冶金自动化电气保护系统中PLC技术的应用

556 编辑：中冶有色技术网来源：赵晓曦

2024-03-12 10:35:11

摘要：从冶金安全生产的角度出发,急需提高冶金自动化电气保护系统的可靠性。通过对容错理论的深入研究,设计出了一种基于PLC技术的电机电气保护系统,并且已经被广泛的应用于电机控制系统当中的核心工作环节。在实践经验中得出,该系统的容错性能良好并且具有极高的可靠性,值得继续推广。

关键词：冶金自动化电气保护系统 PLC技术

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）08-0000-00

冶金生产中,电机属于核心设备之一。冶金作业环境十分恶劣,不仅温差变化巨大而且空气中灰尘含量较高,各种机械同时运转产生的振动与冲击会产生电磁干扰,生产中的电量供应质量也远远达不到预期的标准。如何保证电机安全可靠的运行已经成为冶金安全生产的重要工作之一,这将直接管械的职工的人身财产安全,同时还影响着整个冶金的工作效率。

1 冶金自动化电气保护系统

作为负责电机系统安全性的关键环节,电机操作保护系统成为了十分重要的环节,基于电机操作系统的特点,可以从两个方面完成可靠性的提升工作：

（1）规避错误发生的根源。从设计原理、器件选择、布线分析、安装流程和加固措施等细节入手,尽可能的降低故障发生的几率。这种方式虽然能够避免一部分故障的产生,但一旦出现意外导致整个系统无法正常工作,就会出现新的问题。所以用规避错误的方法提高系统的可靠性做起到的作用是十分局部的,（2）容错。解释为,当系统中的某个环节出现问题后,系统仍然可以继续元转并且正常完成任务,其结果不受故障影响。通过解构电机系统的体系结构配合外部资源的电气技术,起到屏蔽系统故障的作用就是容错的核心思想。考察两种方法在提高可靠性上面得到的效果分析,基于容错方法的设计更加具有优势。本文将从容错理论和方法的分析入手,深入分析与探讨冶金自动化电气保护系统中的PLC技术的成功应用。

2 PLC硬件结构组成及实现

如图1所示,此硬件组成中共安装了3台功能完全一样的PLC,当电机系统正常运转时,每台PLC都可以单独完成操作任务。那么,可以将其中的任何一台设定为系统正常工作的必要资源,那么其他两台则作为硬件资源完成候补工作,以上便是三模电气控制系统的重要结构特性。三台PLC之间不但功能互通而且彼此相连,可以随时进行数据的相互传换,为电气保护系统容错功能的实现提供支持。操作保护系统会在终端安置传感器,通过传感器收集到的信息将被同步输入到3台PLC中进行处理,以确保每台PLC中数据的相同性。

途中A带包三态门,B代表异或门,每种门分别设置三个。三态门、异或门和译码器共同构成了用于屏蔽故障的网络W。其中,异或门还有一个十分特殊的功能就是起到比较的作用。设PLC1wie故障源,而PLC2和PLC3均正常,那么与它们对应的输出量必然存在的差异,此时异或门就会对比B1、B2、B3的情况,给出一组译码后的控制信号d1、d2、d3。系统就会赋予d1关闭三态门A1的权利,那么PLC1就会被禁止工作,同时d2负责令三态门A2的开启,由PLC2负责整个系统的输出功能。这样,虽然PLC1发生了故障,也不会对系统的正常运转产生任何影响。以此类推,三个PLC无论是其中的任何一台发生故障,其它两台都能够担负起输出的任务,保证电机系统正常工作。

操作保护系统中的硬件组成,共设有相同功能的PLC三台及故障屏蔽模块一个：

（1）本系统采用的是性能较强并且价格合理的西门子PLC,型号为S7-300,因为选用了三台硬件基础完全一样的机子,所以它们之间可以进行数据的交换传输。另外S7-300特有的MPI网还可以为数字信息的传输提供一个高速度的平台,帮助PLC顺利完成数字模块的输入与输出。（2）三态门、异或门和译码器共同组成了故障屏蔽模块,其中三态门选用的的是54LS126,异或门选用的是54LS86,它们都是军用级别的硬件,具有非常高的可靠性。

3 结语

本文对基于PLC技术的冶金自动化电气保护系统进行的详细的硬件分析与功能介绍,重点强调了其对冶金作业中恶劣工作环境的适用能力及强大的容错性能,解决了冶金自动化系统可靠性的问题。并且通过工业验证得出,该系统的确能够但担负起保护电机系统的关键人物,可靠性极高,值得进一步推广。

参考文献

[1] 于昊.PLC在材料自动分拣系统中的应用[J].冶金自动化,2011（12）：102-104.

[2] 王雪艳.基于PLC和工控机的监控系统设计[J].冶金自动化,2012（01）：59-61.

收稿日期：2015-07-10

作者简介：赵晓曦（1982—）,男,河北唐山人,本科,工程师,研究方向：自动化控制。

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