1　引言

 

      電伴熱系統(tǒng)為管道化溶出工程的主要部分。由于德國(guó)的熔鹽電伴熱溫度控制裝置是采用溫度控制器、繼電器等復(fù)雜電路設(shè)計(jì)，其中繼電器故障率高，而我國(guó)現(xiàn)階段沒(méi)有較好的產(chǎn)品，因此采用性?xún)r(jià)比高，功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的日本三菱A2系列可編程控制器，減少了大量的中間環(huán)節(jié)，成功的解決了熔鹽電伴熱的控制難題，取得了滿(mǎn)意的控制效果。

2　系統(tǒng)配置

      電伴熱系統(tǒng)包括：鹽罐、鹽管、鹽閥等設(shè)備的伴熱，99個(gè)電流信號(hào)、101個(gè)溫度信號(hào)需要檢測(cè)，33個(gè)加熱回路需要進(jìn)行控制。根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，所設(shè)計(jì)的控制方案如圖1所示。

 

 

 

2.1現(xiàn)場(chǎng)PLC站

 

      該監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)采用日本三菱A系列PLC，設(shè)計(jì)2個(gè)站組成1個(gè)網(wǎng)，1個(gè)站進(jìn)行溫度信號(hào)的采集及傳遞，另1個(gè)站對(duì)回路電流進(jìn)行采集，對(duì)33個(gè)回路進(jìn)行控制。硬件的具體選擇是：A62P為電源模板；A2NCPU為中央模板；AY13為開(kāi)關(guān)量輸出模板；A68RD3為PT100溫度測(cè)試模板；AJ71C24為計(jì)算機(jī)通訊模板；A61AD為模擬量輸入模板；AX41為開(kāi)關(guān)量輸入模板。

      該系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行可靠，特別是在軟件方面運(yùn)行很好，實(shí)現(xiàn)了熔鹽爐系統(tǒng)電伴熱溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，得到專(zhuān)家的好評(píng)，為管道化工序的整體運(yùn)行提供了可靠的保證。

　　三線制PT100測(cè)溫元件的二根線分別接至開(kāi)關(guān)量輸出模板AY13三組中相同次序的通道上，AY13三組共可接8個(gè)PT100信號(hào)，將AY13上三組的公共端分別接至PT100采集模板的第一通道的三個(gè)端子上（注意：將AY13上接PT100元件兩個(gè)短路端的組的公共線接至A68RD3通道的B和C端子上），配合程序即可實(shí)現(xiàn)8路溫度信號(hào)公用一個(gè)模擬量通道。程序框圖如圖3所示。

 

2.2上位機(jī)

      采用2臺(tái)386PC作為上位機(jī)，1臺(tái)在現(xiàn)場(chǎng)操作室，1臺(tái)在中央控制室，分別進(jìn)行本地及遠(yuǎn)程監(jiān)視管理，負(fù)責(zé)對(duì)溫度、電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示，重要信號(hào)保留歷史曲線、信號(hào)報(bào)警及報(bào)表打印，2臺(tái)上位機(jī)既是操作員站，又可作為工程師站。

3　軟件設(shè)計(jì)

      控制系統(tǒng)軟件包分為上位機(jī)監(jiān)控軟件包和下位機(jī)控制軟件包。
      上位機(jī)監(jiān)控軟件是用SCRENWARE軟件工具包開(kāi)發(fā)而成，用于各種監(jiān)控畫(huà)面的顯示和上、下位機(jī)之間的通訊，采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)仿真模式進(jìn)行顯示，并在具體部位顯示實(shí)時(shí)工藝參數(shù)，操作人員可根據(jù)此實(shí)時(shí)畫(huà)面了解有關(guān)工藝設(shè)備運(yùn)行情況；控制參數(shù)設(shè)定畫(huà)面可完成控制參數(shù)的設(shè)定和修改；系統(tǒng)狀況報(bào)警畫(huà)面實(shí)現(xiàn)對(duì)各工藝設(shè)備故障情況進(jìn)行聲光報(bào)警，并輸出故障類(lèi)型、時(shí)間等，除此之外，本軟件包還具有數(shù)據(jù)分析、建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)及定時(shí)、隨機(jī)打印各種報(bào)表功能。
      下位機(jī)軟件包采用A2系列PLC自帶的梯形圖法和語(yǔ)句法編寫(xiě)而成，軟件程序框圖及清單略。

4　電伴熱過(guò)程檢測(cè)

