畢業(yè)設(shè)計（論文）發(fā)電機(jī)各軸承冷卻水中斷自動報警設(shè)計

1、摘 要冷卻水循環(huán)系統(tǒng)是整個發(fā)電機(jī)軸承的重要環(huán)節(jié)，原供水方式一直采用人工控制，使用后的水未經(jīng)循環(huán)，直接外排，浪費(fèi)很大，同時還存在水質(zhì)差、水量不足、水壓低等問題。因此，發(fā)電機(jī)各軸承冷卻水循環(huán)泵站自動控制系統(tǒng)勢在必行。針對目前plc在發(fā)電機(jī)各軸承冷卻水循環(huán)系統(tǒng)自動化控制的研究還處于初始階段，設(shè)計要求進(jìn)行本次設(shè)計。通過本次設(shè)計要探索出一種小型泵站的plc自動控制方法，得出性價比較高的控制器選型方案，得出合理的軟硬件設(shè)計方案。使整個泵站系統(tǒng)的總體成本大幅下降，系統(tǒng)運(yùn)行時節(jié)能降耗、且穩(wěn)定可靠。針對發(fā)電機(jī)各軸承的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)采用plc對其進(jìn)行泵站控制是一種新的嘗試，通過本次設(shè)計要探索一種實用的發(fā)電機(jī)各軸承

2、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)泵站控制方法。關(guān)鍵字：plc；發(fā)電機(jī)；自動化控制；循環(huán)系統(tǒng)；軸承abstractcooling water circulation system is an important link in the generator bearing, the original water supply has been the artificial control of the water after use without the circulation, direct discharge, waste a great while there are poor water quality,

3、 water shortage, low water pressure problems. therefore, the generator cooling water circulation pump the bearing control system is imperative. for the current plc bearing in the generator cooling water circulation system, the automatic control of the research is still at a blank stage, the design r

4、equirements for the design of the times. through this design to explore a small pump station plc control approach, a cost-effective selection of high controller program and obtain reasonable hardware and software design. so that the overall cost of the pumping system significantly decreased, energy

5、saving system is running, and reliable. the bearings for the generator cooling water system used to pump its plc control is a new attempt, through this design of a practical generator to explore the bearing cooling water circulation system pump control.keywords: plc；generator；automation；circulatory

6、system；bearing第一章 緒 論一、概述為了解決由于夏天氣溫高而引起的冷卻水溫度升高所造成大量工業(yè)水浪費(fèi)和能量消耗等問題，有效節(jié)約水源，降低運(yùn)行費(fèi)用，該設(shè)計通過在發(fā)電機(jī)低壓冷卻水循環(huán)泵站冷卻系統(tǒng)中引入冷水機(jī)組，從而達(dá)到既可保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行又可節(jié)約大量冷卻用水的目的。該論文對采用冷水機(jī)組的汽輪發(fā)電機(jī)組的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計、計算和分析，為進(jìn)一步的工程實際應(yīng)用提供參考依據(jù)。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)是整個發(fā)電機(jī)軸承的重要環(huán)節(jié)，由管道設(shè)備及水泵和控制電路按一定的組織方式所構(gòu)成，冷卻對象主要為發(fā)電機(jī)軸承，其冷卻強(qiáng)度對發(fā)電機(jī)軸承壽命起著決定性的作用。原供水方式一直采用人工控制，使用后的水未經(jīng)循環(huán)，直

7、接外排，浪費(fèi)很大，同時還存在水質(zhì)差、水量不足、水壓低等問題?？紤]到原供水方式已暴露出如上很多弊端，且無事故供水措施，嚴(yán)重制約了煉鐵廠生產(chǎn)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益的提高。因此發(fā)電機(jī)各軸承冷卻水循環(huán)泵站自動控制系統(tǒng)勢在必行。系統(tǒng)從水池中抽水，通過管道傳輸，利用對溫度、壓力、流量、電流等參數(shù)的檢測來決定泵站的水泵的控制策略和各個泵站間的切換。通過對泵站的改造可以提高循環(huán)利用率，能緩解公司生產(chǎn)用水緊張的局面，同時也能確保發(fā)電機(jī)用水的安全性和可靠性，各項供水指標(biāo)比直接使用河水時有明顯改善，懸浮物濃度下降且基本穩(wěn)定。二、選題意義針對目前plc在發(fā)電機(jī)軸承冷卻水循環(huán)系統(tǒng)自動化控制的的研究還處于初始階段，結(jié)合設(shè)計要求

8、進(jìn)行本次設(shè)計。將國內(nèi)外對小型泵站的研究的成果和技術(shù)方案轉(zhuǎn)化到發(fā)電機(jī)軸承冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中。通過本次設(shè)計要做出發(fā)電機(jī)軸承低壓冷卻水循環(huán)泵站自動控制系統(tǒng)的合理設(shè)計方案，使整個泵站系統(tǒng)的總體成本大幅下降，系統(tǒng)運(yùn)行時節(jié)能降耗、且穩(wěn)定可靠。通過本次設(shè)計要探索出一種小型泵站的plc自動控制方法，得出性價比較高的控制器選型方案，得出合理的軟硬件設(shè)計方案。針對高爐的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)采用plc對其進(jìn)行泵站控制是一種新的嘗試，通過本次設(shè)計要探索一種實用的發(fā)電機(jī)軸承冷卻水循環(huán)系統(tǒng)泵站控制方法。第二章 冷卻水循環(huán)控制系統(tǒng)工作原理一、控制系統(tǒng)要求1 控制系統(tǒng)功能要求本次設(shè)計應(yīng)實現(xiàn)：發(fā)電機(jī)軸承冷卻水循環(huán)系統(tǒng)自動化控制的實時性

9、和可靠性要求；無人值守系統(tǒng)能正常運(yùn)行，滿足系統(tǒng)的溫度、壓力、流量、電流等工藝參數(shù)要求；系統(tǒng)可靠性高，故障自動排除；泵站內(nèi)的各泵采用互備技術(shù)，任何一個泵出故障都不影響系統(tǒng)正常工作；泵站系統(tǒng)的過載檢測、故障實時報警，并實現(xiàn)故障緊急處理避免危險情況的發(fā)生；系統(tǒng)的可維護(hù)性強(qiáng)，發(fā)生故障能迅速定位，出現(xiàn)故障能快速修復(fù)；整個設(shè)計合理并切合工程實際，便于施工且性價比合理。整個系統(tǒng)可以與冷卻水循環(huán)系統(tǒng)自動化控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，能進(jìn)行通信，上位機(jī)可以監(jiān)控所有設(shè)備的運(yùn)行情況，能對所有設(shè)備進(jìn)行管理。系統(tǒng)的通信總線采用rs485總線。所設(shè)計的的系統(tǒng)采用的硬件設(shè)備與原有的設(shè)備和系統(tǒng)其他設(shè)備都有很好的兼容性，能在不改變其他

