基于PLC的煤气柜自动控制设计.doc

辽宁石油化工大学继续教育学院论文基于PLC的煤气柜自动控制设计摘 要PLC控制是目前工业上最常用的自动化控制方法，由于其控制方便，能够承受恶劣的环境，因此，在工业上优于单片机的控制。PLC将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体,专门为工业控制而设计,具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点,因此在工业上的应用越来越广泛。本文主要讲述PLC的煤气柜自动化控制系统中的应用，本文的煤气柜是指在鞍钢燃气厂150000 M3焦炉煤气柜。实现对高炉煤气柜、焦炉煤气柜、焦炉煤气加压机、油泵等设备的启停和安全保护。该控制系统满足了工艺需求,实现了整个工艺流程的自动检测、控制及管理监视,提高了煤气存储及输送的操作效率。为了提高系统的可靠性，采用冗余系统来实现数据的采集和对现场机械设备的连锁自动控制。此外，监控软件RSView32作为一种标准的人机界面被用于监控工业生产的动态过程。以PLC 为主控制器,结合传感技术、位置控制等技术现场监控工业生产动力过程。关键词：PLC；冗余系统；自动控制系统AbstractPLC control is the most commonly used industrial automation control method, because of its convenient control to withstand an adverse environment, it is better than MCU control in the industrial. PLC traditional relay control technology, computer and communication technologies are integrated specifically for industrial control and design, have strong function, common flexible, high reliability and environmental adaptability, and programming simple, easy to use and small size, light weight, a series of low-power advantages in industrial applications become more extensive. Application of automatic control system of the gas tank in PLC,This is a gas tank and gas plant 150000 M3 coke oven gas cabinet。Implementation of the blast furnace gas cabinet、Coke oven gas cabinet、Coke oven gas compressor、The oil pump and other equipment start and stop and safety protection。The control system can meet the process requirements，Implementation of the entire process of the automatic detection, monitoring control and management，Improve the operation efficiency of gas storage and transportation。In order to improve the reliability of the system，Using the redundant system to realize data collection and on site equipment chain of automatic control。