1　引言
可編程邏輯控制器PLC進入國內(nèi)工業(yè)控制領(lǐng)域己近十年了，早期的PLC由于受硬件的構(gòu)成及軟件環(huán)境的局限，其應(yīng)用范圍受到一定的限制。近幾年來，隨著微電子技術(shù)及計算機技術(shù)的高速發(fā)展，PLC產(chǎn)品高度融合了計算機產(chǎn)業(yè)最新進的技術(shù)與工業(yè)自動控制的經(jīng)典理論，在其功能及性能上指標上得以大大的豐富和完善，從而突破了傳統(tǒng)PLC的概念，在中、小型控制領(lǐng)域內(nèi)極大的擴展了其應(yīng)用范圍。在特定的范圍內(nèi)，高性能價格比己成為新型PLC的最突出的特點。
A-B公司是國際的工業(yè)產(chǎn)品制造廠商，其工業(yè)自動化控制產(chǎn)品以其高性能、高可靠性在工業(yè)控制領(lǐng)域有著其特定的地位。A-B公司的PLC產(chǎn)品更是該產(chǎn)品領(lǐng)域的佼佼者。本文將通過介紹A-B公司的最新型PLC產(chǎn)品在南方某3X125MW機組電廠輔助裝置中的實際應(yīng)用實例，來介紹新型PLC產(chǎn)品的先進功能與性能。


2　產(chǎn)品簡介
美國A-B公司的最新型的SLC500/03 PLC系統(tǒng)，是PLC產(chǎn)品領(lǐng)域中較先進的機型之二，除具有常規(guī)PLC產(chǎn)品的基本性能外，它還具有以下的獨特功能：
*強大的輸入/輸出信號支持能力，I/O接口部分支持960離散點；
*豐富簡單的集成化指令，處理器指令集71條，簡單易學便于系統(tǒng)的應(yīng)用及推廣；
*多級工作狀態(tài)指示顯示，便于現(xiàn)場運行人員對系統(tǒng)的工作狀態(tài)一目了然；
*高可靠性的性能設(shè)計，確保正常工作條件下，系統(tǒng)的維護量最小。


3　工藝流程
作為電廠工藝流程中二個重要的環(huán)節(jié)，化學水處理部分在整個電廠的自動控制系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位。它的工作狀態(tài)將直接影響整個鍋爐系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟性，并影響到整個電廠的工作穩(wěn)定性與可靠性。化學水電氣控制部分的各種控制閥門和聯(lián)鎖開關(guān)較多，其中任一環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)的穩(wěn)定性和可靠性都將對整個化學水自動控制部分產(chǎn)生相送連的影響。
針對這樣的實際狀況，我們在化學水的控制部分采用了由PLC系統(tǒng)構(gòu)成的程序控制，選用了A-B公司高性能的PLC產(chǎn)品SLC-500/03，從而完成化學水處理部分的啟動、停止、暫停、再啟動以及相關(guān)電磁閥箱、風機、泵的控制。化學水部分的運行（送水）和再生指令全部自動進行。當某種水處理設(shè)備失效后，由儀表發(fā)出信號，把該設(shè)備從制水系統(tǒng)中解列，經(jīng)過判斷，確認具備再生條件時，自動投入再生。再生程序完畢，水質(zhì)合格后自動把該設(shè)備并入到制水系統(tǒng)，恢復(fù)送水。
選用PLC系統(tǒng)構(gòu)成了以下幾個分系統(tǒng)：
*機械過濾器的程序控制系統(tǒng)
*一般除鹽系統(tǒng)的程序控制系統(tǒng)
*混合離子交換器的程序控制系統(tǒng)


下面以化學水處理部分一般除鹽系統(tǒng)的程序控制為例，介紹其工藝及系統(tǒng)構(gòu)成。
對于電廠的化學水處理部分，除鹽系統(tǒng)為系統(tǒng)中重要的一個環(huán)節(jié)，供往鍋爐的水中含有微量的懸浮物、膠體物質(zhì)和有機物質(zhì)，它們的存在會直接影響鍋爐的使用壽命和傳輸管道的安全，所以必須作前期的處理。
它的處理過程為在化學水處理的過程中，加入特定的化學物質(zhì)，從而與水中的有害成分發(fā)生化學反應(yīng)，通過沉淀、過濾等方式將這些特質(zhì)從水中分離出來。PLC系統(tǒng)主要自動控制并完成整個除鹽過程的中的閥門的啟、停及相關(guān)管路中的開、閉等。