10、任何硬件的情況下完成控制系統(tǒng)設(shè)計。本地設(shè)備通過報警檢測，系統(tǒng)應(yīng)具有一定的自診斷能力，能實現(xiàn)部分故障的自我修復(fù)，對于不能修復(fù)的故障，應(yīng)能迅速指示出故障所在處，以便檢修人員能迅速的對故障做出處理。2 設(shè)計技術(shù)指標(biāo)根據(jù)發(fā)電機(jī)的實際情況，整個電廠水循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)滿足以下指標(biāo)：(1)滿足發(fā)電機(jī)軸承冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的生產(chǎn)用水，循環(huán)水量為60100立方米/小時，自流回水；循環(huán)利用率大于90。(2)冷卻壁的壓力不低于0.3mpa；冷卻出水溫度40。(3)改善供水水質(zhì)，使水中懸浮物含量低于20mgl，并采用水質(zhì)穩(wěn)定措施基本消除發(fā)電機(jī)軸承冷卻壁及循環(huán)水設(shè)施的結(jié)垢、腐蝕現(xiàn)象。(4)設(shè)置事故泵站及事故水泵，確保安全供水。3

11、設(shè)計原則發(fā)電機(jī)軸承冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的的設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程的510年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行，做到遠(yuǎn)近期結(jié)合，以近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。水資源循環(huán)利用，電能節(jié)約利用，降低能耗提高效率，不給環(huán)境造成不良影響。整個系統(tǒng)的性價比高，所選控制器及其外圍穩(wěn)定可靠，出現(xiàn)故障易修復(fù)。高爐冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計，必須從全局出發(fā)，工藝參數(shù)、工程特點(diǎn)和高爐的實際條件，結(jié)合國情合理地確定設(shè)計方案；必須堅持節(jié)約用地的原則；同時還應(yīng)符合現(xiàn)行的國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定。根據(jù)系統(tǒng)兼容性要求冷卻水循環(huán)系統(tǒng)采用與整個發(fā)電機(jī)其他控制系統(tǒng)的plc采用同品牌同系列的產(chǎn)品。通訊和組態(tài)也采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，確保整個系統(tǒng)兼容

12、性強(qiáng)，擴(kuò)充改造方便。4系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)計框架由于被控對象的特性，系統(tǒng)需要對水池中液位的高度進(jìn)行檢測，防止出現(xiàn)由于液位下降導(dǎo)致水泵抽不到水。對流過空氣開關(guān)的電流進(jìn)行檢測，防止出現(xiàn)大電流。對流量進(jìn)行檢測確定每個水泵都有水流過。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生大電流時，系統(tǒng)發(fā)生報警，比對上位機(jī)發(fā)出信號，請求關(guān)閉當(dāng)前泵站，啟動其他泵站，待上位機(jī)回復(fù)確認(rèn)信息后系統(tǒng)關(guān)閉。當(dāng)水池的液位下降到比設(shè)定的液位低的時侯，有檢測部分向plc發(fā)信號系統(tǒng)報警，plc請求上位機(jī)關(guān)閉該泵站，待系統(tǒng)回復(fù)確定信息后，系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的操作。利用流量檢測來去定水泵中是否有水流過，如有流量則該泵啟動正常，如果沒有則該泵啟動異常，需要啟動備用泵。上位機(jī)能隨時通過通

13、信監(jiān)測到每個泵的運(yùn)行情況。整個發(fā)電廠的控制層能獲得系統(tǒng)的所有信息，有利于工廠的統(tǒng)一管理和資源的統(tǒng)一分配利用。整個系統(tǒng)的各個設(shè)備都支持本地控制，當(dāng)系統(tǒng)通信系統(tǒng)出現(xiàn)問題時可以選擇本地控制?？梢栽O(shè)定系統(tǒng)的各個參數(shù)，保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，實現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的不間斷供水循環(huán)。系統(tǒng)可能出現(xiàn)的的故障和指示報警以及對故障的處理辦法可以用表1來表示。表1 常見故障及處理方法可能出現(xiàn)的報警指示解決辦法上電后系統(tǒng)不工作，且無指示檢查電源泵起異常指示燈亮檢查該泵及其相關(guān)電路是否正常溫度過高指示燈亮換用其他泵站或給站水循環(huán)系統(tǒng)加冷水液位過低指示燈亮換用其他泵站或給站水循環(huán)系統(tǒng)加水電流過大報警逐個關(guān)閉水泵并換用其他泵站二、冷

14、卻水系統(tǒng)控制方案的確定1方案概述根據(jù)發(fā)電廠的規(guī)劃擬采用三個泵站對發(fā)電廠冷卻系統(tǒng)供水，本設(shè)計只是對其中的一個進(jìn)行設(shè)計。系統(tǒng)的水壓和溫度要求在進(jìn)行軟件設(shè)計時可以實現(xiàn)。故障水泵的要求，設(shè)計本身采用的是各個泵之間的互備技術(shù)，任何情況下每個泵都有一個或兩個泵作為其他泵的備份，每個泵循環(huán)作為備用泵，確保不會因為長時間不用損壞而不能起到備用的可靠性，互備技術(shù)不用一對一的給各個泵做備份，節(jié)約了成本，也減輕了控制系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。2方案確定目前小型泵站的自動化控制有兩種設(shè)計方案：一種方法是利用plc控制的恒壓變頻調(diào)速的方法進(jìn)行壓力和流量的控制；另一種方法是用plc進(jìn)行泵的開關(guān)控制來控制開關(guān)和流量。方案（1）采用模擬量

15、的plc控制變頻調(diào)速方案采用電動機(jī)調(diào)速裝置與plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化控制，完成供水壓力的恒定控制，在管網(wǎng)流量變化時達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實際值進(jìn)行比較，其差值輸入變頻器運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動機(jī)的投運(yùn)臺數(shù)和運(yùn)行變量泵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。通過安裝在管網(wǎng)上的壓力傳感器，把水壓轉(zhuǎn)換成420ma的模擬信號，通過變頻器內(nèi)置的pid控制器，來改變電動水泵轉(zhuǎn)速。當(dāng)用戶用水量增大，管網(wǎng)壓力低于設(shè)定壓力時，變頻調(diào)速的輸出頻率將增大，水泵轉(zhuǎn)速提高，供水量加大，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時，電

