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摘 要：文章浅谈施耐德PLC在汽轮鼓风机系统中的合理优化应用。在安阳钢铁集团公司动力厂AV100鼓风机机组中（以下简称AV100鼓风机），自动控制设备的核心是施耐德PLC。通过双冗余电源的投入使用，更换I/O框架的通讯方式和对I/O地址的合理分配三个方面，优化了对施耐德PLC的应用，使得AV100鼓风机能更加安全稳定的运行。
关键词：施耐德PLC；自动控制；鼓风机；应用
中图分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0051-02
1 PLC概述
PLC（Programmable Logic Controller）可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
自1969年世界第一台PLC问世以来，它已广泛应用于工业控制，通过用户存储的应用程序来控制生产过程，具有强大的优点。也为工业自动化提供近乎完美的现代化自动控制装置。随着技术的快速发展，PLC技术的应用越来越广泛，如合理应用PLC技术，是现代工业控制正在努力发展的方向之一。
在安钢，鼓风机系统有着举足轻重的地位，它主要是为3#高炉进行鼓风作业。在注重安全生产的现在，对鼓风机设备的安全运行有极高的要求。作为控制核心的PLC系统，对其合理的优化应用，既能保障设备的安全，也能保证生产的安全稳定。
2 双冗余电源的使用
在每一块施耐德PLC背板都带电源模块。电源模块有两种作用——向系统背板提供电源和保护系统免嘈杂波和额定电压摆动影响。所有的电源模块都具有抗过流和过压保护。电源模块将进入的电能转换成稳定的+5 V直流，供给CPU、本地I/O和安装在背板上的任何通讯选件模块使用。但位于现场传感器/执行器和I/O点之间的电能不能通过这些电源模块提供。
在初始的设计中，每块背板的第一个插槽安装一个CPS电源模块，但是在实际的工作过程中出现过CPS损坏的情况，当CPS不能供电时，整个背板上的模块将不能工作；或者存在背板中间的内部电路发生损坏，使得距离CPS模块较远的插槽得不到供电，插槽上的模块不能正常工作，这些都存在重大的安全隐患。
为优化CPS供电，现在每一块背板上安装2块CPS冗余电源模块，如图1所示。即在每一块模块的第一个插槽和最后一个插槽安装CPS冗余电源。当一个电源发生故障时，那个正常的电源将维持所需功率，从而使背板处理和活动通信部受到影响。当背板中间内部发生故障时，两头的冗余电源模块可作为独立型电源使用，也能保持背板上剩余插槽上的模块能正常运行。每个冗余电源有一个状态位，可有CPU中的应用程序或者监督系统监测，以便能够对电源的故障作出快速响应。
如此一来，冗余电源的运用将大大减少因供电故障而造成对PLC控制系统的影响，将损失降到最低。
3 I/O框架的优化
施耐德PLC提供了一系列灵活的体系架构，可确保无论在何种配置下，均能获得成本适度且高性能的控制解决方案。其提供了三种主要体系结构：本地I/O、远程I/O（RIO）和分布式I/O（DIO）。对AV100的PLC系统的体系架构采用的是远程I/O系统（RIO）。RIO电缆系统包括一个线性干线，用分支器和引入电缆延伸到每个远程子站。
在初始设计中就采用RIO同轴电缆系统，它是基于同轴电缆进行主站与子站的通讯。它采用的是CRP93100的主通讯模块和CRA93200子站适配器组成。其特点在于使用分支器和系统分离器可以创建不同的RIO布局。在初期使用中经常发现同轴电缆接头松动或者分支器出现损坏，特别是同轴电缆接头的松动或者是上面的金属线出现氧化的现象，严重影响到主站与子站之间的正常通讯，造成PLC系统的不可控。
对AV100鼓风机系统依旧采用远程I/O系统，只是将基于同轴电缆的方案更换为基于双绞线的方案。它采用的是CRP31200的主通讯模块和CRA31200子站适配器组成。
双绞线较之同轴电缆，其特点是：
①无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间。
②重量轻，易弯曲，易安装。
③将串扰减至最小或加以消除。
④具有阻燃性。
