1.汽轮机调节器
汽轮机调节器是DEH的核心部分.它通过控制一个或多个高、中压调门的开度来调整进入汽轮机的蒸汽量,达到调节汽轮机转速、负荷或主汽门前压力的目的.除此以外,SIEMENS DEH调节器还具有限制高压叶片压力、高排温度等保护汽轮机的调节功能,并在电网频率出现偏离时能及时增、减机组出力来调整电网频率；机组出现负荷大扰动甚至发生甩负荷后仍能带厂用电或维持汽轮机定速运行.
SIEMENS DEH调节系统采用积木块设计,包括以下几个部分：
?速度/负荷控制
?主蒸汽压力控制
?高压缸排汽温度控制
?高压缸叶片前基本压力的极限压力控制
?设定值的形成
?阀位控制
转速/负荷调节器、压力调节器和启动装置限制器TAB的三路输出信号通过中央小选模块,形成有效的允许设定值去作用高、中压调门.为了汽轮机的安全和控制品质的优化,高、中压调门允许进汽设定值还要进行三次不同的处理和修正,才形成最终的调门开度指令：
1）高压叶片压力限制调节器和高排温度限制调节器根据功能的不同,分别通过“小选”和“减法”对高、中压调门的允许进汽设定值进行处理；
2）允许进汽设定值进行调门特性曲线的线性化修正处理；
3）由阀位限制设定值进行限制.
为了实现上述调节功能,汽轮机调节器DTC与汽轮机开环系统的汽轮机自启动程控SGC ST、汽轮机保护系统ETS、机组协调控制BLE、热应力评估TSE、阀门自动试验ATT以及液压控制回路EHA等系统或模块存在信息和信号的交互与传输.
1.1 转速控制
汽轮机转速调节系统主要包括实际转速测量和处理功能页NT、转速设定值功能页NS以及转速/负荷调节功能页NPR三大部分,其作用是根据汽轮机自启动程控SGC ST设定的目标转速,完成汽轮机从启动到低速暖机、升至额定转速暖机到同期并网的转速控制.在这过程中,为了限制汽轮机的热应力,机组转速的升降速率取决于热应力评估TSE模块,运行人员无法手动干预.另外,根据工频一致原理,机组并网期间也可通过转速控制达到负荷控制的目的.
1.1.1 转速的测量和处理NT
汽轮机的大轴上有一个齿轮盘,齿轮盘的凹槽是一个固定数,60齿.齿轮盘随汽轮机高速旋转,每个凹槽转过传感器时都会使传感器的感应电压发生变化,传感器输出信号的频率也因此与汽机转速成线性关系.通过这个频率和齿轮数就可以方便的计算出汽轮机转速.
汽轮机共有六个转速传感器,每三个一组,分成两组.第一组的转速测量值通过布置在核心柜左侧BRAUN超速保护装置的3个转速卡在内部做超速保护判断,同时经转速卡转换后每个信号均并接输出至前两块ADDFEM卡件相应PI通道,
选择每路转速信号的高值经测量转换后,读入高速处理器FM458的转速测量和处理功能页中,即转速信号输入ADDFEM时做了信号通道的冗余处理.信号进入NT 功能页后首先进行高频滤波处理,再由一个三选一功能块按通道1、2、3的优先顺序选取一个正常通道的信号作为汽轮机的实际转速值（NT）.该三选一功能块还会对三个通道进行监视,与中间转速偏差大于3rpm延时3S后会给出通道故障报警（STNT1/2/3）,且该故障转速将由NT值替代,故障转速恢复后,仍遵循固有的转速优先级顺序选取实际转速值.第二组的转速测量值通过布置在核心柜右侧BRAUN超速保护装置的3个转速卡在内部做超速保护判断,不做转速调节用.
