論電氣自動化設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計

孟祥明　孟凡利

摘 要 隨著管理技術(shù)和信息技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合與發(fā)展，電氣自動化設(shè)備的信息管理系統(tǒng)已經(jīng)達到一定的水平，并將會以它獨有的優(yōu)勢而被大家所選擇。本文主要對電氣自動化設(shè)備管理系統(tǒng)在設(shè)計過程中的措施進行探討，以此提高管理效率。

【關(guān)鍵詞】電氣自動化 設(shè)備管理 系統(tǒng)設(shè)計

1 設(shè)備控制與管理

工藝設(shè)備主要分類為：一是只需要起停控制的設(shè)備，包括皮帶運輸機、除塵器和攪拌電機等。保證正常順序開停車以及故障，或非正常狀況下的連鎖停是其車控制目的。二是需要調(diào)速的設(shè)備，包括風機類、泵類和給料機等設(shè)備。參與到流量、液位和壓力等的閉環(huán)控制中來保持運行工況的穩(wěn)定性是其控制目的。三是自成系統(tǒng)的設(shè)備，比如球磨機、破碎機和陶瓷過濾機等。這類設(shè)備信息主要是用于監(jiān)測或加入少量的控制且相對較為獨立。對于前兩類設(shè)備來說與之相連的直接控制設(shè)備，是軟起動器、變頻器和馬達保護器等控制器。這些控制器通過DP總線發(fā)出的指令，接收PLC同時又將設(shè)備運行或故障信息反饋給PLC，并顯示這些狀態(tài)在上位機監(jiān)控畫面。上位機畫面包括設(shè)備起停操作界面、趨勢曲線、運行狀態(tài)信息等豐富的信息，進行統(tǒng)計分析和處理要通過對數(shù)據(jù)庫信息，還可以得到生產(chǎn)設(shè)備的臺時、歷史曲線、整機效率計算和電量水量統(tǒng)計等在上位機中，實現(xiàn)工廠設(shè)備管理及過程數(shù)據(jù)可視化。總之設(shè)備控制順序是：上位機—PLC—控制器一現(xiàn)場設(shè)備。

2 控制器與現(xiàn)場設(shè)備

對現(xiàn)場設(shè)備的電氣控制分為兩種方式，即：就地和總線。當就地控制時現(xiàn)場設(shè)備起停，主要依賴于動力站的軟起動器、變頻器和馬達保護器等控制器，在發(fā)出的信號：遠程控制時，通過接收安裝在設(shè)備近旁的就地操作箱上的起停按鈕或頻率給定裝置。控制器通過DP總線接收的上位機畫面發(fā)給PLC的指令是設(shè)備起停的保障。這兩種無論哪種控制方式，控制器中存放的設(shè)備運行或故障狀態(tài)PLC都可以通過DP總線讀到。要使設(shè)備平穩(wěn)的保持原有狀態(tài)，就地和總線切換過程中這種保持除了像軟起和馬達保護器，對于正在以某個頻率運行的變頻設(shè)備這些工頻運行的設(shè)備不能因轉(zhuǎn)換而停車或啟動外，還要維持運行頻率在切換時不變，即無擾切換。在外部電路及參數(shù)設(shè)置方面，由于總線控制的加入對切換電路予以充分考慮，使得更加可靠，尤其是就地和總線無擾切換比用DCS方式。在沒有采用FCS之前的無擾切換電路設(shè)計，遠程就地切換瞬間設(shè)備啟動回路或運行回路，其不斷電主要通過遠程就地切換繼電器與主回路接觸器通斷的時間差來保證的。換言之要保證切換過程中，主回路接觸器線圈失電和觸點斷開的時間要比切換繼電器線圈得電和觸點閉合的時間大。FCS系統(tǒng)中充分考慮切換的順暢，是從電路及程序上。以變頻回路為例，總線/就地切換開關(guān)對就地啟動繼電器的動作不影響，通過總線/就地停止繼電器，以及變頻器運行輸出繼電器來保持給變頻器的啟動信號維持切換之前的狀態(tài)。配合以智能操作器可以保持變頻器切換前后頻率不變，此操作器可顯示變頻器的頻率反饋值MV和頻率給定值SV。無論總線還是就地則MV都對應于變頻器的實際頻率反饋值。就地時SV則不同，操作器給變頻器的頻率設(shè)定值由SV顯示；總線時，SV與此時PLC通過總線設(shè)置給變頻器的頻率給定值基本一致并且顯示的是MV通過操作器自身變送輸出的值。PLC在就地切換到總線的瞬間，將頻率實時數(shù)據(jù)傳輸給變頻器作為頻率給定信號是通過總線；利用操作器自身的無擾切換功能在總線切換到就地的瞬間操作，操作器接收轉(zhuǎn)換信號后。將顯示的SV的值輸出給變頻器，瞬間作為給定頻率，雙方向的可靠的無擾切換得以實現(xiàn)。