In addition,monitoring software RSView32 as a standard interface for dynamic process monitoring of industrial production.With PLC as the main controller, the sensor technology、 position control and monitoring of industrial production processKeywords：Programmable Logic Controllers；redundant syste；mautomatic control systemI目 录摘 要IAbstractII第1章 绪言1第2章 系统的硬件配置2第3章 自动化控制系统43.1 煤气柜柜位控制43.1.1 煤气柜自控系统组成43.1.2 单回路调节系统43.2 设计方案53.2.1 控制系统的设计53.2.2 进气调节阀pid控制53.2.3 系统网络53.3 煤气柜自动控制系统63.4 系统实现73.5 系统特点73.6 油泵站管理73.7 煤气加压机出口总管流量检测83.8 进出口阀和放散阀的手/自动控制83.9 上位监控系统的构成93.9.1 上位监控系统93.9.2 上位监控系统主要功能103.9.3 动画显示功能103.9.4 综合报警功能103.9.5 历史趋势记录功能103.10 柜高自动调节103.11 数据组织与报警113.12 系统通讯的建立11第4章 自动化控制系统调试与运行124.1 系统特点124.2 自动化控制系统运行成果124.3 日常维护13第5章 PLC软件的编制145.1 系统联锁控制145.1.1 故障安全原则145.1.2 传感器设计原则145.1.3 逻辑运算器独立设置原则145.1.4 辅助开关设置原则155.1.5 与其他控制装置接线原则155.1.6 输出信号隔离原则155.2 系统状态的监测155.3 系统工作状态选择155.4 系统故障分析及综合和系统通讯165.6 图解法编程16第6章 结论18参考文献19致 谢20I第1章 绪言现代焦炉由于炉容不断的增大，冶炼强度不断的提高，因而产生出大量的副产品焦炉煤气。如果直接把焦炉煤气放散到空气中，不仅会造成大气的污染，还会造成能源的浪费。鉴于此，鞍钢燃气厂新建了容积为150000 M3焦炉煤气柜，用以存储焦炉煤气。焦炉煤气柜PLC自动化控制系统的设备性能和自动控制的好坏，将直接影响到焦炉煤气的收集和利用。煤气在使用过程中容易产生管网压力波动,存在不安全因素,而煤气柜是调剂煤气供应、减缓管道波动的有效方法。本工程采用以产品可靠性高著称的罗克韦尔自动化公司的新一代控制平台ControlLogix系列的PLC冗余系统。在ControlLogix系统中，所有的维护和通讯都是由系统自动完成的，实现煤气柜自动控制及监控相结合,提高气柜安全运行,实现煤气柜无人职守，更加方便、可靠，而且用户可编写状态读取程序，随时监控冗余系统的状态。通过自动化控制系统能准确地监控煤气柜系统各设备的运行状况，及时调整各项工艺参数，保证生产的稳定、协调和优化。该控制系统满足了工艺需求，实现了整个工艺流程的自动检测、控制及管理监视，提高了煤气存储及输送的操作效率。第2章 系统的硬件配置鞍钢150000 M3焦炉煤气柜自控系统PLC选用ControlLogix L5550冗余系统。包括两个414-4hcpu，2块冗余电源模板，2块冗余cp443网卡。正常运行时一台cpu（主）参与控制，另一台cpu（备）通过同步模块与之同步，当检测到主cpu、机架、电源、通讯等故障发生时，备cpu立即投入控制而不影响生产控制的连续性。考虑到距离远、节点多、抗干扰等因素，采用ControlNet网络类型，抗干扰性好，网络通道冗余，保证可靠通讯和人机界面的数据显示，又有利于快速的现场数据采集。该系统的硬件配置如图2-1所示。