实际转速值NT提供给以下功能页和自动处理单元：
·OM画面显示
·汽轮机开环控制系统DTS
·汽轮机保护系统DTSZ
·汽轮机应力计算程序WTG
·电液油动机控制装置EHAS
·转速/负荷调节器NPR
·转速设定值功能页NS
·甩负荷识别功能页LAW
由于大型汽轮发电机组都是挠性转子,轴系的工作转速大于转子的固有频率.当机组的转动频率和转子的固有频率一致时,机组会因共振引起振动加剧,从而影响机组安全,所以一般在机组启动过程中都要求以较快的转速通过临界转速,这就是所谓的过临界.转速测量和处理NT功能页提供了对临界转速的监视,根据该型汽轮机的特点,其临界转速分为两个区域,临界转速区域的开始限值GSPA和结束限值GSPE分别是：660r/min～840r/min和1020r/min～2850r/min.功能页再对实际转速信号进行微分处理,可以获取转速的变化率,即平常所说的升、降速率.一般要求过临界的转速不少于100r/min2.在汽机启动过程中（非汽机跳闸后的惰走过程）,当转速落在临界转速区域内时机组的升速率低于100r/min2,DEH 将退出启动,发出升速率过小NTGRKL的报警,OM上的ACCL DEH对机组启动过程中的热应力控制十分严格,从冲转条件到暖机程度的判断,从升速率的计算到变负荷速率的限制,热应力评估器TSE都发挥重要作用.因此机组在临界转速区域内发生TSE故障,发出WTS信号时,DEH也将退出启动. DEH退出启动时,会给转速设定功能页NS发出退出启动信号ANFABR.此时转速设定值＝当前实际转速－60r,从而确保调门可靠关闭直至退出临界转速区域后,由运行人员在OM上复置“转速设定值复位子环”后,发出SWFQ信号,DEH才会将退出启动信号ANFABR复位,并允许DEH再次设高目标转速冲转.实际投运过程中,该步将在汽机顺控第21步实现,无需操作员人为干预. 为模拟电网频率扰动,在转速测量和处理功能页中附加了一个频率变化仿真模块STFCH.当模拟电网频率扰动的命令开始,仿真模块在一定的范围内根据实际需要的变化率、幅值和持续时间给出一个模拟的频率变化量,并加到转速的实际值中.由于电网频率始终是处于一个小幅波动的过程中,实际做一次调频试验时不推荐使用该功能块,而是在延时转速设定值与实际转速偏差PSF40后另加一切换回路,切换网频偏差至人为给定数值. 1.1.2 转速设定值NS 转速设定值的形成分为两大部分.第一部分是目标转速设定.目标转速NS是不同工况下汽轮机需要达到的转速设定值.将目标转速NS经过速率限制后生成 的转速指令成为延时转速设定值NSV.其中延时转速设定值是有效的转速设定值,它用于转速调节器NPR进行转速控制.NS和NSV都在OM上显示. 目标转速NS形成回路由设定值调整和存贮器功能块SWS6F以及相应的控制逻辑回路构成.功能块SWS6F在不同的设置指令S作用下存储相应的设定值SV 并输出,直至另一个指令发出.设置指令的优先级是按自下而上排序.八种不同工况下的目标转速设定值见表一. 表一: 根据不同工况生成的目标转速设定值NS经过电气侧同步转速升/降后送至一个设定值调节器SWF0F.设定值调节器SWF0F会对输入的设定值按一定的速率限制后再输出形成所谓的延时转速设定值NSV,并将它送至转速/负荷调节器NPR 功能页、甩负荷判别LAW功能页以及OM上显示.延时转速设定值是真正用于转速调节的有效设定值. 设定值调节器SWF0F有三种工作方式： 1）正常限速随动方式.在此方式下,SWF0F的输出值根据设好的速率逐渐增加或减少至输入值,SWF0F会监视输入/输出值之间的偏差,最终动态偏差为0.设定值变化的速率取决于不同的工况： A、正常情况下的升、降速率是由温度裕度子模块WTF计算出来的,升速率OFBN 和降速率UFBN通过大小选模块控制在600r/min2以内. B、同期并网时,需要缓慢的调节转速以便同期装置能及时捕捉到同期点,因此 此时的变速率预置值180r/min2. C、超速试验时,升速率为预置值600r/min2. 2）SWF0F快速跟踪方式.在该方式下,SWF0F不再对输入值进行限速,输入值直通成为输出值.在以下工况下,SWF0F处于快速跟踪方式： A、转速跟踪方式NSNF B、在长甩负荷LAW发生5S脉冲内且发电机出口开关和500KV开关在后延时 3S内 C、设置指令SB D、机组带负荷运行,NPR处于转速控制方式发生甩负荷LALBNR 其中转速跟踪方式NSNF是保证汽轮机安全运行的重要手段,在机组启动过临界时发现升速率太小或TSE故障,或TAB<50%,或汽轮机跳闸后都将转速设定值跟踪实际转速－60,从而确保NPR的输出为负,调门可靠的关闭,并将NSNF信号储存,直到汽轮机再次发出升至暖机转速指令,或升至同期转速指令,或汽机转速落在临界区域外时由操作员手动或汽机顺控STEP21复置“转速设定值复位子环”后发出SWFQ指令才可将转速跟踪指令复归.