16、動水泵的轉(zhuǎn)速不在變化，使管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定壓力上，反之亦然。工作流程是利用設(shè)置在管網(wǎng)上的壓力傳感器將管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)因用水量的變化引起的水壓變化，及時將信號（4-20ma或0-10v）反饋pid調(diào)節(jié)器，pid調(diào)節(jié)器對比設(shè)定控制壓力進(jìn)行運(yùn)算后給出相應(yīng)的變頻指令，改變水泵的運(yùn)行或轉(zhuǎn)速，使得管網(wǎng)的水壓與控制壓力一致。該方案有如下的缺點(diǎn)：1.性價比高，該系統(tǒng)采用的變頻調(diào)速初期投資成本高，維護(hù)費(fèi)用大。2.控制系統(tǒng)復(fù)雜，不利于施工和后期維護(hù)。3.系統(tǒng)采用模擬量控制，容易受到干擾，發(fā)電廠發(fā)電機(jī)軸承是一個強(qiáng)電磁干擾的地方，采用模擬量傳輸信號的時候很容易受到干擾，是系統(tǒng)的可靠性大大降低。4.對突發(fā)事件的應(yīng)對能力不強(qiáng)，

17、當(dāng)受到強(qiáng)干擾時緊急應(yīng)對能力弱。方案（2）采用plc控制邏輯開關(guān)量的方案眾所周知，研制開發(fā)plc的最初動因是為了取代繼電器，構(gòu)成新型的控制開關(guān)量的裝置，因此，從一開始，邏輯控制就是plc的強(qiáng)項。plc是以控制開關(guān)量起家的，采用循環(huán)掃描方式，為了不丟失輸入信號，要求循環(huán)掃描周期短，這就使得在plc中配置的處理器性能好，速度快。這些高性能的微處理器本身有很大的潛能，早期plc只利用速度快這一條，其他潛能并沒有得到充分得利用。后來發(fā)現(xiàn)處理好不同性質(zhì)的實時多任務(wù)的調(diào)度，在plc中加入針對慢連續(xù)量的過程控制并不困難。該方案采用開關(guān)量進(jìn)行邏輯控制，通過plc對四個泵的啟停進(jìn)行控制實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)軸承冷卻水系統(tǒng)恒

18、壓控制。通過對檢測壓力對泵的開啟進(jìn)行控制，達(dá)到穩(wěn)定冷卻爐輸入部分壓力的穩(wěn)定。通過檢測啟動20s后每個泵有無流量信號來判斷各個泵是否啟動正常，通過檢測電流是否過大來判斷整個系統(tǒng)是否正常，如果有泵啟動異常則通過互備技術(shù)啟動備用泵。系統(tǒng)的框圖如圖1所示。圖1 邏輯開關(guān)量控制泵站供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖采用該方案有如下的優(yōu)點(diǎn)：1.穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，采用開關(guān)量控制對電磁干擾的能力較強(qiáng)，不會產(chǎn)生誤動作。2.系統(tǒng)簡單，初期投入少，系統(tǒng)的性價比高。3.系統(tǒng)安裝方便，維護(hù)簡單，發(fā)生故障后能迅速恢復(fù)。4.通過自動控制，可以實現(xiàn)無人值守，節(jié)約了人力物力。本系統(tǒng)的任務(wù)是保證發(fā)電機(jī)軸承冷卻水循環(huán)系統(tǒng)供水安全可靠，該系統(tǒng)對控

19、制精度要求不高，但是對系統(tǒng)的可靠性要求很高，且在發(fā)電機(jī)軸承附近電磁干擾強(qiáng)，要求系統(tǒng)必須有較好的抗干擾能力。綜合考慮方案i和方案ii并結(jié)合發(fā)電機(jī)軸承的實際情況決定采用方案（2）。三、發(fā)電機(jī)冷卻水循環(huán)控制系統(tǒng)工作原理1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)模型本系統(tǒng)控制對象為冷卻軸承的壓力，系統(tǒng)有較大的時間常數(shù)，由于發(fā)電機(jī)軸承的特性系統(tǒng)要求控制精度不太高，針對這些特性對系統(tǒng)可以進(jìn)行如下結(jié)構(gòu)框架設(shè)計。系統(tǒng)的被控對象為：冷卻軸承內(nèi)的水壓，系統(tǒng)的控制器為：plc，系統(tǒng)的檢測單元為：溫度檢測部分、壓力檢測部分、流量檢測部分和電流檢測部分，系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為：四個泵，系統(tǒng)的控制方式為plc開關(guān)量控制，系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)模型如圖2-1。圖2

20、-1 本系統(tǒng)模型圖2系統(tǒng)組成及框圖該系統(tǒng)為開關(guān)量的邏輯控制，當(dāng)系統(tǒng)采用自動控制策略時，首先設(shè)定壓力給定，然后啟動三個水泵，經(jīng)過一定的時間延遲后對壓力進(jìn)行檢測比較然后確定啟動泵的個數(shù)，通過改變泵的個數(shù)來改變冷卻軸承壁的壓力。本系統(tǒng)的被控對象為冷卻軸承，冷卻發(fā)電機(jī)軸承為整個發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)，為發(fā)電機(jī)發(fā)電做保證，被控對象為冷卻軸承內(nèi)的水壓。傳感器和變送器包括壓力、溫度、流量和液位傳感器、電流互感器以及部分單片機(jī)電路，傳感器和變送器在系統(tǒng)中起到檢測系統(tǒng)參數(shù)并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號供控制系統(tǒng)檢測系統(tǒng)運(yùn)行情況。系統(tǒng)的控制器為plc，plc是整個系統(tǒng)的核心部分，由plc來控制各個泵的啟停，保證供給水壓的提供。系統(tǒng)的

21、執(zhí)行器繼電器，由plc發(fā)出的信號經(jīng)繼電器后驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)泵和閥。系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為泵和閥，通過泵和閥來改變壓力。系統(tǒng)的連鎖保護(hù)機(jī)構(gòu)包括報警指示燈和揚(yáng)聲器，在plc內(nèi)部程序上采用連鎖保護(hù)。系統(tǒng)由以上部分組成閉環(huán)，由于系統(tǒng)本身特性，系統(tǒng)為有差系統(tǒng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示。當(dāng)系統(tǒng)上電啟動后首先有壓力給定，然后系統(tǒng)啟動三個泵，五分鐘延遲后系統(tǒng)檢測壓力回饋信號，決定采用什么控制策略，再等五分鐘后系統(tǒng)根據(jù)壓力回饋決定采用該策略是否能滿足壓力要求。在每個泵啟動的時候，過10s后檢測該泵的流量信號，如果有流量流過，則說明泵起正常，若果沒有流量信號，則關(guān)閉該泵啟動備用泵。圖2-2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3系統(tǒng)主要工作流