图2-1 系统的硬件配置CPU选用1756-L62模块，通讯模块选用1756-CNBR，DI选用1756-IB16I，DO选用1756-OB16I，AI选用1756-IF16I。以太网模块选用1756-ENBT。冗余机架上除了CPU模块，还有通讯模块1756-CNBR，热备模块1756-SRM（保持主、从机架之间的通讯）和两个热备模块间的连接电缆1756-SRC3。服务器、操作站系统平台为Windows2000（服务器/客户版），操作站上位监控软件为RSView 32，PLC编程组态软件为RSLogix5000。另外还有一套数据库管理系统，利用网络组态软件RSLinx所提供的OPC接口进行采集数据。系统采用RSlogix5000编程软件，运用梯形逻辑LD控制及功能块FBD相结合的编程方式来实现高炉煤气柜、焦炉煤气加压机、油泵等设备的启停和安全保护，利用功能块FBD强大的模拟量处理功能来完成模拟量的采集及处理。上位监控软件采用服务器与客户机二合一RSview的监控软件，运行在Windows2000平台上。该监控软件建立在多层次体系结构上结合了3种不同功能，即数据存储功能、数据处理功能和用户接口功能。可赋予工作人员不同的操作级别，如赋予操作人员操作权限，但仅能对画面进行浏览操作；赋予维护工程师维护权限；赋予系统工程师编程组态权限，可以组态、修改、退出系统。第3章 自动化控制系统煤气在使用过程中容易产生管网压力波动，存在不安全因素，而煤气柜是调剂煤气供应、减缓管道波动的有效方法。鞍钢结合自身条件投资建设一座150000 M3焦炉煤气柜，通过自动化控制系统能准确地监控煤气柜系统各设备的运行状况，及时调整各项工艺参数，保证生产的稳定、协调和优化。3.1 煤气柜柜位控制3.1.1 煤气柜自控系统组成煤气柜系统主要分为稀油密封煤气柜的活塞系统，密封油循环系统加压机站系统。该系统所控设备较多，控制精度要求高，且直接影响到其他工序的稳定生产。依据系统功能要求，在充分考虑系统的先进性、可靠性、易操作维护的基础上，选用Rockwell公司1756系列PLC作不基础自动化设备，高炉煤气系统和焦炉煤气系统各由1套PLC控制，数据交换采用工业以太网TCP/IP技术，提高了系统信息传输的快速性，有效地避免了信息传输的延滞销及误码。每套系统各设2套HMI上位机，可实现资源信息共享，互为备用。与其他系统有关的连锁信号，通过通讯网络相互联系。包括对煤气柜本体、油泵站组、换热机组、煤气进出口管、电动蝶阀以及紧急放散阀的控制。焦炉煤气柜共有3台加压机，采用2开1备方式，当焦炉煤气柜柜位低于低限L时，系统发出报警，并停掉1台加压机，待柜位高于低限L+l时，手动开启第2台加压机；当焦炉煤气柜柜位低于低低限LL时，两台加压机停止运行；进口总管压力低于500Pa时，加压机自动停止。当焦炉煤气柜柜位高于高限H时，系统发出报警，并关闭煤气柜进口阀。3.1.2 单回路调节系统加压机后压力（变频）调节加压机后压力是用户气源的主要质量指标之一，本回路为一定值单回路调节系统。其设定值为10kPa，当加压机后出口压力升高/降低时，增大/减小变频器的输出频率，从而改变加压机的转速，以“变”求“稳”。在计算机和变频器上都设置了最低运行频率，从而保证出口压不至于太低，这两个频率运行下限是保证加压机设备安全、用户正常生产的两道防线。当加压机的转速靠变频器的调节达到最大或最小而压力值仍达不到设计要求时，这时要利用加压机入口的电动调节装置来调节。也就是说该控制方式正常情况下，阀位一直保持一定的开度，当变频器故障或变频器为极限值时，转换为自动方式，实现其自动调节。3.2 设计方案3.2.1 控制系统的设计本系统采用step7 v5.3和micro -win step7软件在windows 2000平台下开发，编程灵活方便。软件采用模块化编程结构，整个控制系统包括煤气柜控制和减压站控制两大部分。煤气柜控制部分分别完成油泵、煤气管道电动蝶阀与煤气放散阀、煤气调节阀等设备的控制与联锁保护、工艺参数检测与报警功能。受控设备设计为现场手动和集中控制两种控制方式。集中控制包括设备单动和设备联动自动两种控制方式，在集中控制方式下操作人员在hmi画面上进行单动操作和联动自动方式选择。