由于汽轮机临界转速区范围很宽,汽机跳闸后转速很快落在2850r以下,在这短时间内,操作员难以做出跳闸原因的正确判断,所以汽机跳闸后很难再次立即恢复冲转,需要转速惰走到390rpm以下,避开临界转速区,机组才能再次冲转升速. 3）SWF0F保持方式.此时SWF0F保持前一时刻NSV,并不受输入信号变化的影响. 在以下工况下,SWF0F处于保持方式： A、启动过程中,延时转速设定值NSV和实际转速NT的偏差大于30r. B、负荷设定值功能页PS来的停止转速设定值变化STPNS指令.开环控制系 统DTS来的自动停机AUST(转速大于2850r时高速处理器FM458内部故障报警或汽机顺控STEP35未检测到发电机并网信号)或TSE故障WTS信号都将使STPNS指令有效. 典型的汽轮机启动过程中,目标转速设定值NS、延时转速设定值NSV和实际转速的变化情况如图1-1. 图1-1 汽轮机启动过程中的设定转速和实际转速汽轮机自启动程控走步到第21步,发出NSWART有效指令,将目标转速NS设定为低速暖机转速870r/min.延时转速设定值NSV按照600r/min2的速率逐渐升高,同时调门逐渐开启,汽机转速跟随NSV一起升高.经过约1h暖机,程控第23步判断暖机条件满足,由操作员手动操作REL NOMINAL SPEED子环释放转速设定值至同期并网转速后,程控走步到第25步,将目标转速NS设定为同期转速3009r/min,NSV按照600r/min2的速率逐步升高,调门逐渐开大,汽机转速跟随NSV一起升高.程控走步到第31步,向DCS发送允许发电机并网信号,根据电气侧同期并网需要由电气同步转速升/降信号将目标转速NSV按照180r/min2的速率切至NSOG或NSUG,根据电气同步转速升/降信号的脉冲宽度和脉冲个数调整汽机转速至并网要求转速.并网同步结束后,目标转速NS保持为电气侧同步调整后的同期并网转速NS,直到汽机并网带初始负荷到最小负荷PMIN以上,目标转速NS 切为额定转速值3000r/min.机组并网后的实际转速取决于电网频率. 1.1.3 转速调节回路分析 根据汽轮机调速系统的静态特性可知,汽机的出力和转速是相互对应的.功率越大,转速越低,反之功率越小,转速越高.汽轮机的功率和转速关系曲线就是静态特性曲线,其中特性曲线的斜率就是就是转速不等率.西门子汽轮机的转速不等率是5.2％,即156r的转速偏差对应额定功率（1040MW）的变动.因此实际功率和转速偏差的对应关系就是?n=PEL×0.15.正是由于这种严格的对应关系,所以转速调节和负荷调节的机理是一致的,因此两者的调节器可以采用同一个PI调节器.只需根据工况需要,进行一些回路的切换,即可实现转速和负荷控制的切换.它在下列工况下调节汽轮发电机组的转速或负荷： ·汽轮机启动 ·与电网并网 ·汽轮机带负荷 ·甩负荷 ·汽轮机停机 图1-2 转速调节回路原理图 转速控制的原理如上图1-2.在机组启动过程中,延时转速设定NSV和实际转速NT的偏差再乘上转速不等率的倒数K4即（NSV－NT）×K4作为PI调节器前馈的输入,PI输出经过限幅处理后,加上调节器外部的转速比例直接作用部分（NSV－NT）×KDN成为转速调节器的输出YNPR.YNPR送至OSB处理,最终形成阀位指令.这就是转速控制的基本原理.实际在控制器计算时,习惯将PI调节器的输入偏差值转换成额定量程的百分数进行计算,即转速偏差另除以额定转速,功率偏差另除以额定功率. 1.2 负荷控制 负荷控制与转速控制采用同一个调节器.负荷控制回路中包括四个部分,分别是实际负荷处理PEL、目标负荷设定PS、最大负荷设定值PSMX和负荷调节器NPR.正常情况下,作为被控量的负荷设定值与控制量实际负荷之间的偏差是负荷调节器的主要处理对象.但由于工频一致的因素,因此负荷控制也可以通过转速偏差来实现控制,机组对电网频率偏差响应的一次调频回路就是将频差转为负荷偏差叠加到负荷调节器的前馈中,作为一次调频消除静态偏差的部分,达到调频目的.为了实现不同控制方式下的无扰切换,在转速/负荷调节器中设置了较多的切换和跟踪回路. 1.2.1 负荷实际值PEL的处理 发电机实际负荷值PEL1,PEL2,PEL3由电气侧功率传感器直接读入汽轮机调节器.在正常的运行中,选用三个负荷实际值中的中间值作为实际负荷PEL,并输出到下列的模块和自动设备中： ·运行和监控系统OM ·机组协调级BLE ·汽轮机开环控制系统DTS ·透平应力评估WTG ·转速设定值NS ·负荷设定值PS ·转速/负荷调节器NPR ·甩负荷识别LAW 模块会监视三个实际负荷值PEL1,PEL2,PEL3是否失效或偏差过大,并将失效信息STPEL1/2/3输出到OM系统.一个实际值失效或偏差过大,选用剩下两个值的大值输出；两个实际值值失效,选用未失效实际值；三个实际值均失效,选用替代值SV. 