摘要：從冶金安全生產(chǎn)的角度出發(fā),急需提高冶金自動(dòng)化電氣保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。通過(guò)對(duì)容錯(cuò)理論的深入研究,設(shè)計(jì)出了一種基于PLC技術(shù)的電機(jī)電氣保護(hù)系統(tǒng),并且已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于電機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中的核心工作環(huán)節(jié)。在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中得出,該系統(tǒng)的容錯(cuò)性能良好并且具有極高的可靠性,值得繼續(xù)推廣。

關(guān)鍵詞：冶金自動(dòng)化 電氣保護(hù)系統(tǒng) PLC技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）08-0000-00

冶金生產(chǎn)中,電機(jī)屬于核心設(shè)備之一。冶金作業(yè)環(huán)境十分惡劣,不僅溫差變化巨大而且空氣中灰塵含量較高,各種機(jī)械同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)與沖擊會(huì)產(chǎn)生電磁干擾,生產(chǎn)中的電量供應(yīng)質(zhì)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。如何保證電機(jī)安全可靠的運(yùn)行已經(jīng)成為冶金安全生產(chǎn)的重要工作之一,這將直接管械的職工的人身財(cái)產(chǎn)安全,同時(shí)還影響著整個(gè)冶金的工作效率。

1 冶金自動(dòng)化電氣保護(hù)系統(tǒng)

作為負(fù)責(zé)電機(jī)系統(tǒng)安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié),電機(jī)操作保護(hù)系統(tǒng)成為了十分重要的環(huán)節(jié),基于電機(jī)操作系統(tǒng)的特點(diǎn),可以從兩個(gè)方面完成可靠性的提升工作：

（1）規(guī)避錯(cuò)誤發(fā)生的根源。從設(shè)計(jì)原理、器件選擇、布線分析、安裝流程和加固措施等細(xì)節(jié)入手,盡可能的降低故障發(fā)生的幾率。這種方式雖然能夠避免一部分故障的產(chǎn)生,但一旦出現(xiàn)意外導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常工作,就會(huì)出現(xiàn)新的問(wèn)題。所以用規(guī)避錯(cuò)誤的方法提高系統(tǒng)的可靠性做起到的作用是十分局部的,（2）容錯(cuò)。解釋為,當(dāng)系統(tǒng)中的某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題后,系統(tǒng)仍然可以繼續(xù)元轉(zhuǎn)并且正常完成任務(wù),其結(jié)果不受故障影響。通過(guò)解構(gòu)電機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)配合外部資源的電氣技術(shù),起到屏蔽系統(tǒng)故障的作用就是容錯(cuò)的核心思想?？疾靸煞N方法在提高可靠性上面得到的效果分析,基于容錯(cuò)方法的設(shè)計(jì)更加具有優(yōu)勢(shì)。本文將從容錯(cuò)理論和方法的分析入手,深入分析與探討冶金自動(dòng)化電氣保護(hù)系統(tǒng)中的PLC技術(shù)的成功應(yīng)用。

2 PLC硬件結(jié)構(gòu)組成及實(shí)現(xiàn)

如圖1所示,此硬件組成中共安裝了3臺(tái)功能完全一樣的PLC,當(dāng)電機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),每臺(tái)PLC都可以單獨(dú)完成操作任務(wù)。那么,可以將其中的任何一臺(tái)設(shè)定為系統(tǒng)正常工作的必要資源,那么其他兩臺(tái)則作為硬件資源完成候補(bǔ)工作,以上便是三模電氣控制系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)特性。三臺(tái)PLC之間不但功能互通而且彼此相連,可以隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的相互傳換,為電氣保護(hù)系統(tǒng)容錯(cuò)功能的實(shí)現(xiàn)提供支持。操作保護(hù)系統(tǒng)會(huì)在終端安置傳感器,通過(guò)傳感器收集到的信息將被同步輸入到3臺(tái)PLC中進(jìn)行處理,以確保每臺(tái)PLC中數(shù)據(jù)的相同性。

途中A帶包三態(tài)門,B代表異或門,每種門分別設(shè)置三個(gè)。三態(tài)門、異或門和譯碼器共同構(gòu)成了用于屏蔽故障的網(wǎng)絡(luò)W。其中,異或門還有一個(gè)十分特殊的功能就是起到比較的作用。設(shè)PLC1wie故障源,而PLC2和PLC3均正常,那么與它們對(duì)應(yīng)的輸出量必然存在的差異,此時(shí)異或門就會(huì)對(duì)比B1、B2、B3的情況,給出一組譯碼后的控制信號(hào)d1、d2、d3。系統(tǒng)就會(huì)賦予d1關(guān)閉三態(tài)門A1的權(quán)利,那么PLC1就會(huì)被禁止工作,同時(shí)d2負(fù)責(zé)令三態(tài)門A2的開(kāi)啟,由PLC2負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的輸出功能。這樣,雖然PLC1發(fā)生了故障,也不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生任何影響。以此類推,三個(gè)PLC無(wú)論是其中的任何一臺(tái)發(fā)生故障,其它兩臺(tái)都能夠擔(dān)負(fù)起輸出的任務(wù),保證電機(jī)系統(tǒng)正常工作。

操作保護(hù)系統(tǒng)中的硬件組成,共設(shè)有相同功能的PLC三臺(tái)及故障屏蔽模塊一個(gè)：

（1）本系統(tǒng)采用的是性能較強(qiáng)并且價(jià)格合理的西門子PLC,型號(hào)為S7-300,因?yàn)檫x用了三臺(tái)硬件基礎(chǔ)完全一樣的機(jī)子,所以它們之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換傳輸。另外S7-300特有的MPI網(wǎng)還可以為數(shù)字信息的傳輸提供一個(gè)高速度的平臺(tái),幫助PLC順利完成數(shù)字模塊的輸入與輸出。（2）三態(tài)門、異或門和譯碼器共同組成了故障屏蔽模塊,其中三態(tài)門選用的的是54LS126,異或門選用的是54LS86,它們都是軍用級(jí)別的硬件,具有非常高的可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)基于PLC技術(shù)的冶金自動(dòng)化電氣保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行的詳細(xì)的硬件分析與功能介紹,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了其對(duì)冶金作業(yè)中惡劣工作環(huán)境的適用能力及強(qiáng)大的容錯(cuò)性能,解決了冶金自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的問(wèn)題。并且通過(guò)工業(yè)驗(yàn)證得出,該系統(tǒng)的確能夠但擔(dān)負(fù)起保護(hù)電機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵人物,可靠性極高,值得進(jìn)一步推廣。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2015-07-10

作者簡(jiǎn)介：趙曉曦（1982—）,男,河北唐山人,本科,工程師,研究方向：自動(dòng)化控制。