减压站控制通过调节三台压力调节阀，实现压力降压稳压功能，主要有手动、自动、远控三种操作模式。3.2.2 进气调节阀pid控制在煤气管道上设有一煤气调节阀，通过调节进气量实现对活塞速度的调节。本例的pid控制逻辑采用step7软件集成的系统块fb41实现。实践中以活塞速度为控制值以阀门开度为控制对象加以适当地调整p、i参数即可。3.2.3 系统网络整个系统网络分为现场级、控制级、监控级三级，系统网络结构如图1。现场级使用profibus dp冗余现场总线进行通讯，主要实现s7-400h主站和远程智能从站之间的数据传输，采用西门子双绞线传输速率高达12mbps。控制级实现s7-400 plc和s7-200plc之间数据交换，使用profibus dp总线进行通信，s7-400 plc冗余profibus dp总线与s7-200plc单总线使用y-link转换模块进行总线自动转换，总线使用光纤介质传输，通讯速率快。监控级采用西门子sclancs交换机构成冗余的工业以太网环网，实现工程师站（es）、操作员站（os）与现场控制站（as）的连接通讯，通讯速率可达100mbps，2台操作站与as站共形成4条冗余iso协议连接，提高了系统网络可靠性。图3-1 系统网络结构3.3 煤气柜自动控制系统煤气柜系统主要分为稀油密封煤气柜的活塞系统，密封油循环系统及加压机站系统。该系统所控设备较多，控制精度要求高，且直接影响到其他工序的稳定生产。依据系统功能要求，在充分考虑系统的先进性、可靠性、易操作维护的基础上，选用Rockwell 公司1756系列PLC作为基础自动化设备，高炉煤气系统和焦炉煤气系统各由1套PLC控制，数据交换采用工业以太网TCP/IP技术，提高了系统信息传输的快速性，有效地避免了信息传输的延滞及误码。每套系统各设2套HMI上位机，可实现资源信息共享，互为备用。与其他系统有关的连锁信号，通过通讯网络相互联系。煤气柜控制系统支持多种体系结构，特点如下：1）采取统一灵活的背板总线技术，通讯速率达到80Mbps。2）支持模板热更换，可带电更换任何模块而不损坏，电子模块ID 保证用户配置与实际模块一致。3）强大的处理器功能，Flash存储器，易于升级，LED显示电源、系统就绪、运行及通讯状态。4）提供TCP/IP Ethernet模块，应用层使用事实标准的ControlNet协议。5）快速、灵活、使用方便。3.4 系统实现系统软件配置系统采用RSlogix5000编程软件，运用梯形逻辑LD控制及功能块FBD相结合的编程方式来实现高炉煤气柜、焦炉煤气柜、焦炉煤气加压机、油泵等设备的启停和安全保护，利用功能块FBD 强大的模拟量处理功能来完成模拟量的采集及处理。上位监控软件采用服务器与客户机二合一的RSview监控软件，运行在Windows2000平台上。该监控软件建立在多层次体系结构上，综合了3 种不同的功能，即数据存储功能、数据处理功能和用户接口功能。可赋予工作人员不同的操作级别，如赋予操作人员操作权限，但仅能对画面进行浏览操作；赋予维护工程师维护权限；赋予系统工程师编程组态权限，可以组态、修改、退出系统。3.5 系统特点1）系统采用100M冗余环形以太网通讯，网络中任一工作站出现故障，其他工作站都可保持正常通讯和管理层网络连接；把Rsview作为一个客户端或服务器，使不同的Rsview站相互之间进行点对点通信，管理人员在办公室内就可了解工厂生产情况，提高了管理的实时性与准确性；赋予操作人员不同的操作级别，提高了系统信息传输的快速性及安全性，有效地避免了信息传输的延滞及误码。2）采取统一灵活的背板总线技术，通讯速率达到80Mbps.3）系统占用计算机内存少，可高质量、高效率地完成监控操作并防止死机。4）支持模板热更换，可带电更换任何模块而不损坏，电子模块ID保证用户配置与实际模块相一致。5）采用参数自调整PID控制技术。由于煤气管网压力存在波动大、扰动因素多，传统的串级PID调节难以取得满意的调节效果。根据以往的工程经验以及利用强大的处理器功能，Flash存储器，易于升级，LED显示电源、系统就绪、运行及通讯状态。