22、程當(dāng)系統(tǒng)啟動后，首先有plc對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。當(dāng)主程序開始時系統(tǒng)做初始準(zhǔn)備，系統(tǒng)首先檢測是采用集中控制還是本地控制，也就是采用手動控制還是自動控制，根據(jù)系統(tǒng)的控制方式來確定采用的控制方法。如果采用手動的控制方式，則系統(tǒng)等待輸入各個泵的啟動信號，由于系統(tǒng)的特性，最多需要啟動三個泵就能滿足水壓的要求，所以手動操作時最多只需要啟動三個泵，留一個作為備用。當(dāng)采用自動控制策略的時候，系統(tǒng)首先啟動三個泵，五分鐘后檢測冷卻爐壁處的水壓，如果此時壓力超過壓力上限，則關(guān)閉一個運(yùn)行泵，等系統(tǒng)運(yùn)行十分鐘后再進(jìn)行壓力檢測，如果壓力沒有低于壓力下限，則系統(tǒng)采用兩備兩用的控制策略，否則采用三用一備的控制策略。如果五分鐘檢

23、測的時候壓力沒有達(dá)到上限，則采用三用一備的控制策略。采用三用一備的控制策略時，系統(tǒng)采用三用一備的工作流程倒泵，各泵之間會為備份。采用兩備兩用的控制策略時系統(tǒng)采用兩備兩用的工作流程倒泵，各泵之間會為備份。第三章 報警系統(tǒng)硬件設(shè)計一、系統(tǒng)硬件組成根據(jù)系統(tǒng)的總體規(guī)劃和要求，系統(tǒng)的硬件部分主要包括兩部分：機(jī)械流體部分以及電氣部分，電氣部分又包括檢測控制部分和供電部分。對這兩部分的設(shè)計要相互結(jié)合，也要和系統(tǒng)的軟件設(shè)計時相互結(jié)合，這樣系統(tǒng)才設(shè)計出最佳的配置。系統(tǒng)的機(jī)械流體部分包括泵，閥，和管道；系統(tǒng)的電氣部分包括plc、單片機(jī)、傳感器、變送檢測電路、保護(hù)電路和電源電路。系統(tǒng)的硬件之間相互配合工作，電氣部分

24、為系統(tǒng)提供控制信息和電能，流體機(jī)械部分將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并將機(jī)械能傳遞給水，以壓力的形式表現(xiàn)出來，機(jī)械流體部分又受到電氣信息部分的控制，使系統(tǒng)資源配置在最佳狀態(tài)，對于系統(tǒng)的硬件在設(shè)計上要求可靠性高，性價比合理。系統(tǒng)的硬件之間的關(guān)系可以用圖3-1表示。圖3-1 系統(tǒng)硬件組合圖1系統(tǒng)機(jī)械流體部分組成系統(tǒng)機(jī)械流體部分主要包括泵、管道和閥門等設(shè)備，系統(tǒng)的管道直徑和閥的選擇有機(jī)械設(shè)計人員完成，本設(shè)計只對泵的流量和揚(yáng)程進(jìn)行簡單的計算，便于將來做電流檢測報警時電流的計算和其他設(shè)備的選型。2系統(tǒng)電氣部分組成系統(tǒng)的電氣設(shè)計主要包括控制部分、檢測部分和通訊部分三個部分，控制部分主要是plc的i/o口的分配，檢測

25、部分主要是單片機(jī)的外圍電路的選擇，通訊部分主要是完成信號轉(zhuǎn)換。二、plc控制部分的設(shè)計1 plc的i/o需求和分配系統(tǒng)的plc采用三菱公司的fx2n系列的產(chǎn)品，系統(tǒng)的輸入對象主要有按鈕和傳感器，系統(tǒng)的輸出對象主要是泵的啟動、關(guān)閉信號和報警顯示。為了減少按鈕的個數(shù)。減少了系統(tǒng)的硬件成本。為了表明當(dāng)前泵站各泵的工作情況，系統(tǒng)對各個泵輸出啟動信號的同時也輸出工作指示燈。系統(tǒng)的輸出i/o分配情況如表3-1所示。sb為按鈕，sq為流量回饋信號，sp為壓力回饋信號，st為水溫回饋信號，ta為電流回饋信號，sl為水池液位回饋信號。系統(tǒng)的輸入點(diǎn)共用15個i/o口。表3-1 plc輸入端口分配表輸入類型實現(xiàn)功能

26、i/o分配sb0系統(tǒng)的單按鈕啟停x0sb1集中控制、本地控制切換x1sb2 sb5本地控制時四個泵的啟動信號x2x5sq0sq3四個泵起正常的回饋信號x6x11sp0sp1壓力過大、過小回饋信號x12x13st水溫過高報警x14ta電流過大報警x15sl水池液位過低報警x16系統(tǒng)的輸出i/o分配表如表3-2所示。km為泵，yv為閥，hl為指示燈，sp為報警蜂鳴器。系統(tǒng)輸出點(diǎn)共用13各i/o口。表3-2 plc輸出端口分配表輸出類型實現(xiàn)功能i/o分配km0km3驅(qū)動四個泵啟動y0y3hl0hl3四個泵的工作指示燈y0y3yv0=yv3四個閥的開關(guān)驅(qū)動信號y4y7sp0報警蜂鳴器驅(qū)動信號y10hl

27、4泵起異常報警y11hl5溫度過高報警y12hl6電流過大報警y13hl7水池液位過低y14plc共用到輸入i/o口15個，輸出i/o口13。分配圖如圖3-2所示。plc的輸入有按鈕和傳感器經(jīng)變送后的輸入。泵為電機(jī)類感性負(fù)載，所以plc的輸出采用繼電器輸出，驅(qū)動感性負(fù)載的時候，plc為了自身的保護(hù)要加續(xù)流二極管。由于泵的電流比較大，要采用帶有浪涌吸收的中間繼電器，這樣plc的輸出電流只有幾十毫安，plc輸出點(diǎn)的壽命會大大增加。對于燈類負(fù)載，一般可以采取限流或者分流措施來保護(hù)觸點(diǎn)。plc的的輸出回路中沒有內(nèi)置熔斷器保護(hù)電路，但負(fù)載短路時輸出繼電器及印絲電路板均有燒毀的危險，所以輸出端上必須接輸出

