DCS控制與電機電器控制之間的配合研究

劉方

摘要：現(xiàn)階段，在我國工業(yè)發(fā)展中，對機械設(shè)備的控制方式發(fā)生了很大變化，尤其是集散控制系統(tǒng)與電機電器控制的應(yīng)用，通過兩者間的有效配合，在極大程度上提高了機械設(shè)備的控制能力，有效保障了工業(yè)設(shè)備的運行安全。不過，集散控制系統(tǒng)（DCS）和電機電器控制之間是如何進行配合的，采取哪些措施能夠提高兩者的配合程度，也引起了越來越多自動化專業(yè)人士的深入思考。

關(guān)鍵詞：DCS控制;電機電器控制;

前言：近年來，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，使集散控制系統(tǒng)（DCS）得以被應(yīng)用于各個領(lǐng)域，與此同時，DCS 控制與電機電器控制的配合默契也得以不斷提高，這在很大程度上提高了工業(yè)設(shè)備的自動化程度及控制水平，保障了工業(yè)設(shè)備的運行安全。

一、概述

DCS 是科技發(fā)展中的一種新興控制技術(shù)，DCS 控制系統(tǒng)一經(jīng)面世，便廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，并給機械控制帶來了極深的影響，徹底改變了傳統(tǒng)的機械控制方式。比如在對內(nèi)燃機的電機速度進行控制時，需要通過PLC控制器、H 橋、PWM 驅(qū)動器以及速度傳感器來實現(xiàn)速度精確控制，在工作過程中，速度傳感器能夠?qū)?nèi)燃機設(shè)備的理論速度與實際速度進行采集，以此對兩者的速度差值進行估算，然后速度差值參數(shù)會通過PLC 來進行模糊化處理，并通過PWM 占空比信號進行輸出，以便于對能夠驅(qū)動內(nèi)燃機電機中的H 電橋的電壓進行控制，從而達到控制內(nèi)燃機運行速度的目的。對于電機電器控制來說，其控制電路主要包括主電路與邏輯控制兩個組成部分。在工作原理上，操作人員需要啟動后，使電流得以經(jīng)過交流接觸器并發(fā)生吸合，在此過程中，不僅主電路中的三組主觸點會進行吸合，以確保電機得以運行以外，還有一個輔助觸點也會發(fā)生吸合，而該輔助觸點則是確保兩端短路，以便于在發(fā)生斷開時，主交流接觸器仍舊處于吸合狀態(tài)，該輔助觸點便是所謂的自鎖觸點。在啟動時，則會切斷電源，并使得主交流接觸器從原有的吸合狀態(tài)下進行斷開，相應(yīng)的自鎖觸點也會隨之斷開，這樣當再次吸合時，能夠避免主交流接觸器重新進入吸合狀態(tài)。對于集散控制系統(tǒng)而言，其英文簡稱為DCS 系統(tǒng)，該系統(tǒng)是將微處理器作為核心而形成的一種適用于工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備控制的系統(tǒng)，DCS 系統(tǒng)具有極高的自動化程度，能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)設(shè)備的集中管理與分散控制。在軟件編程中，可通過編程符號能夠?qū)Π粹o動作進行模擬，這樣便使DCS 控制與電機電器線路控制功能的實現(xiàn)具備了基礎(chǔ)。

二、配合方式

現(xiàn)場操作柱的按鈕動作是可以通過跳變信號輸出進行模擬的，因此通常需要遵循以下原則，即在控制線路中將模擬停止按鈕觸點進行串聯(lián)，當模擬運行按鈕觸點時，則需在控制線路中進行并聯(lián)?？刂朴|點在引入到DCS 系統(tǒng)時，通常是采用24V 的繼電器觸點，在一些工廠中，由于空間的限制，往往會在DCS 電器線柜內(nèi)安裝控制繼電器，但實際上這種做法并不合理。在DCS 控制與電機電器控制中，其程序主要包括兩大部分。其一是觸發(fā)器部分，其原理在于DCS 開關(guān)在發(fā)射出開信號時，因觸發(fā)器的功能需要保持不變，會使DCS 開關(guān)的開狀態(tài)得到維持。否則，如果工藝主操關(guān)閉DCS 開關(guān)，則 觸發(fā)器同樣會確保DCS 開關(guān)處于原有的關(guān)狀態(tài)。事實上，在DCS 系統(tǒng)中，其編程組態(tài)的控制便設(shè)置了開關(guān)量變量，其和上述程序功能是一致的。當然，人們也會產(chǎn)生為何不用開關(guān)量進行直接代替，這是因為在控制編程組態(tài)過程中還要由泵的運行信號來進行控制。其二是對跳變觸點特征進行利用來模擬開停按鈕，在此過程中還要應(yīng)用到一些聯(lián)鎖控制點。

