水厂高压控制室模拟屏控制系统的设计

1、水厂高压控制室模拟屏控制系统的设计孙建国 孔力 郑艳（华中科技大学控制科学与工程系，武汉，430074）摘要：本文介绍了可编程序控制器在水厂高压控制室模拟屏控制系统中的应用，包括模拟屏控制系统的基本原理、硬件组成和软件实现。现场应用情况表明，该plc控制系统工作可靠、操作方便，实现了对水厂的高压供电操作的模拟控制。关键词:可编程序控制器；模拟屏；水厂中图分类号：tp273+.5 文献标识码：a design of imitation screen control system for high voltage control room of water plantsun jianguo kon

2、g li zheng yan（dept. of control science and engineering in huazhong university of science and technology, wuhan, 430074）abstract: this paper introduces the application of the programmable controller to the imitation screen control system for the high voltage control room of water plant, including it

3、s principles, components of hardware and design of software. the application on spots shows: this system works reliably, operations conveniently. the function of imitation control for the operation of high power supply of water plant has been realized.keywords: programmable controller, imitation scr

4、een, water plant1 前 言我们日常用的自来水是从水源取到水厂，经加药、沉淀、过滤等处理后，使蚀度、ph值等指标达到一定标准的水，自来水的生产工艺流程如图1所示。从图中可以看出，这些处理都涉及到高压供电操作。水厂高压供电系统操作复杂，尤其是操作顺序要求严格，不能任意颠倒，一旦操作失误，其后果将不堪设想，因而水厂高压供电系统是水厂系统设计中的一个重要部分。为了避免水厂高压供电操作而引起的事故，先采用模拟屏控制系统对水厂的实际高压电路进行模拟操作，以考察系统的可靠性，合理性，保证其安全可靠地投入使用。图1 自来水生产工艺流程高压供电系统的模拟屏控制系统是在工业生产中，为避免高压供电操

5、作而引起的事故，保证生产的安全运行，提高系统的可靠性和企业的生产效率，设计的一种对实际的电路进行模拟操作的系统。模拟屏不仅给予操作人员以电力系统网络的概况，而且还可以用来显示一些警告，例如某一变电站有一警告状态的电流或它已被遥控扫描所闭锁。模拟屏系统的传统控制方法是采用继电器、接触器控制，人工手动操作，系统体积大、耗电多，性能与可靠性已远远满足不了现代化水厂的要求。而近年来，以微处理器为核心的可编程序控制器（programmable controller简称pc）, 具有速度快、可靠性高、抗干扰能力强、扩展灵活等优点，不仅可执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算操作等面向用户的指令，还可

6、进行参数pid控制，可方便地实现生产过程的自动监控，为此，我们选用可编程序控制器作为系统的控制器，与模拟开关、光带等组成整个模拟屏控制系统。2 系统硬件组成及工作原理水厂高压模拟屏控制系统的硬件部分主要由可编程序控制器及其功能扩展模块，模拟开关，光带，电源及电缆线等组成。可编程序控制器作为系统的控制器，对光带、报警电路进行控制，是系统的核心部分；模拟开关表示实际高压供电系统中的断路器或隔离开关，模拟开关的闭合或断开，代表实际供电系统中断路器或隔离开关的闭合或断开；光带与实际电流通路相对应，光带的亮与灭反映实际电路的通断。可编程序控制器采集各模拟开关的状态信号，经内部逻辑运算，控制光带，并对错误

7、的操作顺序报警。系统组成结构如图2所示，其中z-16nd2是数字量输入模块，z-16td2是数字量输出模块。图2 系统组成结构2.1 pc各部分的选择21 cpu模块的选择 系统的控制器选择江苏无锡华光公司的sz4型可编程序控制器。该型号pc采用eeprom作为程序存储器，有2个通讯端口，重80g，外形尺寸：90h×31w×68d。2 io模块的选择 该系统中总输入点64个，输出点16个，所以io点数为80个。选用三个16点dc24v输入模块z16nd2，一个16点dc24v集电极开路输出模块z16td2即可满足要求。3 电源框架的选择 由于系统有5个模块，所以选择z05b

8、型号的电源框架，由dc24v供电。2.2 系统平面布置由于本系统是为模拟实际高压供电操作而设计的，故而在平面布置上应与实际接线相对应，以求直观、方便。将系统平面布置成高压控制室主接线的形式，把主接线的隔离开关和断路器换成模拟开关，其它部件改成光带，如图3所示。图3 模拟屏平面布置3 系统软件实现1 3由于系统高可靠性、实时性和开放性的要求，软件的设计开发均在windows 2000环境下进行。采用sz系列plc的个人计算机编程软件direct soft2对plc进行系统配置和程序编写、调试。该编程器可实现以下功能：在线编程；离线编程；远程编程；寄存器数据编程；参数设定；plc信息读出处理；文件