6）提供TCP/IPEthernet模块，应用层使用事实标准的ControlNet协议。7）快速、灵活、使用方便。3.6 油泵站管理对任意一个油泵站内二台油泵启动次数和运行时间（时、分、秒）分别进行单独累计，并且相加后得到本油站启动总次数和总运行时间，在主画面上进行显示供油泵站进行运行管理，另外还设有清零按钮，按下之后则次数与时间回零重新开始统计。每一个煤气柜共有4个油泵房，每个油泵房内设2台油泵，1用1备，设有就地机旁操作箱手动操作和HMI上的集中手动操作及自动操作3种操作方式。当浮子室内的油位达到875 mm时，第1台泵启动；达到950 mm时，备用泵启动，2台泵同时工作；达到750mm时，备用泵停；当浮子室内的油位达到675mm时，第1台泵停；画面累计各油泵启动次数并记录，如需清零可按清零按钮。煤气加压机出口总管流量检测煤气加压机出口总管流量检测，煤气加压机出口总管管道上的孔板和现场差压变送器的流量信号（420 mA，24 VDC），在进入PLC 后，首先进行温度补偿，其温度补偿运算公式为：Qn =QaKt。式中：Kt 为温度补偿系数，Kt=（Td/Ta）/2；Qn 为补偿后的实际流量；Qa 为检测的过程流量；Td 为孔板设计温度；Ta为实际测量温度。温度补偿后作为系统的重要参数指导生产。3.7 煤气加压机出口总管流量检测煤气加压机出口总管流量检测，煤气加压机出口总管管道上的孔板和现场差压变送器的流量信号（420mA,24VDC）,在进入PLC后，首先进行温度补偿，其温度补偿运算公式为：Qn=Qa*Kt.式中：Kt为温度补偿系数，Kt=(Td/Ta)/2;Qn为补偿后的实际流量产；Qa为检测的过程流量产；Td为孔板设计温度；Ta为实际测量温度。温度补偿后作为系统的重要参数指导生产。3.8 进出口阀和放散阀的手/自动控制进出口阀和放散的控制分为现场手动和PLC自动两种。这两种控制方式是在现场操作箱上进行选择。现场手动可通过现场操作箱上的操作按钮对设备进行操作。PLC自动可通过操作画面对设备进行操作。在画面上操作进出口阀/放散阀时，必须首先确认下述的基本运行条件：现场操作箱上选择PLC自动方式 + 阀主开关合闸 + 阀无故障。三个条件同时达到时，称作满足基本运行条件。进出口阀安装在煤气柜进出口管道上，放散阀安装在煤气柜放散管道上。均可通过弹出窗口进行手/自动切换，操作可分两种方式：（1）在手动状态下，按下手动开阀按钮后，则发出开启进出口阀/放散阀信号，按关阀按钮时则关闭信号，手动启动无任何外部连锁关系。（2）在自动状态下，满足基本运行条件，当活塞升到上上限（69.3m）95%容积，或活塞降到下下限（7.3m）10%容积时，则发出关闭进出口阀信号，要想开启阀时，只能靠手动状态来打开；当活塞达到69.3m即 95%容积，则发出开启放散阀信号；若活塞恢复到65.6532m即90%容积时，则发出关闭放散阀信号。3.9 上位监控系统的构成3.9.1 上位监控系统本系统共分7个画面，包括“煤气柜监控主画面”、“换热机组监控画面”、“监控主画面”、“设备监控画面”、“历史趋势画面”、“报警画面”、“趋势打印画面”。各个画面可以自由切换。煤气柜监控主画面如图3-2所示：图3-2 监控主画面3.9.2 上位监控系统主要功能RSview 监控软件是在生产过程自动化中解决可视化和控制任务的工业技术中性系统，提供适用于工业标准的图形显示、消息、归档及报表的功能模块；提供用于用户解决方案的开放界面；支持直接引入Windows 源文件；图形组件的最终外观由设计者动态控制，图型的动态控制参数如位置、几何形状、颜色和样式，可通过程序直接控制。操作站上可实现功能：流程图窗口画面显示功能，控制窗口画面，趋势窗口画面，报警窗口画面，报表窗口画面，系统安全权限设置商务部分。3.9.3 动画显示功能在各个画面中，系统各部分运行的实际状况均具有动画显示功能。例如：当阀为关状态时阀身显示为红色，当阀为开状态时阀身显示为绿色;选定工作泵与备用泵后，会在泵下出现相应的字样，当泵工作时小灯变为绿色，停止时是红色；极限点到来时，就会在相应的位置亮灯；当柜位达到上上限或下下限时，柜内填充会变成红色，当达到上限或下限时，柜内填充会变成黄色，正常情况为绿色。