三、實例分析

1.10k V高壓電機的應(yīng)用也越來越廣泛。大家都知道，高壓電機的控制不同于低壓電機，真空接觸器有合閘線圈和跳閘線圈。當真空接觸器合閘線圈得電后，真空接觸器合閘，高壓電機啟動;真空接觸器跳閘線圈得電時，真空接觸器分閘，高壓電機停止?，F(xiàn)在多數(shù)工廠都是用D C S輸出兩個高電平脈沖控制高壓電機的啟動和停止。

2.當DC S系統(tǒng)的CPU性能下降突然死機或者UP S電源出現(xiàn)故障D O模塊突然斷電，會出現(xiàn)不能自動將運行中的高壓電機停止的情況。要停運高壓電機，需要專門通知電氣值班人員到高壓配電室手動停止或者跑到現(xiàn)場按急停按鈕停止。由于不能自動將運轉(zhuǎn)的高壓電機停止，非常容易造成較大的設(shè)備損壞事故，存在著重大事故隱患。

3.電機的啟動/停止命令無論是遠程D C S控制還是本地控制，都是進入高壓微機綜合保護器之后，再由高壓微機綜合保護器輸出到真空接觸器的合閘/跳閘線圈得電動作;急停開關(guān)則不通過高壓微機綜合保護器直接接到真空接觸器的跳閘線圈上面。D C S控制真空接觸器需要的是合閘和分閘兩個信號，這兩個信號都是用的3s的脈沖輸出信號，真空接觸器動作之后會自動儲能。由于在分閘回路中使用的是繼電器的常開觸點，所以在高壓電機運行過程中，繼電器是不會得電的。高壓電機常規(guī)的D C S控制邏輯，只有當程序發(fā)出停止命令時，才會輸出上升沿脈沖信號，繼電器得電吸合，真空接觸器的跳閘線圈得電，高壓電機停止。如果出現(xiàn)P LC的CPU死機或者模塊突然斷電的情況，由于不會再有命令信號輸出，此時就會出現(xiàn)上述電機不能停止的故障現(xiàn)象。在原來的邏輯程序脈沖功能塊后面加一取反控制的程序塊。正常運行時D C S一直發(fā)出的上升沿信號，讓分閘的信號一直有輸出，繼電器一直處于得電狀態(tài);由于已經(jīng)把繼電器的常閉觸點（繼電器線圈得電時，觸點是斷開的）接在跳閘線圈中回路中，此時真空接觸器的跳閘線圈是沒有電的;當需要停止時;即相當于輸出3 s的下降沿脈沖;停止繼電器線圈失電，此時繼電器的常閉觸點閉合，高壓柜真空接觸器的跳閘線圈得電，控制高壓電機停止。這樣改進之后，一旦出現(xiàn)CPU斷電或者死機，系統(tǒng)中所有的D O點全部沒有輸出，此時繼電器線圈也失電，的常閉觸點閉合，高壓柜真空接觸器跳閘線圈得電，所控制的高壓電機就會停止。該系統(tǒng)在各個泵的控制箱自鎖觸點中并聯(lián)了相應(yīng)的開啟觸點，還有一些泵是利用DCS 編程進行斷電恢復的，而斷電報警觸點則用來取樣低配母線電壓，并且DCS 除了能夠?qū)﹄姍C進行開停外，還能記錄泵的運行狀態(tài)，如果供電恢復，在經(jīng)過一段時間后，會通過TEMPI 來對觸發(fā)信號進行輸出，以確保泵的恢復運行。

結(jié)束語：總而言之，DCS 控制與電機電器控制之間的配合能夠在許多方面進行應(yīng)用，可保障工業(yè)生產(chǎn)安全，提高企業(yè)對生產(chǎn)設(shè)備的管理水平。隨著人們對兩者配合研究的不斷深入，通過DCS 控制與電機電器控制的高效配合，必將使工業(yè)領(lǐng)域取得更加理想的控制效果。

參考文獻

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