4　實際應(yīng)用
根據(jù)上述的化學水一般除鹽過程的工藝流程，選用相對應(yīng)的PLC構(gòu)成程序控制系統(tǒng)。除鹽過程所涉及的開關(guān)量信號計有除鹽水導(dǎo)電度、陽床鈉離子、陽床NaOH等相關(guān)的輸入、輸出點，故選用了SLC500/03中的離散量輸入模塊1746-IB32計三塊，離散量輸出模塊1746-IB32計二塊，繼電器輸出模塊1746-0X08計八塊，構(gòu)成的整個PLC自動控制系統(tǒng)。
按照上述的程序，通過PLC系統(tǒng)專用的程序軟件包進行系統(tǒng)程序的生成，并投入正常的使用。

5　使用效果及經(jīng)濟效益
按照常規(guī)電廠輸助設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計，化學水處理自動控制部分常常采用傳統(tǒng)的按鈕及繼電器組組成。這樣構(gòu)成的系統(tǒng)，早期投入的費用相對較低，但由于所使用的元、器件和設(shè)備較多，相互之間的連接線及關(guān)系也較繁瑣，無法從每二個環(huán)節(jié)上確定保證每一個獨立部分性能的良好發(fā)揮和其可靠性，因而從長遠運行的角度考慮，后期設(shè)備的維護上所發(fā)生的費用將遠遠超過選用PLC構(gòu)成系統(tǒng)所發(fā)生的費用，這里還不包括由于這部分工作的不可靠因素從而造成對整個電廠的正常生產(chǎn)所帶來的影響。我們在南方某電廠3*125MW機組化學水處理部分設(shè)計中采用了PLC系統(tǒng)構(gòu)成，由于該產(chǎn)品的優(yōu)良特性，不僅在極短的工期時間內(nèi)完成了該程序控制部分的安裝與系統(tǒng)調(diào)試，而且由于產(chǎn)品的高可靠性，從而使該輔助系統(tǒng)投入運行一年多來，基本處于免維護工作狀態(tài)，保證了整個運行機組的安全、可靠、穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，受到業(yè)主等多方面的好評。
對于中、小型的控制系統(tǒng)，在條件允許的情況下，我們推薦選用新一代的PLC產(chǎn)品。系統(tǒng)的輸入模塊要完成軋鋼生產(chǎn)設(shè)備故障檢測信號、控制指令和專家知識的接收工作。處理模塊要求能自動實現(xiàn)特征參數(shù)提取、控制指令代碼轉(zhuǎn)換的功能。專家知識的整理和表達由領(lǐng)域?qū)＜液拖到y(tǒng)專家協(xié)作完成?？刂颇K是故障診斷系統(tǒng)的核心，它根據(jù)控制指令，利用專家知識，完成從故障特征到故障原因的識別工作?？刂颇K的功能越完善，故障診斷系統(tǒng)的智能化程度越高。輸出模塊通過聲光報置和人機界面，給出故障定位、預(yù)報和解釋的結(jié)果。其中，人機界面還能提供排除故障的技術(shù)路線。實現(xiàn)信息源從輸入模塊到輸出模塊的全自動流向，減少人在其中的干預(yù)作用，是軋鋼生產(chǎn)設(shè)備對其故障診斷系統(tǒng)的要求。采用PLC的故障診斷系統(tǒng)，有助于實現(xiàn)故障診斷過程的自動化。
4　利用PLC和操作站實現(xiàn)智能化診斷的方式
實現(xiàn)軋鋼生產(chǎn)設(shè)備故障診斷的智能化，可充分利用專家知識，提高診斷效率，是故障診斷技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。由于目前的PLC產(chǎn)品不具備自動獲取和存儲專家知識的功能，所采用的編程語言無法完成控制層中的計算推理功能，因此，單純采用PLC的故障診斷系統(tǒng)的智能程度是相當有限的。為此，可利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)，將PLC和操作站聯(lián)接成網(wǎng)絡(luò)，互相取長補短，共同構(gòu)成故障診斷的硬件系統(tǒng)。PLC采用并行分布式結(jié)構(gòu)，作下位機使用，操作站作為上位機，可完成PLC的程序下裝，實施對多臺PLC的管理，進行復(fù)雜的數(shù)據(jù)運算，建立數(shù)據(jù)庫，存儲專家知識，其輸入輸出設(shè)備可用作診斷過程的人機交互。PLC與操作站通過兩種方式聯(lián)接成一個整體:一是通過PLC的通訊口和操作站的通訊口進行聯(lián)接，二是通過PLC的輸入輸出端子與操作站上的開關(guān)量板和A/D板進行聯(lián)接。其中，PLC通過通訊口傳遞給上位機的故障信號多達2個或2個以上時，上位機要通過編碼進行識別，而通過PLC輸出端子傳遞給上位機的故障信號，上位機要通過開關(guān)量板輸入端子的地址來識別。PLC輸入端子可接受來自上位機的控制信號或故障信號。網(wǎng)絡(luò)中的PLC和操作站在故障診斷系統(tǒng)中各自扮演著不同的角色。通常情況下，故障診斷過程中復(fù)雜的邏輯判斷、開關(guān)量故障信號的檢測以及在嚴重故障狀態(tài)下對設(shè)備進行的保護可交給PLC完成，而復(fù)雜的數(shù)值計算和人機交互可在上位機上完成。