1.2.1 负荷设定值PS 负荷设定值的形成回路与转速设定值的形成回路基本相同,目标负荷设定值PS先转为延时的负荷设定值PSV,再生成有效的负荷设定值PSW.其中目标负荷设定值是在设定值调整和存贮器功能块SWS6F中形成,根据不同的工况确定不同的目标负荷设定值.目标负荷设定值经过负荷变动率的限制后输出成为延时负荷设定值PSV,PSV再经过一些处理就生成有效负荷设定值PSW. 目标负荷形成回路由设定值调整和存贮器功能块SWS6F以及相应的控制逻辑回路构成.功能块SWS6F在不同的设置指令S作用下存储相应的设定值SV并输出,直至另一个指令发出.设置指令的优先级是按自下而上排序.八种不同工况下的目标转速设定值见表二. 表二 根据不同工况生成的目标负荷设定值PS送至一个设定值调节器SWF0F.设定值调节器SWF0F会对输入的设定值按一定的速率限制后再输出形成所谓的延时负荷设定值PSV,并在OM上显示.设定值调节器SWF0F有三种工作方式： 1）正常限速随动方式.在此方式下,SWF0F的输出值根据设好的速率逐渐增加或减少至输入值,SWF0F会监视输入/输出值之间的偏差,最终动态偏差为0.负荷变化率上下限取决于热应力,运行人员手动设定时,该设定值由热应力WTF 功能页与手动设定负荷变化率取小,从而避免机组升降负荷过程中热应力超标.若由运行人员设定,需在OM上的将“负荷变化率投切子环”置ON位. 2）SWF0F快速跟踪方式.在该方式下,SWF0F的输出值快速跟踪.根据优先级的不同,PSV的快速跟踪的值有所区别： A、机组处于非负荷控制方式时LB＝0,PSV＝0,与原理图上跟踪压力偏差FDXW 的修正值有所出入.此时为保证无扰切换,起跟踪作用的是NPR中的SVPS. B、转速/负荷调节器在机组带负荷运行时,在转速调节器和负荷调节器间切换 发出设置命令SB时,PSV＝SVPS. C、目标负荷超限后,PSV＝PSB－1％. D、初压方式下,压力调节器有效时,PSV＝PEL,跟踪实际负荷 3）SWF0F保持方式.此时SWF0F保持前一时刻PSV,并不受输入信号变化的影响.在以下工况下,SWF0F处于保持方式： A、升负荷过程中PSVLH,压力偏差过大,限压动作GDER B、TSE故障WTS C、自动停机AUST 延时负荷设定值PSV叠加压力偏差修正(该压力偏差分修正实际未应用),与最大允许负荷设定值PSB取小后再减去在限压切初压模式切换失败下的附加偏置即生成有效负荷设定值PSW.若超出负荷限制,负荷限制有效BEGRIE信号发出,闭锁外部负荷设定. 1.2.2 负荷调节回路分析 负荷调节回路是一个带前馈的调节系统.前馈有两个：一是负荷前馈,有效负荷设定值PSW乘以前馈增益KPS后,直接加到调节器的出口,目的是提高变负荷调节的响应速度,加快对电网负荷需求的响应.二是一次调频前馈,该前馈由常规受上下限幅的一次调频分量和一次调频超驰部分取大值而得.一次调频超驰部分在机组并网时始终有效,目的是出现频率大幅偏差后不论一次调频投入与否汽机均超驰调节动作,以消除电网频率偏差.有效负荷设定值PSW与实际负荷PEL的偏差再加上一次调频分量PSF580作为调节器的输入,经过调节器PI运算、双向限幅后输出与负荷和频率限制前馈叠加生成负荷调节器NPR的最终输出指令YNPR.YNPR直接被送至进汽设定值形成OSB功能页中的主小选（MIN）功能页的输入端汽轮机开环控制系统DTS. 主调输出 图1－3 负荷调节回路原理图 1.2.3 带负荷运行时不同控制方式间的无扰切换 在前面转速调节回路分析一节中已讲过,由于汽轮机的静态特性决定了功率和频率（转速）存在线性关系,转速和负荷实际上是一个被调量,因此转速和负荷控制可以共用一个PI结构的调节器.也正由于上述原因,在机组带负荷后,机组负荷可由运行人员决定是通过转速调节器,还是通过负荷调节器进行负荷调节.另外,DEH也会检测机组的运行状态,发现机组甩负荷、发电机与电网解列等工况时会将负荷调节自动切至转速调节器. 1）并网瞬间分析 汽轮机自启动程控允许走步的一个条件就是转速/负荷调节器处于负荷控制方式,即冲转前LBPR＝1,因此机组同期并列完成后,当电网主开关一闭合LSE,机组即刻进入负荷调节器发挥作用的负荷控制阶段.此时NPR中的主要信号状态如下： ·机组在负荷调节器作用下带负荷运行LBPR（C1）＝1 ·机组不在转速调节器作用下带负荷运行LBNP（C2）＝0 ·机组处于负荷操作方式LB＝1,即机组并网同时（发电机出口开关和电网开关都处于合闸位）DEH在负荷调节器作用下带负荷运行LBPR＝1 ·负荷操作方式下没有发生负荷中断,C10＝1 正是由于C10＝1,将转速/负荷PI调节器的输入偏差从转速偏差回路切至调频回路,同时将有效负荷设定PSW回路接通,使PI调节器的输入偏差为PSW－PEL,调节器转为负荷控制.