28、熔斷器fu，在圖3-2中有指示。2 plc的選型和主要技術(shù)指標(biāo)plc共用到輸入i/o口15個，輸出i/o口13，plc的輸出采用繼電器輸出，所以選擇三菱公司的的fx2n32mr，本課題中fx2n32mr為基本單元，帶有32個i/o點(diǎn)(16入、16出)，m表示主機(jī)、r表示該單元為繼電器輸出型。本系統(tǒng)采用fx2n32mr的plc，該plc共有輸入輸出i/o點(diǎn)各16個，其中用到輸入15各，輸出13個，共留有12.5%的冗余，以供以后擴(kuò)展需要。圖3-2 plc的i/o分配圖fx2n系列plc的基本單元與擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊可以構(gòu)成256點(diǎn)的plc系統(tǒng).利用擴(kuò)展模塊。fx2n系列plc的基本形狀如圖3-3

29、所示，fx2n32mr的主要技術(shù)指標(biāo)分別如表3-3、表3-4、表3-5所示，這些指標(biāo)都滿足系統(tǒng)的要求。采用該型號的plc在實際工程中是合適可行的，采用邏輯開關(guān)量控制，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，能滿足工廠惡劣環(huán)境的要求，并且采用fx2n32mr的plc整個系統(tǒng)的性價比較高。圖3-3 fx2n系列plc實物圖表3-3 fx2n32mr的一般技術(shù)指標(biāo)環(huán)境溫度055度（使用時），20+70度（儲存時）環(huán)境溫度35%85%rh（不結(jié)露）（使用時）抗振jisco911標(biāo)準(zhǔn)，1055hz 0.5mm（最大2g）抗沖擊jisco912標(biāo)準(zhǔn)，10g3軸方向各3次抗噪聲干擾脈沖寬度為1us，頻率為30100hz的噪

30、聲耐壓ac1500v/min絕緣電阻5m歐以上（dc500v兆歐表）接地第三種接地，不能接地時也可浮空使用環(huán)境無腐蝕性氣體，無塵埃表3-4 fx2n32mr的輸入技術(shù)指標(biāo)項目ac輸入輸入信號電壓輸入信號電流ac100120v10% 50/60hz6.2ma/ac110v 60hz輸入on電流3.8ma以上輸入off電流1.7ma以下輸入響應(yīng)時間約30ms不可高速輸入輸入信號形式無電壓接點(diǎn)或npn集電極開路輸出晶體管電路隔離電路隔離 光耦合隔離輸入動作顯示輸入on時led燈亮表3-5 fx2n32mr的基本單元型號輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展可用點(diǎn)數(shù)fx2n32mr16點(diǎn)16點(diǎn)48點(diǎn)64點(diǎn)三、轉(zhuǎn)換部分設(shè)

31、計1轉(zhuǎn)換部分方案的確定轉(zhuǎn)換部分有兩種方案可以選擇，可以采用三菱fx-2n系列plc的模擬量輸入模塊fx2n-4ad，也可以采用單片機(jī)和適當(dāng)?shù)耐鈬娐愤M(jìn)行設(shè)計。下面對兩種方案進(jìn)行比較：方案（1）采用輸入模塊fx2n-4adfx2n-4ad是模擬量輸入模塊，有四個輸入通道，分別為ch1、ch2、ch3、ch4。每一個通道都可以進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，即將模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，其分辨率為12位。輸入模擬電壓值范圍從直流10v10v，分辨率為5mv。若為電流輸入，則電流輸入為420ma或20ma20ma。該模塊共有32個緩沖寄存器（bfm）,用來與主機(jī)fx2n主單元plc進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，每個數(shù)據(jù)緩沖器的位

32、數(shù)為16位。fx2n-4ad占用擴(kuò)展總線的8個點(diǎn)，這8個點(diǎn)可以為輸入或輸出點(diǎn)。fx2n-4ad消耗plc主單元5v電源槽30ma的電流。fx2n-4ad與plc主機(jī)連接通過擴(kuò)展電纜，而四個通道的外部鏈接則需要根據(jù)外界輸入電壓或電流的情況不同而不同。外部模擬輸入通道通過雙絞屏蔽電纜輸入到各個輸入通道，當(dāng)電壓輸入時要加個平滑電容濾波，由于系統(tǒng)采用的是420ma電流輸入，所以只需要采用電流輸入，為了防止干擾應(yīng)將fg和fx2n-4ad的接地端相連。采用該方案系統(tǒng)接線簡單，組成系統(tǒng)方便，系統(tǒng)安全可靠。但是采用該模塊性價比較高，且系統(tǒng)受到距離的限制，a/d轉(zhuǎn)換部分不能距離plc很遠(yuǎn)，否則系統(tǒng)可靠性將大為降

33、低。組成的系統(tǒng)不僅不簡單，反而變的復(fù)雜了，且模擬信號遠(yuǎn)距離傳輸容易受到干擾。方案（2）采用單片機(jī)單片機(jī)模擬采用pic18f248（或pic18f2480），要用到的模塊有a/d模塊、spi和usart模塊。用的功能有a/d轉(zhuǎn)換、七段顯示、rs232通信、報警輸出。本系統(tǒng)的檢測部分涉及到電流、壓力、流量、溫度和液位，其中電流采用電流互感器檢測，壓力和溫度采用單片機(jī)控制傳感器檢測，檢測每個泵的流量只是為確定每個泵啟動十秒后有沒有水流過，所以流量和液位采用傳感器加簡單硬件電路就可以實現(xiàn)。溫度和壓力的檢測需要用到a/d轉(zhuǎn)換溫度和壓力檢測的結(jié)構(gòu)簡圖分別如圖3-4和圖3-5所示。圖3-4 溫度檢測部分單片