5 應(yīng)用效果
整個車間自動化系統(tǒng)為二級控制系統(tǒng)，即設(shè)備控制級和信息管理級，設(shè)備控制級即一級系統(tǒng)為RMC200軋線控制系統(tǒng)，采用ABB Master Piece系統(tǒng)，由10套ABB Master Piece200/1過程站、3套Master Piece90過程站、和3臺Advant Station 500系列操作站、1臺VT340監(jiān)控站及2臺MasterAid220編程器構(gòu)成。各過程站之間的網(wǎng)絡(luò)通訊采用Master Bus 300(簡稱MB300)，通過加熱爐的過程站與二級信息管理級進行通訊。每一個MP200/1過程站通過一個DSCS140通訊板連接到MB300網(wǎng)絡(luò)上,通過MB300網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換，通訊板上可以設(shè)定地址開關(guān)，據(jù)此來確定該節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)上的位置。對于MP200/1與打捆機MP90的通訊,通過RMC7系統(tǒng)中的通訊板DSCS131連接至MODEM,打捆機上也分別裝一MODEM和通訊板DSCS131，由MODEM來實現(xiàn)遠程通訊。在加熱爐RMC1的MP200/1系統(tǒng)中，通過DSCS150板與二級計算機系統(tǒng)IBM Netifinity 5000 服務(wù)器通訊，二者通過GCOM網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換。下面以RMC2為例，簡介實現(xiàn)軋鋼生產(chǎn)設(shè)備故障診斷的智能化。
RMC2實際上包括三套PLC:RMC2、RMC52、RMC62，RMC2主要完成的控制功能有:軋制程序表的設(shè)定及存儲、爐前裝料設(shè)備控制(包括熱送和裝冷坯兩種情況)、爐前鋼坯測長與稱重、加熱爐出口設(shè)備控制、粗軋機主傳動控制、粗軋機微張力控制、6#剪子控制;RMC52主要完成的控制功能有:中軋機控制(包括速度級聯(lián)、速度給定、跟蹤)、軋線模擬軋鋼測試、中軋機組的活套掃描器控制;RMC62主要完成的控制功能有:精軋機控制(包括速度級聯(lián)、速度給定、跟蹤)、精軋機組的活套掃描器控制。RMC2、RMC52、RMC62三者既需獨立完成分配給自己的控制功能，又環(huán)環(huán)相扣，互相聯(lián)鎖制約著，若中軋機組的活套掃描器控制中有差錯，軋鋼控制系統(tǒng)無法正常運行，6#剪子立即碎斷，防止軋線堆鋼，同時，加熱爐停止出鋼，直至故障解除。
所設(shè)計的故障診斷系統(tǒng)能完成以下功能:
(1) 測試過程開始前，運行故障診斷系統(tǒng)，檢查軋鋼生產(chǎn)控制系統(tǒng)是否處于良好狀態(tài)。對于開關(guān)量，這個過程是上位機通過通訊口讀取PLC輸入位的狀態(tài)值并與其正常狀態(tài)值相比較的過程;對于模擬量，這個過程可用讀取模擬量起動的開關(guān)位的狀態(tài)值作為判斷的根據(jù)，也可將從其它站讀取的模擬量與其相應(yīng)的極限值相比較的結(jié)果作為判斷的根據(jù)。若發(fā)現(xiàn)測控系統(tǒng)有故障，應(yīng)及時處理(上位機顯示屏給出具體故障的部位報警)。只有當診斷結(jié)果為良好狀態(tài)時，才能進行的軋鋼性能測試;
(2) 如果測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)不合格的設(shè)備，應(yīng)重新運行故障診斷系統(tǒng)。
(3) 如果測試過程當中，測控系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重故障，則PLC通過通訊口或上位機輸入輸出板傳遞故障信號，使測控系統(tǒng)退出測試過程，屏幕給出故障診斷的和排除故障的建議。
6 結(jié)束語
PLC可為軋鋼生產(chǎn)設(shè)備的故障診斷提供強有力的技術(shù)支持。在進行故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計時，根據(jù)診斷系統(tǒng)的功能要求，選用適當?shù)腜LC，可豐富和完善診斷系統(tǒng)的功能。隨著PLC新產(chǎn)品的研制成功，它在故障診斷領(lǐng)域?qū)⒂懈鼜V闊的應(yīng)用前景。