此时的目标负荷设定值PS＝PSMIN＝15%PNOM,机组逐渐把负荷升至目标负荷.在升至最小负荷设定值期间,转速设定值为同期转速NS,该值经电气侧在并网前同期转速升/降调整至并网转速,正常并网时为正向并网,即具体并网转速值为略大于额定转速3000r,.直到机组负荷大于最小负荷设定值 后,目标转速设为3000r/min. 2）运行人员在OM从负荷控制LBPR切至转速控制LBNR的分析 转速/负荷调节器有效（NPRIE＝1）,运行人员在OM上通过负荷运行方式“LOAD OP MODE”预选块,可以选择不同的机组带负荷运行方式,选择1是转速控制方式LBNRB＝1,选择2是负荷控制方式LBPNB＝1. 机组并网后,正常都是在负荷调节器作用下带负荷运行（LBPR＝1）.出现某些情况,需要转换成在转速调节器作用下带负荷运行（LBNP＝1）时,NPR中的主要信号状态如下： ·机组不在负荷调节器作用下带负荷运行LBPR（C1）＝0 ·机组在转速调节器作用下带负荷运行LBNP（C2）＝1 ·机组退出负荷控制,LB＝0（主要原因是C1＝0） ·C10＝0（主要原因是LB＝0） 上述开关信号状态的转变,最主要由于C10开关信号从“1”置为“0”后,转速/负荷调节器的输入端切回转速控制回路.只是此时的PI调节器的输入端不同于转速控制时的转速偏差,而是先把转速偏差乘以不等率转换成负荷设定值后再减去实际负荷成为负荷偏差：?＝（NSV－NT）×K4－PEL,从而达到负荷控制的目的.此时的控制原理如图1-4. 图1-4 转速调节器作用下带负荷运行（LBNP＝1）的原理图为了实现两种负荷控制方式间的无扰切换,NPR中引入了SVNS和SVPS.正常运行时,SVNS＝3000r/min,SVPS＝PEL－PSF,切至转速控制方式后SVNS＝NT＋PEL×K,SVPS＝0. 其中NT为切换瞬间的机组实际转速； PEL为切换瞬间的机组实际出力； K为转速不等率,K＝0.15； PSF为一次调频分量 图1-5 从负荷控制LBPR切至转速控制LBNR瞬间的回路图图1-5描述的就是切换开始,设置命令SB发出后瞬间,控制回路为实现无扰切换所采取的措施.此时DEH发出脉冲信号,设置命令SB置为1,因此在转速设定值功能页中,目标转速NS＝SVNS,且速率限制块此时处于快速跟踪状态,无延时的把NS值输出成为NSV.而从上图可知,在切换瞬间,SVPS＝NT＋PEL×K,所以NSV ＝NS＝SVPS＝NT＋PEL×K.此时PI控制器的输入偏差为： ?＝（NSV－NT）×K4－PEL ＝（NT＋PEL×K－NT）×K－PEL ＝0. 而SB＝1的时候,转速/负荷调节器处于快速跟踪状态,调节器的输出 SV＝YPI＋K×（K4×?）＝YPI＋K×K4×0＝YPI 切换前后,控制器的输出没有改变,所以切换是无扰的. 等到切换的脉冲消失,SVNS恢复成正常值,SVNS＝3000 r/min,但NSV保持了切换瞬间将功率折算成频差的转速设定值,直到运行人员再次输入目标转速值.操作员设高转速设定值,升负荷,反之降负荷. 3）运行人员在OM从转速控制LBNR切至负荷控制LBPR的分析 运行人员在OM上发出切换至负荷控制的切换命令时,LBPRB＝1,NPR中的主要信号如下： ·机组在负荷调节器作用下带负荷运行LBPR（C1）＝1 ·机组不在转速调节器作用下带负荷运行LBNP（C2）＝0 ·机组负荷控制,LB＝1 ·C10＝1 上述开关信号状态的转变,使机组恢复到负荷调节器作用下带负荷运行（LBPP＝1）.运行人员通过手动设定目标负荷来调整机组出力.此时的调节器的回路如图1-6. 图1-6 从转速控制LBNR切回负荷控制LBPR时的控制原理图由于机组在转速调节器带负荷运行时,一次调频的作用是被切除的,而转回负荷调节器带负荷运行时,一次调频限制回路立即投入,为了消除切换瞬间的负荷设定值的扰动,因此负荷设定值在切换瞬间需要扣除一次调频分量.因此SVPS 此时等于PEL－PSF.切换瞬间发出设置命令SB＝1,在目标负荷设定功能页中,PSV快速跟踪PS,PSV＝PS＝SVPS＝PEL－PSF,并保存在设定值贮存器功能页中.而C10＝1,使得PI调节器的输入端从转速偏差切回负荷偏差.此时PI调节器的输入端的偏差： Δ＝SVPS－PEL＋PSF ＝(PEL－PSF－PEL)＋PSF ＝0 SB＝1,使得PI调节器处于快速跟踪状态： SV＝YPI＋K×Δ ＝YPI 所以切换时是无扰动的. 1.2.4 一次调频回路分析 随着大容量机组在电网中比例不断增加和用户对电能质量要求的提高,电网频率稳定性问题越来越被重视.并网机组的故障跳闸,会对电网频率产生较大的冲击,电网调度系统以及自动发电控制（AGC）调节的滞后性将无法满足电网稳定运行的要求.入网机组一次调频功能的有效投入,则可以弥补这一不足.