34、機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖采用單片機(jī)作為轉(zhuǎn)換部分，分散整個控制系統(tǒng)的控制功能，可以減少整個系統(tǒng)中用到的plc的i/o點(diǎn)的個數(shù)，降低整個系統(tǒng)的性價比，且采用單片機(jī)作為轉(zhuǎn)換部分硬件本身就比采用fx2n-4ad高。pic18f2480是一個集成了很多模塊的單片機(jī)，功能相當(dāng)強(qiáng)大，且運(yùn)行可靠。采用單片機(jī)作為轉(zhuǎn)換部分的時不受距離的限制，可以在信號檢測變送后直接轉(zhuǎn)換。由于本系統(tǒng)是高路系統(tǒng)的泵站設(shè)計，檢測量溫度和壓力只能在高爐的瀘定檢測，距離控制器比較遠(yuǎn)，所以本系統(tǒng)采用單片機(jī)a/d轉(zhuǎn)換，即系統(tǒng)采用方案（2），這樣既解決了距離問題又提高了系統(tǒng)的性價比。圖3-5 壓力檢測部分單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖2 .單片機(jī)pic18f2480

35、簡介pic18f2480單片機(jī)是微芯公司的16位risc指令集的高級產(chǎn)品，它內(nèi)部含有a/d，內(nèi)部eeprom存儲器、比較輸入、捕捉輸入、pwm輸出、ic和spi接口、can接口、異步串行通信（usart）接口等強(qiáng)大的功能模塊，共有28引腳。該單片機(jī)具有很好的應(yīng)用前景。圖3-6是pic18f2480的引腳圖。下面對本系統(tǒng)中用到該單片機(jī)的功能模塊進(jìn)行介紹。圖3-6 pic18f2480引腳圖pic18f2480具有多個中斷源及一個中斷優(yōu)先級功能，該功能可以給每個中斷源分配高優(yōu)先級或者低優(yōu)先級。有13個寄存器用于控制中斷操作。這些寄存器是：rcon、intcon、intcon2、intcon3、pi

36、r1、 pir2、pir3、pie1、pie2、pie3、ipr1、ipr2、ipr3。ide提供的microchip頭文件命名，建議使用mplab。通過將ipen位（rcon）置1，可使能中斷優(yōu)先級功能。當(dāng)使能中斷優(yōu)先級時，有2個全局中斷使能位。將gieh位（intcon）置1，可使能所有優(yōu)先級位已置1（高優(yōu)先級）的中斷。將giel位（intcon）置1，可使能所有優(yōu)先級位已清零（低優(yōu)先級）的中斷。當(dāng)中斷標(biāo)志位、使能位及相應(yīng)的全局中斷使能位均被置1時，中斷將根據(jù)設(shè)置的中斷優(yōu)先級立即跳轉(zhuǎn)到地址0008h或0018h。也可以通過設(shè)置相應(yīng)的使能位來禁止單個中斷。一般來說，當(dāng)相應(yīng)的外設(shè)被使能時，其對

37、應(yīng)的引腳就不能被用作通用 i/o引腳。圖3-7給出了通用 i/o端口的簡化模型，它沒有到其他外設(shè)的接口。圖3-7 通用i/o端口的工作原理timer0模塊具有以下特征：可通過軟件選擇，作為8位或16位定時器/計數(shù)器、可讀寫寄存器、專用的8位軟件可編程預(yù)分頻器、可選的時鐘源（內(nèi)部或外部）、外部時鐘的邊沿選擇、溢出時中斷。t0con寄存器控制該模塊的工作方式，包括預(yù)分頻比值的選擇。該寄存器是可讀寫的。timer0既可用作定時器亦可用作計數(shù)器。將t0cs位（t0con）清零即可選擇定時器模式。在定時器模式下（t0cs=0），timer0模塊在每個時鐘周期計時都會遞增（默認(rèn)情況下），除非選擇了其他預(yù)分

38、頻比值。如果寫入tmr0寄存器，那么在隨后的兩個指令周期內(nèi)，計時都不再遞增。用戶可通過將校正值寫入tmr0寄存器來解決上述問題。通過將t0cs位置1選擇計數(shù)器模式。在計數(shù)器模式下，timer0可在ra4/t0cki引腳上電平的每個上升沿或下降沿遞增。觸發(fā)遞增的邊沿由timer0時鐘源邊沿選擇位t0se（t0con）決定。清零此位即選擇上升沿。下面討論外部時鐘輸入的限制條件?？梢允褂猛獠繒r鐘源來驅(qū)動timer0。但是，必須確保外部時鐘和內(nèi)部時鐘相位（tosc）同步。在同步之后，定時器/計數(shù)器仍需要一定的延時才會引發(fā)遞增操作。主控同步串口（master synchronous serial por

39、t，mssp）模塊是用于同其他外設(shè)或單片機(jī)器件進(jìn)行通信的串行接口。這些外設(shè)器件可以是串行eeprom、移位寄存器、顯示驅(qū)動器和a/d轉(zhuǎn)換器等等。mssp模塊有一種工作模式是串行外設(shè)接口（spi）。spi模式允許同時同步發(fā)送和接收8位數(shù)據(jù)。器件支持spi的所有四種模式。通常使用以下三個引腳來實現(xiàn)通信：串行數(shù)據(jù)輸出（serial data out，sdo）rc5、串行數(shù)據(jù)輸入（serial data in，sdi）rc4、串行時鐘（serial clock，sck）rc3。pic18f2480器件有三個串i/o模塊：mssp模塊，另外還有兩個通用同步/異步收發(fā)器（universal synchro

40、nous asynchronous receiver transmitter，usart）模塊。通常，也將usart稱為串行通信接口或sci。usart可以被配置為能與crt終端和個人計算機(jī)等外設(shè)通信的全雙工異步系統(tǒng)；也可以被配置成能夠與a/d或d/a集成電路、串行eeprom等外設(shè)通信的半雙工同步系統(tǒng)。usart模塊在這些器件中有著兩種完全不同的實現(xiàn)方式：增強(qiáng)型usart（eusart），可尋址usart?？蓪usart配置為以下幾種工作模式：帶有以下功能的全雙工異步模式、半雙工同步主控模式（時鐘極性可選）、半雙工同步從動模式（時鐘極性可選）。pic18f2480器件的模數(shù)（analog-

41、to-digital，a/d）轉(zhuǎn)換器模塊有12路輸入。此模塊能將一個模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的10位數(shù)字信號。此模塊有五個寄存器：a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果高位寄存器（adresh）、a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果低位寄存器（adresl）、a/d轉(zhuǎn)換控制寄存器0（adcon0）a/d轉(zhuǎn)換控制寄存器1（adcon1）、a/d轉(zhuǎn)換控制寄存器2（adcon2）。adcon0寄存器控制a/d模塊的工作，adcon1寄存器配置端口引腳功能，adcon2寄存器配置a/d時鐘源、可編程采樣時間和輸出結(jié)果的對齊方式。3 .單片機(jī)pic18f2480電路設(shè)計系統(tǒng)采用的單片機(jī)為pic18f2480，結(jié)合系統(tǒng)的要求單片機(jī)配合溫度和壓力傳感器設(shè)