9、管理；各种在线监控等。根据模拟屏系统控制逻辑要求将其程序设计分为三大部分：光带控制程序设计；操作顺序报警程序设计；接地刀报警程序设计。3.1光带控制程序设计参照图3所示，光带d5、d6、d7、d8、d21、d23、d24、d25、d26、d22、d17、d18、d19、d20分别由可编程控制器的输出点q0、q1、q2q15来控制。若这些光带直接用硬接线路来控制，线路过于复杂，易出故障，并功能专一，不灵活，故采用可编程序控制器来控制，要使光带发光必须使相应的可编程序控制器的输出点处于on状态。以光带d5为例，要使d5发光必须使q0处于on状态。若繁张西线供电，58112j，58112k，5811

10、2y必须都合上，即i0，i1，i2都处于接通（on）状态。用梯形图表示：图4 光带d5控制梯形图a若繁张东线过内桥供电，当58114j、58114k、58114y、58110y、58110j、58110k都合上时，即i15、i16、i17、i14、i13、i12都处于闭合状态，用梯形图表示如下：图5 光带d5控制梯形图b所以，要使q0处于on状态，要么i0、i1、i2同时导通，要么i12、i13、i14、i15、i16、i17同时导通，用梯形图表示如下：图6 光带d5控制梯形图c其它光带d6、d7d20的控制程序与d5类似。3.2 操作顺序报警程序设计该部分是系统程序设计的重点。模拟屏的主要功

11、能是模拟操作，确定正确的操作顺序。按钮的操作顺序有严格的规定，不能任意颠倒，当需要对高压供电系统进行操作时，操作人员必须先填好操作票，然后根据操作票的内容在模拟屏上操作。若操作完毕后，模拟屏并没有发出报警信号，说明操作票的内容完全正确，操作人员可以根据操作票的内容进行实际高压操作；若模拟屏发出报警信号，说明操作票上的内容有误，必须重新填写操作票，再在模拟屏上操作，直到模拟屏没有发出报警信号为止。控制程序必须反映出正确的操作顺序，为此我们采用真值表比较法进行设计：即将在正确的操作顺序下，可变程序控制器各相应输入点状态值用2元常量表示成真值表，并存储在可编程序控制器的数据存储器中，在执行相应操作时

12、，将真值表与可编程控制器的输入点的实际状态值相比较，如输入点实际状态值与真值表中其中一个真值相等，说明操作正确，若输入点实际状态值与真值表中任意一个真值都不相等，说明操作有误，必须报警。对该水厂高压供电系统的操作主要有六种：投运主变一；投运主变二；投运主变二，停运主变一；投运主变一，停运主变二；一主二次侧开关柜投运停运；二主二次侧开关柜投运停运。这六大操作之间是并列关系，每次操作只能选择其中一种，所以编写五个子程序（由于投运主变压器二、停运主变压器一的操作的真值与投运主变压器一、停运主变压器二的操作的真值完全相同，这两大操作可以共用一个子程序），利用子程序调用方式设计，可以跳过不执行的程序，缩

13、短程序执行时间，并且使程序结构清晰，修改、调试方便。子程序流程见图7。图7 操作顺序报警程序流程图3.3接地刀闸报警程序设计对接地刀闸的操作要求如下：当低压设备正在维修时，必须合上接地刀闸，同时不能合上二次回路的刀闸或断路器；当低压设备正在运行时(指示灯亮)，必须断开接地刀闸。以向泵房供电的回路为例：当泵房中的设备正在维修时，必须合上226d刀闸(i43)，并且226j刀闸(i40)、226k开关(i41)、226y刀闸(i42)任一个都不能合上；当泵房中的设备正在运行时合上226j刀闸、226k开关、226y刀闸，而且226d刀闸不能合上。其梯形图逻辑如图8：图8 泵房接地刀闸报警梯形图当m

14、000处于on状态时，模拟屏发出报警信号。其它接地刀闸报警电路的程序设计与此类似。4 结束语模拟屏控制系统除了如实反映真实的各种操作外，还具有对误操作进行报警的功能。高压供电系统的模拟屏控制系统对保障高压供电系统正常运转、生产正常进行有着不可估量的作用。该系统自运行以来，稳定可靠，效果良好，满足了现代化水厂的要求。参考文献:1. 袁任光, 可编程序控制器应用技术和实例. 广州: 华南理工大学出版社, 19972. 可编程序控制器sz34用户手册. 无锡: 华光电子工业有限公司3. szsh系列编程手册. 无锡: 华光电子工业有限公司作者简介: 孙建国（1979），男，土家族，湖北长阳人，华中科