因此目前并网机组基本上都要求投入一次调频.SIEMENS型汽轮机DEH的一次调频提供了一次调频组件和一次调频限制组件,前者用于满足机组对电网频率偏差的弥补,后者则在于保护汽轮机,限制调频的幅度；前者由运行人员通过OM进行投切,后者是始终有效的. 一次调频由运行人员手动投切,并且只有机组处于负荷控制方式下（LB＝1）才有效.当退出负荷控制方式时,一次调频会自动失效.由于实际中的频率是很难稳定的,为了避免一次调频不断动作,因此对一次调频做了死区,死区一般是两转. 但转速偏离额定转速（NNOM＝3000r/min）两转以上,转速的偏差值（Δ＝NSV－NT）乘上不等率,将频差信号转换成相应需要调整的负荷量以调节器前馈的方式叠加到负荷偏差中,并通过转速调节器的比例前馈部件KDN直接作用于PI调节器输出.当电网频率下降,并网的汽轮发电机组实际转速低于额定转速,所以根据频差计算出的一次调频负荷分量是一个正的数值,即意味着机组需要加负荷.反之频率升高,调频风量为负值,说明供大小于求,需要减少机组出力. 图1-7 一次调频特性曲线 2）一次调频限制及超驰 一次调频限制的目的是在电网出现大频率偏差时,限制DEH的调频的幅度,从而保护汽轮机.因此一次调频限制的死区大于一次调频的死区,所以在机组正常调频时,频率限制不会启动.只有频率偏差过大时,超出了一次调频限制的死区,频率限制开始发挥功能.此时频差信号成为一个固定值,以此来限制一次调频过调的问题.西门子机型设计逻辑带有一次调频超驰功能,在并网情况下,即使一次调频不投入,网频偏差超过0.5HZ时,该超驰环节动作,超驰调节汽机进汽量. 1.3 机组甩负荷时的汽轮机控制 由于发电机发出的电能是通过电网输送给用户.因此在机组正常运行时,如果发电机出口开关或升压站的电网开关突然跳闸,或电网输电突然中断,都将引起汽轮发电机组甩负荷.由于此时汽轮机的输入能量远大于其输出能量,两者能量的不平衡必将引起汽轮机转速飞升.为了防止汽轮机超速,所有的DEH都设有防超速的安保系统.传统的以西屋机为代表的DEH系统一般都设有OPC回路,待汽轮机转速升至3090r/min引起OPC动作后,调门的EH油压泄去,调门快速关闭,从而达到防止汽轮机超速的目的.而西门子型DEH则采用与此完全不同的方式,它通过对机组甩负荷的识别,快关调门后,将机组从负荷控制切为转速控制,既预防了汽轮机超速,又能在转速稳定后,维持汽轮机空负荷或带厂用电运行. 1.3.1甩负荷识别LAW 甩负荷识别功能页LAW把甩负荷分为两种方式, 第一种方式是瞬时负荷中断KU（所谓的短甩负荷）,机组的功率信号出现瞬时降低的负荷量超过甩负荷识别极限值GPLSP（瞬间降低功率值约为额定功率的40％）,即可认为机组发生瞬时负荷中断KU. 第二种方式是长甩负荷LAW,同时满足以下四个条件触发短甩负荷KU且延时2S后触发5S定宽脉冲长甩负荷LAW信号： A、在发电机出口开关和主变高压侧开关闭合后延时3S内 B、实际负荷低于两倍厂用电负荷的限值GP2EB C、实际负荷高于逆功率值GPNEG D、有效负荷设定值PSW－实际负荷PEL的差值大于两倍厂用电负荷的限值GP2EB 瞬时负荷中断信号KU为150ms定宽脉冲,该信号发出后,会快速关闭调门（KU 并不直接用于调门快关,调门快关是由调门阀位和阀位指令偏差过大触发的,有关调门的快关功能见阀门管理一节）,减少汽轮机的输入能量,尽量降低汽轮机转速可能的飞升量.但为了避免在短时间内多次发生KU中断,导致调门频繁开关,KU信号触发后发7S定宽脉冲闭锁RS触发器复位端为1.长甩负荷LAW触发后会切换机组运行方式为转速控制器带负荷运行,按照负荷-转速的对应关系,由操作员设置目标转速从而达到控制功率的目的. 1.3.2 甩负荷后的DEH控制分析 1）瞬时负荷中断ku后的分析 无论因何种原因（包括发电机出口开关或升压站电网开关跳闸）导致机组瞬时负荷中断,转速/负荷调节器NPR功能页中的C10开关量都将置0,即C10＝0,导致NPR处于转速控制回路.此时的控制原理如图1-8. 图1-8 负荷瞬时中断后的控制原理 此时PI的输入端偏差：?＝转速设定值－NT－PEL. 根据甩负荷前的控制方式,转速设定值回路略有不同,如果当时带负荷运行（LB＝1）,C18＝0,则转速设定值＝NSV.NSV根据当时的机组功率又有所不同,若实际功率小于最小负荷时,NSV＝3009r/min（同期转速）；若大于最小负荷,NSV ＝3000r/min.甩负荷前,如果机组不在带负荷运行方式（LB＝0）,C18＝1,则转速设定值回路切至NNOM.总之,瞬时负荷中断后,转速/负荷调节器的转速控制回路起作用,转速设定值为额定转速NNOM或同期转速NSYNC. 由于甩负荷,实际转速肯定会有所上升,而且不可能出现逆功率,因此PI调节器的输入偏差为负值,PI调节器在负偏差的作用下,输出快速减到零.而调门 的阀位控制回路会作用使其快速关闭.在调节和硬件回路双管作用下,确保机组甩负荷后调门能迅速关闭,机组转速不超速. 