)模式，將勵(lì)磁給定信號(hào)和無(wú)功電流反饋信號(hào)經(jīng)模擬量輸入模塊送人PLC進(jìn)行數(shù)字PID運(yùn)算，通過(guò)模擬量輸出端控制晶閘管移相觸發(fā)電路

4.3.3 晶閘管故障檢測(cè)模塊

         如果勵(lì)磁整流波頭相互比較，寬度誤差大于10％，報(bào)警；如果波頭相互比較誤差大于20％，或周期內(nèi)缺一個(gè)波頭，而且時(shí)間超過(guò)1 min，停機(jī)并報(bào)警。總之，正常情況下，三相全控橋的整流波形在一個(gè)周期，有六個(gè)波頭，而且，每個(gè)波頭幾乎相同。不符合此標(biāo)準(zhǔn)者，被認(rèn)為故障，會(huì)引起帶勵(lì)失步，若不及時(shí)處理必將事故擴(kuò)大。

4.3.4 失步檢測(cè)模塊

         將失步信號(hào)整形后送人PLC，測(cè)量矩形的寬度和頻率，與設(shè)定值比較，達(dá)到者被認(rèn)為失步。當(dāng)電機(jī)失步后，PLC立即封鎖投勵(lì)控制信號(hào)，同時(shí)滅磁繼電器復(fù)位，使電機(jī)進(jìn)入異步驅(qū)動(dòng)階段，然后電機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)上升，待進(jìn)入臨界滑差后，勵(lì)磁裝置自動(dòng)投勵(lì)，按準(zhǔn)確強(qiáng)勵(lì)對(duì)電機(jī)實(shí)施整步，使電機(jī)恢復(fù)到同步狀態(tài)。如整步失敗，PLC發(fā)出跳閘信號(hào)動(dòng)作于跳閘回路。液晶顯示屏顯示"失步"或"整步失敗"，按復(fù)位鍵復(fù)位。

4.3.5 故障連鎖模塊

        同步機(jī)的負(fù)載以壓風(fēng)機(jī)為例來(lái)說(shuō)，把壓風(fēng)機(jī)的保護(hù)檢測(cè)信號(hào)，如軸溫、一排溫度、二排溫度、一排壓力、二排壓力、冷卻水壓等等報(bào)警信號(hào)送人PLC，依據(jù)壓風(fēng)機(jī)的具體要求實(shí)現(xiàn)連鎖。

5 結(jié)束語(yǔ)

上述系統(tǒng)已通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，樣機(jī)進(jìn)入工業(yè)實(shí)驗(yàn)階段。

（1）同步機(jī)勵(lì)磁裝置PLC控制器，與單片機(jī)控制器相比較，研制，整個(gè)系統(tǒng)成本小、功能強(qiáng)大，配置漢顯的人機(jī)界面、適合于惡劣的工業(yè)環(huán)境。

（2）便于將機(jī)械設(shè)備的控制柜與勵(lì)磁裝置融為一體，減小體積、增強(qiáng)控制功能、提升原來(lái)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平

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