15、技大学控制科学与工程系硕士研究生，研究方向：信息获取与信号处理；电话4;email：justsun;孔力（1956），男，汉族，湖北武汉人，华中科技大学控制科学与工程系博士生导师；郑艳（1963），女，汉族，辽宁沈阳人，东北大学信息科学与工程学院副教授。author resume: sun jianguo, male, tujia nationality, born in hubei province in 1976, a postgraduate of dept. of control science and engineering in huazhong uni

16、versity of science and technology, is engaged in the field of information acquisition and signal process. tel.:4;email：justsun.(华中科技大学 控制科学与工程系测控所， 湖北 武汉 430074)孙建国，孔力，郑艳 (dept. of control science and engineering in huazhong university of science and technology, wuhan, hubei, china 430

17、074) sun jianguo; kong li; zheng yan我的大学爱情观1、什么是大学爱情：大学是一个相对宽松，时间自由，自己支配的环境，也正因为这样，培植爱情之花最肥沃的土地。大学生恋爱一直是大学校园的热门话题，恋爱和学业也就自然成为了大学生在校期间面对的两个主要问题。恋爱关系处理得好、正确，健康，可以成为学习和事业的催化剂，使人学习努力、成绩上升；恋爱关系处理的不当，不健康，可能分散精力、浪费时间、情绪波动、成绩下降。因此，大学生的恋爱观必须树立在健康之上，并且树立正确的恋爱观是十分有必要的。因此我从下面几方面谈谈自己的对大学爱情观。2、什么是健康的爱情：1) 尊重对方，不显

18、示对爱情的占有欲，不把爱情放第一位，不痴情过分；2) 理解对方，互相关心，互相支持，互相鼓励，并以对方的幸福为自己的满足; 3) 是彼此独立的前提下结合；3、什么是不健康的爱情：1)盲目的约会，忽视了学业;2)过于痴情，一味地要求对方表露爱的情怀，这种爱情常有病态的夸张;3)缺乏体贴怜爱之心，只表现自己强烈的占有欲;4)偏重于外表的追求;4、大学生处理两人的在爱情观需要三思：1. 不影响学习：大学恋爱可以说是一种必要的经历，学习是大学的基本和主要任务，这两者之间有错综复杂的关系，有的学生因为爱情，过分的忽视了学习，把感情放在第一位；学习的时候就认真的去学，不要去想爱情中的事，谈恋爱的时候用心去

19、谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。2. 有足够的精力：大学生活，说忙也会很忙，但说轻松也是相对会轻松的！大学生恋爱必须合理安排自身的精力，忙于学习的同时不能因为感情的事情分心，不能在学习期间，放弃学习而去谈感情，把握合理的精力，分配好学习和感情。3、 有合理的时间；大学时间可以分为学习和生活时间，合理把握好学习时间和生活时间的“度”很重要；学习的时候，不能分配学习时间去安排两人的在一起的事情，应该以学习为第一；生活时间，两人可以相互谈谈恋爱，用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。5、大学生对爱情需要认识与理解，主要涉及到以下几个方面：（1） 明确学生的主要任务“放弃时间的人，

20、时间也会放弃他。”大学时代是吸纳知识、增长才干的时期。作为当代大学生，要认识到现在的任务是学习学习做人、学习知识、学习为人民服务的本领。在校大学生要集中精力，投入到学习和社会实践中，而不是因把过多的精力、时间用于谈情说爱浪费宝贵的青春年华。因此，明确自己的目标，规划自己的学习道路，合理分配好学习和恋爱的地位。（2） 树林正确的恋爱观提倡志同道合、有默契、相互喜欢的爱情：在恋人的选择上最重要的条件应该是志同道合，思想品德、事业理想和生活情趣等大体一致。摆正爱情与学习、事业的关系：大学生应该把学习、事业放在首位，摆正爱情与学习、事业的关系，不能把宝贵的大学时间，锻炼自身的时间都用于谈情说有爱而放松了学习。 相互理解、相互信任，是一份责任和奉献。爱情是奉献而不时索取，是拥有而不是占有。身边的人与事时刻为我们敲响警钟，不再让悲剧重演。生命只有一次，不会重来，大学生一定要树立正确的爱情观。（3） 发展健康的恋爱行为 在当今大学校园，情侣成双入对已司空见惯。抑制大学生恋爱是不实际的，大学生一定要发展健康