⑤具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。
最为关键的是双绞线采用的RJ45水晶头较之同轴电缆接头不易损坏，且出现金属氧化的现象也会随之减少。双绞线连接牢靠，较之同轴电缆刚不易不先接头松动的情况。
如此一来，双绞线方案的运用会大大减少主站与子站断通讯的情况，保障生产。
4 I/O地址的合理分配
在AV100的PLC系统的大量模拟量I/O和数字量I/O点。这些都是运行人员在AV100正常运行中所要关注的。而且其中有些重要的部分将被作为连锁条件，加以处理，实现设备的自动连锁。在初始的程序设计中，只是按照程序作者自定义的顺序对所有的I/O地址进行分布，没有特殊的某个位置提供给某个I/O地址，这样就会出现当连锁条件需要多个点不定数的选择（如温度5选3，振动3选2等情况）时，这些I/O点在同一个I/O模块上。如此，若该I/O模块发生损坏，这些I/O点无法通过模块进入CPU，CPU会自动认为该I/O点无响应能力（对数字量转化为0，模拟量转化为-32 767），可能导致程序满足连锁条件而发生动作，造成重大设备生产事故。
在原有程序的基础上，可将I/O地址位置进行调整。可将连锁条件需要的多个I/O点分别设置在不同的I/O模块上。例如：对AV100鼓风机的4个轴瓦温度进行连锁，当4个温度中有3个或3个以上的温度达到停机值时，进行连锁停机，把4个温度的I/O地址分别设置在4个模拟量I/O模块上，就会防止当其中某一个模拟量I/O模块发生损坏，造成温度显示异常，但实际情况并非如此时，程序发生连锁动作。
经过对连锁条件中I/O地址位置的调整，就避免了引误信号或者模块的损坏引起的连锁动作。
5 结 语
通过对AV100鼓风机组PLC控制系统中PLC供电系统的优化、PLC I/O框架的优化和I/O地址的优化，大大减少了供电不足，传输电缆的损伤或误信号，模块损坏或者人为的误操作，现场设备的误信号等原因造成的生产事故，为3#高炉的稳定供风打下了坚实的基础，并为类似的控制系统提供技术支持。
参考文献：
[1] 何献忠，李卫萍.可编程控制器应用技术[M].北京：清华大学出版社，2007.
[2] 方承远.工厂电气控制设备[M].北京：北京机械工业出版社，2000.
[3] 易传禄.可编程序控制器应用指南[M].上海：上海科学普及出版社，1993.
关键词：施耐德PLC；自动控制；鼓风机；应用
中图分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0051-02
1 PLC概述
PLC（Programmable Logic Controller）可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
自1969年世界第一台PLC问世以来，它已广泛应用于工业控制，通过用户存储的应用程序来控制生产过程，具有强大的优点。也为工业自动化提供近乎完美的现代化自动控制装置。随着技术的快速发展，PLC技术的应用越来越广泛，如合理应用PLC技术，是现代工业控制正在努力发展的方向之一。
在安钢，鼓风机系统有着举足轻重的地位，它主要是为3#高炉进行鼓风作业。在注重安全生产的现在，对鼓风机设备的安全运行有极高的要求。作为控制核心的PLC系统，对其合理的优化应用，既能保障设备的安全，也能保证生产的安全稳定。
2 双冗余电源的使用
在每一块施耐德PLC背板都带电源模块。电源模块有两种作用——向系统背板提供电源和保护系统免嘈杂波和额定电压摆动影响。所有的电源模块都具有抗过流和过压保护。电源模块将进入的电能转换成稳定的+5 V直流，供给CPU、本地I/O和安装在背板上的任何通讯选件模块使用。但位于现场传感器/执行器和I/O点之间的电能不能通过这些电源模块提供。
在初始的设计中，每块背板的第一个插槽安装一个CPS电源模块，但是在实际的工作过程中出现过CPS损坏的情况，当CPS不能供电时，整个背板上的模块将不能工作；或者存在背板中间的内部电路发生损坏，使得距离CPS模块较远的插槽得不到供电，插槽上的模块不能正常工作，这些都存在重大的安全隐患。