3.9.4 综合报警功能对于煤气柜系统的重要报警，在每幅画面上均有显示：改变颜色、音响报警、报警状态记录。另外还有一幅报警总汇画面，可以从画面上查看报警和事件信息。3.9.5 历史趋势记录功能系统对油槽油温、流量参数、压力参数、温度参数、进出口压力、柜内压力可进行长达一天、一周或一个月的历史曲线记录。3.10 柜高自动调节系统采用模糊控制算法通过控制减压站的压力稳定值进行控制。模糊控制根据实际专家经验进行推导算出不同工况下的压力设定值，减压站根据模糊算法结果进行变参数pid调节。煤气柜柜体压力设计为11kpa，气柜高75米，气柜柜高正常控制在50米，此时远程站调压设定压力为11kpa。当煤气用户的煤气用量增大时，气柜柜高就会下降，当气柜高度下降到45米时CONTROL ENGINEERING China版权所有，主站就会将设定压力改为11.6kpa，此时气柜高度就会随着管网压力的上升而上升。当气柜高度上升到50米时，主站就会将设定压力改为11kpa。当气柜高度继续上升到55米时，主站就会将设定压力改为10.5kpa，此时气柜高度就会随着管网压力的下降而下降。这样，柜高自动调节采用模糊控制既保证了煤气管网压力，使用户得到了基本稳定的煤气压力；又保证了煤气柜的柜高控制工程网版权所有，使煤气气源不充足的时候，短时间缓解管网煤气量。这种控制有效的保证了生产的安全性。3.11 数据组织与报警系统实现了包括co浓度、压力、温度、柜容、柜高、管网压力等模拟量的数据转化与显示；油泵运行、阀位状态、油箱液位开关状态等数字量的采集与显示；与其他控制系统的通讯数据组织；重要参数声光报警；重要数据的历史（实时）趋势。3.12 系统通讯的建立根据PLC、RSview及工业以太网的技术资料，利用实验室设备通过工业以太网将上位机与PLC连起来，PLC通过远程I/O与远程设备相连，构成二级通讯网络。在工程前期充分模拟现场的通讯条件进行数据信息交换的测试，并在上位机之间通过以大网与相关系统相连，完成系统间的通讯调试。第4章 自动化控制系统调试与运行4.1 系统特点1）系统采用100M冗余环形以太网通讯，网络中任一工作站出现故障，其他工作站都可保持正常通讯和管理层网络连接；把Rsview作为一个客户端或服务器，使不同的站相互之间进行点对点通信，管理人员在办公室内就可了解工厂生产情况，提高了管理的实时性与准确性；予操作人员不同的操作级别，提高了系统信息传输的快速性及安全性，有效地避免了信息传输的延滞及误码。2）系统占用计算机内存少，可高质量、高效率地完成监控操作并防止死机。3）采用参数自调整PID控制技术。由于煤气管网压力存在波动大、扰动因素多，传统的串级调节难以取得满意的调节效果。根据以往的工程经验以及利用提供的完整的开发环境，经过实验反复试验和现场多次调试，在系统采用适时调整参数的方法对管网压力进行调解，将压力波动控制在最小范围内。实行多点、多手段监测，将活塞系统进行；四重联锁保护卫。驿活塞系统运行相关的柜们、柜压、活塞升降速度和活度等重要检测点实行多点、多手段监测，利用系统对这些检测数据时行优化处理，力求数据的准确与实时，将活塞系统实行四重职锁保护，煤气柜的安全性和生产可持卖出价性大大高。4.2 自动化控制系统运行成果根据鞍钢公司一期工程总体进度要求，150000 M3焦炉煤气柜自控系统制定了详细的工程施工和调试方案。与8月完成PLC控制系统的图纸设计;9月完成PLC应用软件的编写和上位机监控画面的制作;10月份分别进行各系统的单体调试和联动试车，10月中旬基本调完，10月下旬正式试运行，电器自动化进行多次联动试车，标志着15万M3焦炉煤气柜自控系统具备投产条件;11月顺利投产，中间进行多次工艺修改调试，最终完全达到设计工艺要求。从投产最早的鞍钢燃气厂30万m3高炉煤气柜生产情况看，该煤气柜投产后，每年可增加回收21亿m3高炉煤气，使用于发电厂的高炉煤气用量增加，每年节约动力用煤量22.65万吨，价值约4000万元。