在负荷瞬时中断KU发出后,在甩负荷识别时间内,NPR回路不会发生任何切换,也不触发设置命令（SB＝0）,因此在甩负荷识别LAW发出前若KU信号消失,则C10＝1,NPR的控制回路切回原工况.所有的回路和设定值都不变. 2）甩负荷LAW后的分析 甩负荷信号LAW是电网脱扣,机组带以转速控制器带负荷运行的方式带厂用电运行.甩负荷前期的DEH处理就是负荷瞬时中断后所做的处理.唯一的区别在于,甩负荷LAW认为负荷已中断不可能恢复,因此在甩负荷识别时间2S过后,发出甩负荷信号LAW后,NPR调节器会发生切换,发出设置命令（SB＝1）,NPR成为在转速调节器作用下的带负荷运行（LBNR＝1）. 此时NPR调节器控制根据转速偏差换算得出的目标负荷与实际负荷的偏差.换言之,在电网故障消除后,DEH不会自动恢复到事故前工况,只能维持机组在LAW后的状态.若机组未与电网解列,运行人员可以通过设定目标转速来改变机组出力.设高目标转速,升负荷,否则降出力. 在机组与电网并上网以后可以在OM切换带负荷运行方式,将DEH切至在负荷调节器作用下带负荷运行（LBPR＝1）,重新设置目标负荷来恢复机组出力. 1.4 主蒸汽压力控制 1.4.1 主汽压力实际值PFD 主蒸汽压力的左右侧两组六个实际值PFD1-6直接读入汽轮机调节器,在正常运行中,每组信号三取中,然后两组三取中信号再经过取小得出主汽压力实际值PFD输出到主蒸汽压力设定值子模块FDS、主蒸汽压力调节器子模块FDPR和机组协调器BLE,并显示在OM上. 模块会监视每组三个主蒸汽压力实际值是否失效或偏差过大,并将失效信息输出到OM系统.一个实际值失效或偏差过大,选用剩下两个值的大值输出；两个实际值值失效,选用未失效实际值；三个实际值均失效,选用替代值SV. 1.4.2 主汽压力设定值FDS 正常情况下,主汽压力设定值FDS来自机组协调BLE的滑压曲线,并在DEH 的OM上.如果压力设定值信号传递有故障,那么FDSFG＝0,C1＝0,使最后从DCS 的协调传递过来的主汽压力设定值被保存,同时在OM上显示主汽压力设定值故障信息STFDSX. 主汽压力设定值FDS经过设定值调节器的速率限制后形成延时的主汽压力设定值FDSV,FDSV也显示在OM.主汽压力设定值变化的速率由参数FDSVG决定. 延时主汽压力设定值FDSV减去主汽压力实际值就成为主汽压力控制偏差FDXW,并输出到限制压力/初始压力切换子模块GDVD和负荷设定值子模块PS中. 延时主汽压力设定值FDSV叠加上限压方式设定值偏差DGD成为修正过的延时主汽压力设定值FDSVK,应用于主汽压力调节器子模块FDPR. 1.4.3 主汽压力调节器FDPR 主汽压力调节器是一个PI型调节器,其输入偏差是修正的延时主汽设定值减去实际压力即Δ＝FDSVK－PFD.PI的输出指令经过高、低幅限制后,输出YFDPR 到设定值形成OSB功能页. 调节器输出的上限是校正过的主汽压力PFDK的函数.下限则取决于发电机 出口开关和电网开关的合闸信号GLSE.机组并网前,GLSE＝0,限制值是YFDPG1；并网后,转换到限值2 YFDPG2. 主汽压力调节器无效时,调节器快速跟踪.跟踪值SV＝YR＋K×（PFD－FDSVX）,YR是OSB功能页的中央小选功能页输出值.这使主汽压力调节器有效的断开作用.但主汽压力一旦低于允许值之下,控制偏差Δ就是负的.主汽压力调节器立刻有效,并适当关闭调门,使压力不再下降. 1.4.4 限压/初压模式及两者间的切换分析 取决于电厂机组的运行模式,主汽压力调节器可以选用压力限制控制方式或初始压力控制方式.在压力限制模式中,汽机侧调整机组负荷,锅炉跟随调节主汽压力.此时压力调节器是无效的,它快速跟踪进汽设定值OSB的输出YR,随时处于备用状态,一旦主汽压力和压力设定值偏差过大时,压力调节器即可投入作用,关小调门,维持机前压力.而在初压模式中,锅炉侧调节机组负荷,汽轮机跟随调节主汽压力.此时压力调节器发挥作用.限压/初压方式可以通过OM系统手动执行. 1）限压方式（GDE） DEH侧投入限压方式条件包括: 1.机组退出负荷控制（LB＝0）; 2.运行人员在OM上手动切换; 3.执行汽轮机停机的程控指令; 4.DCS侧限压方式请求.其中DCS侧限压方式请求包括: a.DEH来汽机在限压方式,此项为DEH侧投限压方式后选择DCS侧预选块在限压方式; b.高旁未全关,且高旁不在B方式; c.锅炉主控投自动. 限压方式下有效的调节器是负荷调节器,压力调节器处于跟踪方式.