为优化CPS供电，现在每一块背板上安装2块CPS冗余电源模块，如图1所示。即在每一块模块的第一个插槽和最后一个插槽安装CPS冗余电源。当一个电源发生故障时，那个正常的电源将维持所需功率，从而使背板处理和活动通信部受到影响。当背板中间内部发生故障时，两头的冗余电源模块可作为独立型电源使用，也能保持背板上剩余插槽上的模块能正常运行。每个冗余电源有一个状态位，可有CPU中的应用程序或者监督系统监测，以便能够对电源的故障作出快速响应。
如此一来，冗余电源的运用将大大减少因供电故障而造成对PLC控制系统的影响，将损失降到最低。
3 I/O框架的优化
施耐德PLC提供了一系列灵活的体系架构，可确保无论在何种配置下，均能获得成本适度且高性能的控制解决方案。其提供了三种主要体系结构：本地I/O、远程I/O（RIO）和分布式I/O（DIO）。对AV100的PLC系统的体系架构采用的是远程I/O系统（RIO）。RIO电缆系统包括一个线性干线，用分支器和引入电缆延伸到每个远程子站。
在初始设计中就采用RIO同轴电缆系统，它是基于同轴电缆进行主站与子站的通讯。它采用的是CRP93100的主通讯模块和CRA93200子站适配器组成。其特点在于使用分支器和系统分离器可以创建不同的RIO布局。在初期使用中经常发现同轴电缆接头松动或者分支器出现损坏，特别是同轴电缆接头的松动或者是上面的金属线出现氧化的现象，严重影响到主站与子站之间的正常通讯，造成PLC系统的不可控。
对AV100鼓风机系统依旧采用远程I/O系统，只是将基于同轴电缆的方案更换为基于双绞线的方案。它采用的是CRP31200的主通讯模块和CRA31200子站适配器组成。
双绞线较之同轴电缆，其特点是：
①无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间。
②重量轻，易弯曲，易安装。
③将串扰减至最小或加以消除。
④具有阻燃性。
⑤具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。
最为关键的是双绞线采用的RJ45水晶头较之同轴电缆接头不易损坏，且出现金属氧化的现象也会随之减少。双绞线连接牢靠，较之同轴电缆刚不易不先接头松动的情况。
如此一来，双绞线方案的运用会大大减少主站与子站断通讯的情况，保障生产。
4 I/O地址的合理分配
在AV100的PLC系统的大量模拟量I/O和数字量I/O点。这些都是运行人员在AV100正常运行中所要关注的。而且其中有些重要的部分将被作为连锁条件，加以处理，实现设备的自动连锁。在初始的程序设计中，只是按照程序作者自定义的顺序对所有的I/O地址进行分布，没有特殊的某个位置提供给某个I/O地址，这样就会出现当连锁条件需要多个点不定数的选择（如温度5选3，振动3选2等情况）时，这些I/O点在同一个I/O模块上。如此，若该I/O模块发生损坏，这些I/O点无法通过模块进入CPU，CPU会自动认为该I/O点无响应能力（对数字量转化为0，模拟量转化为-32 767），可能导致程序满足连锁条件而发生动作，造成重大设备生产事故。
在原有程序的基础上，可将I/O地址位置进行调整。可将连锁条件需要的多个I/O点分别设置在不同的I/O模块上。例如：对AV100鼓风机的4个轴瓦温度进行连锁，当4个温度中有3个或3个以上的温度达到停机值时，进行连锁停机，把4个温度的I/O地址分别设置在4个模拟量I/O模块上，就会防止当其中某一个模拟量I/O模块发生损坏，造成温度显示异常，但实际情况并非如此时，程序发生连锁动作。
经过对连锁条件中I/O地址位置的调整，就避免了引误信号或者模块的损坏引起的连锁动作。
5 结 语
通过对AV100鼓风机组PLC控制系统中PLC供电系统的优化、PLC I/O框架的优化和I/O地址的优化，大大减少了供电不足，传输电缆的损伤或误信号，模块损坏或者人为的误操作，现场设备的误信号等原因造成的生产事故，为3#高炉的稳定供风打下了坚实的基础，并为类似的控制系统提供技术支持。
参考文献：
[1] 何献忠，李卫萍.可编程控制器应用技术[M].北京：清华大学出版社，2007.
[2] 方承远.工厂电气控制设备[M].北京：北京机械工业出版社，2000.
[3] 易传禄.可编程序控制器应用指南[M].上海：上海科学普及出版社，1993.