既可减少高炉煤气的放散、降低能源损失、减轻大气环境污染，又能利用此装置较高的热电效率获得大量电能，每小时可燃烧高炉煤气47万立方米、焦炉煤气4.2万立方米，每小时最大发电量可达30万千瓦时，年发电量达23亿千瓦时以上，比同等水平的热电厂年可节约标准煤70万吨以上，年利用高炉煤气约33亿标准立方米，每年可减少一氧化碳排放10亿标准立方米、减少二氧化碳排放约190万吨。鞍钢企业立足自主创新，推进技术改造，淘汰落后生产工艺和装备，从源头上节能降耗，控制污染物排放，这是鞍钢在发展中始终坚持的理念。据介绍，从1998年起，鞍钢就提出建设“绿色鞍钢”的目标。“九五”以来，鞍钢进行了大规模的技术改造，淘汰落后生产工艺与技术装备，小高炉、平炉、模铸等能耗高，污染重的工艺和装备成为历史，取而代之的是“绿色制造”工艺技术和装备。水气烟尘等主要污染物的排放量大幅下降，2006年与2001年相比，烟粉尘减少2.3万吨，吨钢工业废水排放量由2001年的6.4吨下降到2006年的1.9吨。4.3 日常维护操作人员必须熟悉PLC变频器的基本工作原理、功能特点，具有电工操作常识。在对变频器日常维护之前，必须保证设备总电源全部切断；并且在变频器显示完全消失的3-30分钟（根据变频器的功率）后再进行。应注意检查电网电压，改善变频器、电机及线路的周边环境，定期清除变频器内部灰尘，通过加强设备管理最大限度地降低变频器的故障率。（1）冷却风扇变频器的功率模块是发热最严重的器件，其连续工作所产生的热量必须要及时排出，一般风扇的寿命大约为20kh40kh。按变频器连续运行折算为35年就要更换一次风扇，避免因散热不良引发故障。（2）滤波电容 中间电路滤波电容：又称电解电容，该电容的作用：滤除整流后的电压纹波，还在整流与逆变器之间起去耦作用，以消除相互干扰，还为电动机提供必要的无功功率，要承受极大的脉冲电流，所以使用寿命短，因其要在工作中储能，所以必须长期通电，它连续工作产生的热量加上变频器本身产生的热量都会加速其电解液的干涸，直接影响其容量的大小。正常情况下电容的使用寿命为5年。建议每年定期检查电容容量一次，一般其容量减少20%以上应更换。第5章 PLC软件的编制根据工艺要求及控制工艺流程图编制系统的控制程序，主要包括系统联锁控制、系统状态的监测、系统工作状态选择、系统故障分析及综合和系统通讯、图形编程等。5.1 系统联锁控制5.1.1 故障安全原则正常工作时，安全仪表系统励磁（带电）不动作；非正常工作时，安全仪表非励磁（失电）动作，将过程转入安全状态。一般情况下，正常情况下现场传感器的发讯开关触点是闭合的（励磁）5.1.2 传感器设计原则传感器独立设置原则对于SIL2级安全仪表功能，现场传感器宜独立于基本控制系统。对于SIL3级安全仪表功能，现场传感器应独立于基本过程控制系统。传感器冗余设置原则对于SIL1级安全仪表功能，可采用单一现场传感器。对于SIL2级安全仪表功能，宜采用冗余现场传器，对于SIL3级安全仪表功能，宜采用冗余现场传感器。当系统要求高安全性时，宜采用二取一的方式，采用二个现场传感器。当系统要求高可用性时，宜采用二取二方式，采用二个现场传感器。当系统的安全性和可性均需要保障时，宜采用三取二方式，采用三个现场传感器。5.1.3 逻辑运算器独立设置原则对于SIL1级安全仪表功能，逻辑运算器宜与基本控制系统分开；对于SIL2级安全仪表功能，逻辑运算器应与基本控制系统分开；对于SIL3级安全仪表功能，逻辑支算器必须与基本控制系统分开。5.1.4 辅助开关设置原则（1）紧急启停开关（2）维护开关（3）输出开关（4）复位开关5.1.5 与其他控制装置接线原则当需要从DCS或其它辅助单元输送联锁信号到SIS系统时，应采用硬线连接。5.1.6 输出信号隔离原则联锁系统输出最终单元或至电气专业的接点信号，采用继电器或隔离器隔离。5.2 系统状态的监测通常来说，状态监测系统由测量仪器、分析软件、状态监测用户、技术解决方案等组成。使用状态监测系统，可通过长期监测诸如机器振动、温度等参数来了解机器的运行状态，并预测需要采取相应维修措施的时间。通过这种维修策略，可以从分了解机器运行状态，避免不必要的意味停产、减少不必要的备件、准确判断机器故障，以达到提高维修效率的目的。