3 PLC與控制器

控制器主要包括軟起動器、變頻器和馬達保護器等。設(shè)置控制器參數(shù)是為實現(xiàn)總線控制。除了基本的額定頻率、電壓和電流以及功率因數(shù)和總線地址等，這些設(shè)置外，還需要設(shè)置變頻器的起停模式、控制信號源、加減速時間和頻率源等；需要設(shè)置軟起動器起停模式、限流倍數(shù)、保護類別、升降壓時間和輸入輸出功能等；需要設(shè)置馬達保護器操作模式、保護設(shè)置和控制設(shè)置等。通過控制器本身的鍵盤完成初始設(shè)置。進行設(shè)置和修改也可以由PLC通過DP總線對控制器參數(shù)，并進行連續(xù)監(jiān)測與控制針對控制器的特性。PLC中設(shè)置統(tǒng)一的電機控制變量就是對不同控制方式的電機進行統(tǒng)一管理，其包括電機控制類型、控制字、狀態(tài)字、頻率設(shè)定、頻率反饋、電機電流、故障代碼和電機功率。在電機控制類型中，顯示變頻器控制、電機保護器控制、軟起動器控制和普通電機控制等信息。控制字中包括：起停電機和故障復位。狀態(tài)字包括：運行/停止、故障和急停、總線/就地、合閘/分閘等信息。變頻器對應頻率設(shè)定和頻率反饋，所有總線控制設(shè)備對應電機電流、功率和故障代碼。故障代碼可以對現(xiàn)場裝置進行遠方診斷是FCS較DCS優(yōu)勢之處，PLC通過總線讀取故障代碼后快速判斷故障原因并進行故障排查。

4 上位機與PLC

采用DAServer作為接口進行上位機與PLC的通訊。DAServer根據(jù)設(shè)定時間來讀寫需要與PLC交互的數(shù)據(jù)，比如1000ms。這些數(shù)據(jù)信息的讀寫以事件形式讀取接口中的數(shù)據(jù)是上位機。對應到特定位需要上位機進行解碼及編碼。在上位機畫而的顯示實現(xiàn)PLC中控制字及狀態(tài)字。對于如球磨機等設(shè)備的自成系統(tǒng)。通過通訊讀取需要特別關(guān)注的參數(shù)由于自身存在很完備的監(jiān)控系統(tǒng)以顯示在畫面中。

5 上位機與服務器

畫面可以獲得設(shè)備運行的實時數(shù)據(jù)通過上位機與PLC之間的通訊。從服務器中獲得數(shù)據(jù)可以達成生產(chǎn)的歷史數(shù)據(jù)或關(guān)鍵的性能指標。與生產(chǎn)密切相關(guān)的設(shè)備數(shù)據(jù)存儲到服務器是各PLC設(shè)備將總線傳輸?shù)模櫳a(chǎn)信息并對信息進行分析計算和處理需要上位機，利用ActiveFactory分析報表工具讀取服務器的歷史數(shù)據(jù)以得到生產(chǎn)設(shè)備的歷史曲線、臺時、整機效率、耗電量、用水量等。管理人員在工廠過程數(shù)據(jù)可視化后可以在詳細的數(shù)據(jù)趨勢及信息基礎(chǔ)上，生成數(shù)據(jù)報表及設(shè)備管理報表采取行動優(yōu)化生產(chǎn)過程以此提高生產(chǎn)績效。

6 結(jié)語

隨著電氣自動化的深化，要想使設(shè)備的使用率得以有效提高就要加大設(shè)備的管理力度。由于系統(tǒng)管理和系統(tǒng)設(shè)計和管理水平不協(xié)調(diào)、或者系統(tǒng)管理的智能化水平低下，在電氣自動化設(shè)備的管理系統(tǒng)設(shè)計過程中對電氣自動化設(shè)備的運行效率造成了負面影響。而C/S體系結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)實現(xiàn)了設(shè)備管理的智能化信息化和網(wǎng)絡(luò)化，提高了設(shè)備管理的效率。

參考文獻

[1]尹恒陽.論電氣自動化設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計[J].山西財經(jīng)大學學報，2013.

作者單位

1.天津太鋼天管不銹鋼有限公司 天津市 300000

2.天津元通管材制品有限公司 天津市 300461