42、計兩個檢測報警部分。圖3-9給出了單片機(jī)測量溫度系統(tǒng)的原理圖。壓力的檢測和溫度類似，不做敘述。對于溫度傳感器，由于其輸出為420ma的標(biāo)準(zhǔn)信號，所以必須對信號進(jìn)行放大后才能為05v的信號，作為單片機(jī)a/d轉(zhuǎn)換的輸入。采用op-07構(gòu)成運(yùn)放形式的差動放大器，如圖3-8所示。由于放大器的輸入端in（+）和in（-）分別是2個運(yùn)算放大器a1，a2的同相輸入端，因此輸入阻抗很高。由于電路采用對稱結(jié)構(gòu)，而且壓力傳感器信號直接加到測量放大器的輸入端，因而保證了較強(qiáng)的抑制共模信號能力。為保證電路具有較強(qiáng)的共模抑制能力，一般選擇r1，r2=r2及r3=r3，通過調(diào)節(jié)rg調(diào)整電路的放大倍數(shù)。圖3-8 op-07

43、構(gòu)成運(yùn)放形式的差動放大器由于該單片機(jī)的發(fā)出的信號是給plc的輸入，所以plc與單片機(jī)之間必須有信號隔離。隔離是指使用變壓器，光或電容耦合等方法在被測系統(tǒng)與系統(tǒng)之間傳遞信號，避免直接的電流或電壓的物理連接的一種手段。因為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所監(jiān)測的設(shè)備可能會有高壓瞬變現(xiàn)象，足以損壞計算機(jī)和數(shù)據(jù)采集板，將傳感器信號與計算機(jī)隔離開，使系統(tǒng)安全得到了保證。隔離的另一個理由是，保證時間采集各個環(huán)節(jié)間不受低電位或共態(tài)電壓的影響，從而影響測試精度。這是因為采集信號時，都需要以“地”為基準(zhǔn)，如果在兩“地”之間存在電位差，就可能導(dǎo)致地環(huán)路（ground loop）的產(chǎn)生，從而造成所采集的信號再現(xiàn)不準(zhǔn)確；如果這一電位差太

44、大，則可能危機(jī)到測量系統(tǒng)的安全。利用隔離的信號調(diào)理模塊可以消除地環(huán)路，并保證準(zhǔn)確的采集信號。模擬信號隔離比數(shù)字信號隔離難度要大的多，而且成本也比較高。目前比較常用的是，采用線性光藕或2個特性幾乎完全接近的普通光藕用特殊的電路實現(xiàn)；另外，直接采用具有隔離作用的儀表放大器也是方法之一。單片機(jī)與plc之間的隔離采用光耦隔離。四、檢測部分設(shè)計1 溫度檢測根據(jù)溫度要求，采用鉑熱敏電阻-10000來進(jìn)行溫度檢測，對溫度檢測的要求采用sty系列一體化溫度變送器由測溫探頭、溫度轉(zhuǎn)換模塊、保護(hù)外殼三部分組成。測溫探頭采用高阻型pt1000鉑電阻，通過內(nèi)部轉(zhuǎn)換模塊的穩(wěn)壓濾波、運(yùn)算放大、非線性校正、v/i轉(zhuǎn)換、恒流

45、及電源反接保護(hù)等電路處理。擬采用styb系列l(wèi)型熱敏電阻作為溫度傳感器，其外形和實物如圖3-11所示。主要特性：測溫探頭采用高阻型pt1000鉑電阻，精度高，穩(wěn)定性好；溫度轉(zhuǎn)換模塊采用環(huán)氧樹脂澆注工藝，防震、防潮；集傳感變送于一體，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，功耗低；電流輸出型適合長距離傳送，抗電磁干擾能力強(qiáng)能保證在高爐強(qiáng)電磁干擾下穩(wěn)定工作，適于現(xiàn)代電磁污染嚴(yán)重的環(huán)境使用；整體密封性能良好，外殼防護(hù)等級ip65；溫度量程和外形尺寸可以按戶要求訂貨；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，過程連接接口靈活方便，體積小，重量輕，安裝位置任意；殼體保護(hù)材料多樣化，適應(yīng)多種介質(zhì)測量。技術(shù)指標(biāo)：溫度測量范圍-200600攝氏度；輸出

46、信號420毫安；負(fù)載電阻500歐；供電電源直流24伏；功耗1瓦；誤差為0.1%；長期穩(wěn)定性優(yōu)于0.2%/年；溫度系數(shù)0.05%/攝氏度；供電電壓變化附加誤差0.005%/伏。圖3-11-a styb系列l(wèi)型外形圖圖3-11-b styb系列l(wèi)型實物圖2 壓力檢測基于壓力檢測的要求采用jls40系列通用型工業(yè)壓力傳感器，是采用硅應(yīng)變及微融技術(shù)再加上精密的數(shù)字放大電路制作而成。壓力接口和外殼均為不銹鋼，具有很好的抗腐蝕性和長期穩(wěn)定性。傳感器在070溫度范圍內(nèi)進(jìn)行了精密補(bǔ)償，保證了傳感器的技術(shù)指標(biāo)。傳感器的壓力接口除通用的1/4npt, g1/4, m201.5螺紋外，還可按用戶要求進(jìn)行生產(chǎn)?？蛇x擇

47、各類放大輸出，廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制系統(tǒng)、航空、航天、液壓系統(tǒng)、汽車、制冷、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。產(chǎn)品特點(diǎn)：測量范圍：0350kpa70mpa；17-4或316l不銹鋼隔離膜片，全不銹鋼結(jié)構(gòu)；壓力接口內(nèi)無o型圈,無焊縫,無硅油,無泄漏隱患；高可靠性；外形結(jié)構(gòu)多樣化。3 流量檢測根據(jù)系統(tǒng)要求，要對四個泵啟動后10s后有無流量進(jìn)行回饋，要實現(xiàn)對流量的這種回饋檢測可采用流量開關(guān)進(jìn)行檢測控制。采用ad靶式流量開關(guān)，當(dāng)有被測流體流過，推動可動磁性圓盤，圓盤位移，提供信號，完成報警、顯示或輸出功能?？烧{(diào)彈簧裝置可按照需要設(shè)定開關(guān)點(diǎn)。由于系統(tǒng)中液體是從下向上流的，所以該傳感器的主要技術(shù)參數(shù)和要注意的事項如下。注意