使用状态监测系统(CMS)监测风电的轴承和增速箱、发电机时，需要监测不同的参数，包括下面参数：振动分析、噪声分析、在线磨粒分析、磨粒分析、在线油液状态监测、油液状态监测、水油检测、光学检测系统、对中系统、在线压力监测、在线温度监测、红外热成像、应力分析、侵蚀/腐蚀监测、性能监测。5.3 系统工作状态选择其可靠性、稳定性极为重要。基于PLC自动控制系统的稳定可靠，本文研究将PLC自动控制系统应用于质谱炉气分析系统，通过PLC及其上位机的自动和手动的控制，实现了自动采集样气、自动反吹再生、手动调试、时间参数修改、各加热元件及储气罐压力状态显示、本地状态指示灯显示、故障预警及上位机和PLC的信号连锁等功能，提高了质谱炉气分析系统控制的安全性和可靠性。5.4 系统故障分析及综合和系统通讯PLC控制系统网络通讯故障，轻则引起系统局部死机，影响机组的安全稳定运行，重则引起系统瘫痪，引发机组跳闸事故。PLC控制系统的网络通讯通常有两类节点，一类是与生产过程直接关联的节点，称之为现场控制1/0站;另一类是人机接口界面，称之为上位工作站或操作员站。PLC系统网络通讯故障通常表现为上位工作站死机、操作迟缓、数据通讯中断和现场控制站的CPU死机等。下面对出现PLC系统网络通讯故障的原因和处理做浅显分析。硬件方面1 .1网络通讯元件损坏引发通讯故障2006年7月某日，某公司脱硫DCS控制系统（因DCS系统与PLC系统有共同点，故以此为例）正常运行，操作员站显示和控制的公用系统部分运行参数突然变为离线状态，且对设备不能进行远方控制操作。热控人员到现场检查发现，系统内A网和B网的4个光纤收发器除power和test指示灯长亮外，fx，tX和active指示灯均处于熄灭状态，判断为网络通讯故障引发公用系统设备离线。热控人员拆下光纤收发器，用笔记本电脑进行通讯连接试验，发现A网和B网各有一个光纤收发器不能接收和发送数据。更换损坏的光纤收发器后，通讯恢复正常。5.6 图解法编程图解法是靠画图进行 PLC 程序设计。常见的主要有梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。a.梯形图法：梯形图法是用梯形图语言去编制PLC程序。这是一种模仿继电器控制系统的编程方法。其图形甚至元件名称都与继电器控制电路十分相近。这种方法很容易地就可以把原继电器控制电路移植成PLC的梯形图语言。这对于熟悉继电器控制的人来说，是最方便的一种编程方法。b.逻辑流程图法：逻辑流程图法是用逻辑框图表示PLC程序的执行过程，反应输入与输出的关系。逻辑流程图法是把系统的工艺流程，用逻辑框图表示出来形成系统的逻辑流程图。这种方法编制的PLC控制程序逻辑思路清晰、输入与输出的因果关系及联锁条件明确。逻辑流程图会使整个程序脉络清楚，便于分析控制程序，便于查找故障点，便于调试程序和维修程序。有时对一个复杂的程序，直接用语句表和用梯形图编程可能觉得难以下手，则可以先画出逻辑流程图，再为逻辑流程图的各个部分用语句表和梯形图编制PLC应用程序。c.时序流程图法：时序流程图法使首先画出控制系统的时序图(即到某一个时间应该进行哪项控制的控制时序图)，再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图，最后把程序框图写成 PLC 程序。时序流程图法很适合于以时间为基准的控制系统的编程方法。d.步进顺控法：步进顺控法是在顺控指令的配合下设计复杂的控制程序。一般比较复杂的程序，都可以分成若干个功能比较简单的程序段，一个程序段可以看成整个控制过程中的一步。从整个角度去看，一个复杂系统的控制过程是由这样若干个步组成的。系统控制的任务实际上可以认为在不同时刻或者在不同进程中去完成对各个步的控制。为此，不少 PLC 生产厂家在自己的 PLC 中增加了步进顺控指令。在画完各个步进的状态流程图之后，可以利用步进顺控指令方便地编写控制程序。第6章 结论为了解决煤气柜在工业的不足，加入了PLC、自动控制系统大大的的改善了性能，使其具有稳定可靠。高性能、高可靠性、易于实现复杂控制功能等优点的自动化控制系统的实现。在本文理论中以鞍钢燃气厂150000 M3焦炉煤气柜PLC控制系统为例，