仪控检修自动控制系统设计

仪控检修自动控制系统设计

吴志超

（广东粤华发电有限责任公司广东广州510700）

摘要：仪控设备在检修时存在着许多的隐患问题。可以结合现场的实际需求，设计检修过程中的自动控制系统，控制系统要简单、稳定、可靠和安全，这样可以保证设备和检修人员的安全，使得仪控检修可以安全平稳的进行。

关键词：仪控；检修；PLC；控制

1.仪控检修的要求

仪控设备检修工作在机组检修初期表现为试验和配合拆线。试验就是待机组停机后将长期不动的设备进行动作试验，让缺陷和问题暴露并分析出现问题的原因和需要的修理零配件；配合拆线是机务设备需要检修，要把安装在机务设备上的热工设备拆解开或者将电缆拆掉使其达到检修条件。检修后期则表现为设备复装、调试和试验，就是将检修初期拆解的设备安装好，并对设备进行保护、连锁试验，最终达到设备启动条件。检修中期主要表现为故障设备的修理。

1.1仪控检修的特点

仪控设备检修的技改、非标等项目是通过分析生产过程中出现的问题，结合现在出现的新技术、新方法，将设备控制方式、设备型号、设备安装运行环境等需要改进和提高的项目，检修前提出改造计划并在检修过程中加以实施，这种改造通常要贯穿整个检修过程。仪控专业检修工程具有其他专业与众不同的特点。

仪控专业设备检修属于两头忙、中间松。机组检修起始阶段，各相关专业都要求拆线、停电，使之脱离主设备，检修后期又要求进行复装、试验，以期望尽快投运设备，所以导致两头忙。

仪控专业设备检修涉及专业较多、交叉作业点多，涉及高、低压电气设备、也涉及电、气等工作，故而安全管理要求较高，稍有不慎，极易出现事故，对设备、人员都有更高的要求。仪控专业设备涉及的电子精密仪器、仪表多，设备连接点多，拆装设备多，检查试验设备多，所以需要更专业的检修工作人员和更合理的检修进度安排。

仪控专业设备检修有些要与其他专业配合完成，有些可以提前进行，有些必须在其他专业完工后能完成。仪控检修项目有时还要关联电厂多个部门且有承包商参与，协调关系复杂，项目组织管理的难度较大，施工配合容晃出现脱节。影响修理工程的主要因素还有施工方案、设备材料供应、施工布置、资金的到位率等。仪控专业设备项目是随机组的检修一同幵展，其他专业检修时，仪控专业的相关。设备可能被禁止操作或停电，或者在别的专业检修停歇中间仪控专业才能进行。

1.2仪控检修存在的问题

检修计划是检修项目执行的纲领性文件，在检修工作开始前就已经制定好，并且经过层层审核，然而在检修计划中仍然有些项目不能列出，而在检修过程中再临时安排检修项目，给检修工作带来了被动。

仪控设备一台机组有变送器、压力开关等测量元件多达上千台，每台变送器的功能不一样，有参与机组保护系统的，有参与辅机连锁的，有些只是些测量显示点，其校验周期按照规定都是年，而在每台机组的检修过程中不可能全部进行校验和检查，这需要进行详细规划，按照测点的性质排列表计的校验工作。检修项目进度安排不详细电厂检修是多专业、协调性强的大型工程，在检修项目计划制定初期要考虑到各个专业间的协作关系。现在厂检修管理部门往往直接将各分场上报的检修计划直接下发，而未认真考虑专业之间检修工作的协调、协作关系。

计划、物资等比较多，现行管理体制下未能实现某个人具体负责哪一个项目，从而在检修项目执行中表现为干到哪里请示到哪里，导致项目进度进展缓慢。设备备品、配件的储备是按照设备的重要性、安装数量、设备工作环境、损坏频率等因素经讨论后确定的，分为事故备品、随机备品、轮换备品、材料备品，而因为各种原因导致备品储备不足、储备不及时的现象经常发生，这样就会导致检修项目进度被迫拖延。

在检修过程中，仪控专业的工作计划与进度受其他专业影响较多，往往在检修工作中接到领导的指令，检修工作人员不得不停下自己的工作去做配合性的工作，而因为工具准备不够、材料不全等原因使配合性的工作延长了自己的计划检修工作，最终导致检修效率低下。

2.控制系统硬件设计

2.1S7-200PLC结构组成和工作原理

S7-200PLC采用了典型的计算机结构，它的组成主要由主机、I/O扩展接口及外围设备组成。PLC主机由中央处理器（CPU）、存储器、I/O接口、I/O扩展接口、通信接口、外围设备接口和电源等部分组成。S7-200PLC的工作过程一般有5个阶段：内部处理阶段、通信处理阶段、输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。当PLC开始运行时，首先清除I/O映像区的内容，其次进行自诊断，然后与外部设备进行通信连接，确认正常后开始扫描。对每个用户程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号作周期性的程序循环扫描；如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令。因此，PLC的工作方式是一种串行循环工作方式。

2.2控制系统输入输出信号的确定

通过对电力机车检修作业控制系统的实际控制需要的详细分析，可知其自动控制系统的输入信号为13个，包括停车位置检测、各种开关等。输出信号为10个，包括隔离开关的断开与闭合、接地杆的接地与断开、各种运行指示灯、故障报警指示灯等。根据以上这些情况，再按照PLC的设计原则，选择SIMATICS7-200CN系列的S7-200CNCPU226。输入输出点分配如表所示。

2.3控制系统软件设计

PLC软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。系统软件由PLC厂家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干预。用户程序是用户根据现场控制要求，用PLC的程序语言编制的应用程序（也就是逻辑控制）用来实现各种控制。STEP7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包，也就是用户程序，使用STEP7来进行硬件组态和逻辑程序编制，以及逻辑程序执行结果的在线监视。电力机车检修作业控制系统选用STEP7-Micro/Win作为PLC编程软件，程序包括一个主程序、两个子程序、两个中断程序。

3.通讯设置

针对整个控制系统的特点，采用PPI解决上位监控计算机与下位机PLC之间的通信问题，采用RS-232/485串行通信线。PPI提高了系统对各设备的实时监控能力和多任务操作时的计算机响应速度。通过软件编程，实现动态链接函数的调用，配以硬件接口电路，可建立监控PC与PLC之间的通信连接，进行数据的相互传输。监控PC的CPU可以向PLC写入或从PLC读出数据，实时进行各种作业指令、控制指令的发送，获取各车位的作业情况以及控制和驱动设备的状态信息。监控PC与PLC硬件接口在连接上要与工业标准兼容。S7-200PLC是串行通讯方式最为丰富的小型PLC，其中自由通信协议又叫用户定义协议，利用自由端口模式，可以实现用户定义的通信协议。上位机为主机，PLC为从机，双方的波特率为9600bit/s，无校验，8个数据位，1位起始位，1位停止位，在收发送数据时采用查询方式，通信协议采用西门子通信标准。

4．结束语

系统采用了RS-232/485网络技术实现上位监控机与下位PLC控制机间的通讯。上位机对检修现场实现监控，下位机PLC控制系统实现对隔离开关和接地杆等执行机构的控制，通过PLC软件实现了检修过程的自动化过程控制，保证了设备和人身安全，并且提高了工作效率。

参考文献：

[1]吴庆立.电力机车整备作业安全监控控制系统的研究与开发[D].兰州：兰州交通大学，2008.