48、事項：按照箭頭指示方向正確安裝；請注意開關(guān)負(fù)載，負(fù)載大時請使用繼電器，建議安裝保險絲以保護(hù)開關(guān)，直流電源供電建議使用二極管，交流電源供電建議使用rc元件，電氣連接時請勿忘記安裝橡膠密封圈。性能：精度：5%；測量范圍：10：1.6；工作溫度：連續(xù)工作100最高：120；環(huán)境溫度：-5+70；聚酰胺外殼，ip65；顯示單元：指針刻度顯示，鋁外殼塑料顯示窗；輸出單元：霍爾傳感器4-20ma兩線制，該流量開關(guān)的實物圖如圖3-11所示。當(dāng)流量達(dá)到設(shè)定值的時候，流量開關(guān)輸出一個穩(wěn)定的電流值，系統(tǒng)采用流量開關(guān)來檢測泵中有沒有水流過。該電流放大后經(jīng)光耦可作為plc的輸入。其電路設(shè)計同i中的設(shè)計。圖3-12 j

49、ls40實物圖圖3-13 ad-15/bd實物圖4電流檢測根據(jù)點(diǎn)對電流檢測的要求采用三達(dá)德kh32型電流互感器，系統(tǒng)共帶泵四個，任何時刻工作的的泵不超過三個，每個泵定額15kw，采用交流380v供電，則流過每個泵的電流大約為40a，三個泵共流過120a，留有1.6倍的冗余，則流過系統(tǒng)的電流不會超過200a。電流檢測的任務(wù)就是當(dāng)流過空開的電流超過200a時，系統(tǒng)報警。為了增強(qiáng)系統(tǒng)的保護(hù)性能，要對系統(tǒng)的電流進(jìn)行檢測，電力檢測采用哈爾濱三達(dá)德公司生產(chǎn)的kh32型電流互感器。kh32的外觀如圖3-12所示。圖3-12-a kh32實物圖圖3-12-b kh32尺寸圖電流檢測部分的作用為電流過大時報警，

50、流過互感器的電流可能出現(xiàn)大電流，以電流互感器的輸出，作為plc的輸入可能會損壞plc，中間必須加光耦和變送環(huán)節(jié)。利用放大電路將0200a的電流放大，電流放大后接光耦，光耦的輸出可作為plc的輸入。放大電路可采用圖3-9所示的放大電路。電力互感器與市電380v的安裝示意圖如圖3-13。圖3-13 電流互感器安裝位置五、系統(tǒng)抗電磁干擾措施發(fā)電機(jī)軸承周圍有高電壓、大電流接通斷開會產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾，這些電磁干擾會在plc的輸入線路上產(chǎn)生很強(qiáng)的感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓，足以使plc輸入端的光耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，使光耦合器的抗干擾作用失效，導(dǎo)致plc產(chǎn)生誤動作。同時電磁干擾的存在致使plc的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)無法

51、正常工作。電磁干擾的主要來源有兩個：一是來自空間的輻射干擾；二是來自系統(tǒng)外引線的干擾，包括來自電源的干擾、來自信號線引入的干擾和來自基地系統(tǒng)混亂的干擾。為了保證plc的可靠工作，必須加入抗干擾措施?？垢蓴_的隔離措施，針對數(shù)字量模板、模擬量模板和網(wǎng)絡(luò)，分別采用不同的抗干擾措施。數(shù)字量模板可以通過過光耦合器實現(xiàn)對外部數(shù)字開關(guān)量信號實現(xiàn)隔離。系統(tǒng)和上位機(jī)之間的通信采用光纖做通信介質(zhì)可以最大程度的防范電磁干擾。為了更好的抗電磁干擾，網(wǎng)線可以采用穿鋼管敷設(shè)的方法，鋼管要進(jìn)行有效可靠的接地。電源是電磁干擾進(jìn)入plc的主要途徑之一，為了抗電磁干擾對電源采用ups處理方法。使用在線不間斷供電電源ups給plc

52、供電，采用ups供電可以提高供電系統(tǒng)的安全可靠性，而且ups還具有較強(qiáng)的干擾隔離能力，是plc控制系統(tǒng)的理想供電電源。接地是提高電子設(shè)備的電磁兼容性的有效手段，正確的接地方法既能有效的抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾信號。對于本系統(tǒng)接地應(yīng)注意三點(diǎn)。一是要配用專用的接地網(wǎng)，接地點(diǎn)要與強(qiáng)電設(shè)備分開；二是plc系統(tǒng)要采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地的方式；三是接地線與plc導(dǎo)軌上的的接地螺絲釘相連，基本機(jī)架必須接地。第四章 報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計一、軟件設(shè)計概述本系統(tǒng)的軟件設(shè)計共包括兩個部分的設(shè)計，對于fx2n32mr可編程控制器的程序設(shè)計，對pic18f2480單片機(jī)的程序設(shè)計。對這兩個部分的程

53、序設(shè)計結(jié)合前面的硬件設(shè)計來完成。其中對plc的控制部分的程序設(shè)計采用梯形圖語言，對單片機(jī)的程序設(shè)計采用c語言。梯形圖的開發(fā)工具采用melsoft系列的gx developer，c語言的開發(fā)工具采用mplab ide集成開發(fā)環(huán)境，采用icd2進(jìn)行在線調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)的工作流程可以畫出系統(tǒng)的工作流程圖，系統(tǒng)的工作流程圖共有四部分組成，包括系統(tǒng)總體工作流程圖如圖4-1所示，系統(tǒng)手動操作工作流程圖如圖4-2所示，系統(tǒng)三用一備工作流程圖如圖4-3所示，系統(tǒng)兩用兩備工作流程圖如圖4-4所示。當(dāng)主程序開始時系統(tǒng)做初始準(zhǔn)備，系統(tǒng)首先檢測是采用集中控制還是本地控制，也就是采用手動控制還是自動控制，根據(jù)系統(tǒng)的控制方式來確定采用的控制方法。如果采用手動的控制方式，則系統(tǒng)等待輸入各個泵的啟動信號，由于系統(tǒng)的特性，最多需要啟動三個泵就能滿足水壓的要求，所以手動操作時最多只需要啟動三個泵，留一個作為備用。當(dāng)采用自動控制策略的時候，系統(tǒng)首先啟動三個泵，五分鐘后檢測冷卻爐壁處的水壓，如果