      按照熔鹽爐系統(tǒng)工藝流程的要求：系統(tǒng)停車(chē)時(shí)，確保鹽罐電伴熱保溫180℃以上；系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，確保鹽罐及鹽管路和鹽閥電伴熱保溫在180℃以上（依工藝要求而定），以保證鹽泵啟動(dòng)后，熔鹽能順利通過(guò)和回流。一旦電伴熱系統(tǒng)發(fā)生故障，熔鹽凝固將致使整個(gè)熔鹽爐系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行，造成較長(zhǎng)時(shí)間的停產(chǎn)事故。設(shè)計(jì)的特點(diǎn)說(shuō)明如下：
      （l）將整個(gè)鹽管路按照、工藝劃分為32個(gè)控制回路：鹽罐13個(gè)回路、鹽管14個(gè)回路、鹽閥一個(gè)回路、旁通管4個(gè)回路。采用A2系列可編程控制器對(duì)101個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)采集顯示，對(duì)32個(gè)回路直接進(jìn)行控制；
      （2）本系統(tǒng)考慮到啟動(dòng)時(shí)減少對(duì)供電系統(tǒng)的沖擊，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，對(duì)每一個(gè)控制回路，采用分別程控（間隔5-10秒鐘）由PLC程控啟動(dòng)，轉(zhuǎn)入運(yùn)行由PLC進(jìn)行監(jiān)測(cè)分時(shí)調(diào)節(jié)，減少系統(tǒng)供電負(fù)荷沖擊；
      （3）本系統(tǒng)的溫度檢測(cè)元件，共選用101支PT100鉛電阻溫度計(jì)，其信號(hào)采樣方式在系統(tǒng)說(shuō)明部分有詳細(xì)介紹；
      （4）電流和電壓信號(hào)采集是通過(guò)電量變換器將互感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換成4-20mA（0-5V）信號(hào)送入PLC。

5　系統(tǒng)說(shuō)明

      由于本系統(tǒng)中大部分為模擬量信號(hào)，分電流和熱電阻溫度2種信號(hào)，電流信號(hào)監(jiān)視各回路三相電是否正常，斷、短路報(bào)警，但不參與控制；溫度信號(hào)參與控制，測(cè)溫元件均為PT100熱電阻。針對(duì)本系統(tǒng)特點(diǎn)：模擬量多、實(shí)時(shí)性要求不是很高。在保證控制、監(jiān)視的基礎(chǔ)上，采用32點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出模板進(jìn)行切換，公共輸出接至模擬量采集模板，配合軟件編程可實(shí)現(xiàn)8路信號(hào)通過(guò)切換公用一個(gè)模擬量模板的通道?？晒?jié)省大量模擬量模板，從而大大降低了系統(tǒng)成本。下面以溫度信號(hào)為例說(shuō)明信號(hào)切換采集的實(shí)現(xiàn)。接線圖如圖2所示。
      三線制PT100測(cè)溫元件的二根線分別接至開(kāi)關(guān)量輸出模板AY13三組中相同次序的通道上，AY13三組共可接8個(gè)PT100信號(hào)，將AY13上三組的公共端分別接至PT100采集模板的第一通道的三個(gè)端子上（注意：將AY13上接PT100元件兩個(gè)短路端的組的公共線接至A68RD3通道的B和C端子上），配合程序即可實(shí)現(xiàn)8路溫度信號(hào)公用一個(gè)模擬量通道。程序框圖如圖3所示。
      通過(guò)定時(shí)接通AY13的相應(yīng)通道，使得PTI-PT8信號(hào)依次與A68RD3的第一個(gè)通道接通，將每個(gè)信號(hào)接通時(shí)，所采集到的數(shù)據(jù)保存至相應(yīng)的地址單元，即可實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)切換采集。在編程時(shí)需注意：AY13通道切換后應(yīng)在延時(shí)1個(gè)A68RD3處理周期后再讀取A68RD3通道中的數(shù)據(jù)，否則采集的數(shù)據(jù)將會(huì)出現(xiàn)跳變，這是由于A68RD3采樣方式分：Sampling、Time averaging 、count averaging3種，A68RD3的采樣時(shí)間隨啟用的通道數(shù)而不同計(jì)算公式為：?jiǎn)⒂玫耐ǖ罃?shù)×40ms； Sam-Pling方式為每個(gè)采樣周期采一次樣，采樣值存入相應(yīng)的緩沖區(qū)；Time averaging方式為在指定的時(shí)間內(nèi)每個(gè)采樣周期內(nèi)的采樣值除去最大、最小值后的平均值存入相應(yīng)的緩沖區(qū)；count averaging方式為將經(jīng)過(guò)指定次數(shù)的采樣周期后所采集的采樣值平均后放入存入相應(yīng)的緩沖區(qū)?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為保持?jǐn)?shù)據(jù)準(zhǔn)確，一般采用后2種方式。
      由于A68RD3通道一經(jīng)啟用，信號(hào)處理就會(huì)一直進(jìn)行，A68RD3的一個(gè)處理周期為：Time averaging方式為指定的時(shí)間；count averaging方式為：指定次數(shù)×啟用通道數(shù)×40ms。因?yàn)樵撓到y(tǒng)采用切換方式，每一信號(hào)只在相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)接入A68RD3，如果切換后，延時(shí)小于一個(gè)A68RD3處理周期，則上一信號(hào)的部分采樣值將被計(jì)入當(dāng)前處理周期和當(dāng)前信號(hào)的部分采樣值一起進(jìn)行平均輸出，造成數(shù)據(jù)誤差，如上一信號(hào)和當(dāng)前信號(hào)差別比較大，就會(huì)造成數(shù)據(jù)跳變。特別是如果采用上升沿取值，就會(huì)造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。
      電流信號(hào)的采集原理與溫度信號(hào)的采集原理相同，此處不再多述。

6　結(jié)束語(yǔ)

      該系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行可靠，特別是在軟件方面運(yùn)行很好，實(shí)現(xiàn)了熔鹽爐系統(tǒng)電伴熱溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，得到專(zhuān)家的好評(píng)，為管道化工序的整體運(yùn)行提供了可靠的保證。