压力调节器输出Y： Y=YP+YI YP:调节器比例部分,YP=XD*FDPRKP; XD:控制偏差,XD=X-W; X:主汽压力实际值PFD; W:主汽压力设定值,GDE=1时,W=FDSV+DGD DGD:压力偏置,内置值为-10bar; YI:积分部分, S=1,YI=SV+DY;不在初压模式,且主汽压力控制器小选未选中,此时S=1 DY:设定值偏置,DY=XD*XDK,上/下限幅,上限DU=0.08,下限DL=0.002, 0.08=16*XD,即XD=0.005,即主汽压力PFD比压力设定值FDSV小8.65bar以内达上限DU,小10.03375bar以上达下限DL. 由上式可见,DGD是在限压方式下,为了保证主汽压力调节器不启作用而在主汽压力设定值上附加的偏置值. 若主汽压力实际值与主汽压力设定值偏差超过附加偏置值-DGD,主汽压力调节器积分部分设定值偏置达下限DL 0.002,此时为防止主汽压力下跌过大,主汽压力调节器将启作用,直到调节主汽压力恢复至与压力设定值偏差小于-DGD,负荷调节器重新启作用,在这种状态下限压/初压方式不会自动切换. 为了避免因压力偏差过大导致主汽压力调节器启作用,在限压/初压方式切换GDVD功能页中还设有压力偏差监视回路.一旦实际压力PFD和延时主汽压力设 定值FDSV之间的差值FDXW小于压力限值GWGDER（内置值为-8bar）,DEH在OM 发出“达到限值压力”（Limit Press Reached）报警,同时报警GDER信号送至负荷设定PS功能页中,闭锁负荷设定值的上升,避免主汽压力继续下降. 2）初压方式（VDE） DEH侧投入初压方式条件包括: 1.运行人员在OM上手动切换; 2.汽轮机顺控第34步,高旁全关后,自动投入初压方式; 3.DCS侧初压方式请求.其中DCS侧初压方式请求包括: a.锅炉主控在手动方式且高旁全关; b.锅炉RUN BACK且高旁全关; c.DEH来汽机在初压方式且高旁全关,此项为DEH侧投初压方式,预选DCS侧预选块在初压方式,同时切除锅炉主控自动; 4.高旁不在B方式且此时在高旁全关5S脉冲内. 限压切换至初压时,压力调节器回路由DGD偏置切换至0,设定值偏置DY达下限DL,而同时负荷调节器附加DVD＝20.8MW的正偏置.DVD被送至转速/负荷调节器NPR的负荷设定值形成回路中.负荷调节器的输入偏差： Δ＝PSW＋DVD－PEL. 由于DVD偏差的存在,负荷调节器的输出上升,直至达到YU上限, YU＝YR+PIRDY-N410-KPS2Y.中央小选模块选中压力调节器的输出,压力调节器有效.OSB中发出压力调节器有效信号FDPRIE,并送至负荷设定值PS功能页,负荷设定值开始跟踪实际负荷. 1.5 保护高压叶片的限制调节器 汽轮机的高压叶片作用在高温高压环境中,除承受巨大的离心力外,还要承受热应力.因此SIEMENS DEH的调节器中专门设置了保护高压叶片的高压叶片温度限制调节器和高压叶片压力限制调节器.在高压叶片区域的温度或压力测点监视到汽轮机可能存在风险时,调节器发挥作用,开始调整高、中压调门的开度来改变高压缸的进汽量或进汽压力,从而保证叶片安全.这两个调节器由汽轮机自启动程控在第三步中投入. 1.5.1 高排温度限制调节器HATR 在机组启动、甩负荷或其它异常工况下,由于高压缸进汽量的减少,导致高压缸未几级叶片在高速旋转下摩擦产生的高温得不到有效的冷却,叶片可能产生超出许用范围的热应力和差胀,为此DEH专门设置了高排温度限制调节器,通过限制中调门的开度来增加高压缸的进汽量,从而避免高压缸长叶片区域的蒸汽温度超过最大许可值. 高排温度限制调节器是一个PI调节器.DEH用高压缸（12级后）的蒸汽温度MAA50CT015/016/017表示长叶片温度；用高压内缸壁温MAA50CT011/012/013代表高压转子温度,转子温度和叶片温度的温差再乘以－1作为调节器的输入偏差.调节器的输出值经双向限幅,调节器的输出YHATR始终大于零,送至进汽设定值形成功能页OSB.当叶片温度升高,偏差增大,限制调节器的输出YHATR为正.OSB 在送给中压调门的指令中减去YHATR,从而关小中压调门,达到增加高压缸进汽的目的.而且OM 上的HP EXT TEMP CTRL ACT[HATRIE]灯亮.高压叶片和转子的温差为负时,由于调节器输出限幅的作用,YHATR＝0,不对中调门进行限制. 在以下情况下,高排温度限制调节器处于跟踪状态,保持当前值. ·限压方式下（GDE）,主汽压力调节器有效FDPRIE ·汽轮机启动装置有效TABIE,即TAB起作用时 ·高排温度限制调节器无效 YHATR值等于零,或者运行人员在OM手动退出调节器的投入子环都将使高排温度限制调节器无效.此时OM上的HP EXT TEMP CTRL ACT[HATRIE]灯不亮,YHATR 值强制为0. 叶片温度与转子温度的差值还用于高排温度保护： ?>-15,报警,关高调门切高压缸,开高排通风阀； ?>-10,警告； ?>0,ETS动作,汽轮机跳闸. 高压缸切除后,只有机组负荷大于100MW且高压叶片温度小于515℃两个条件都满足,自动投入SGC OPEN HP－TURB的程控,恢复高压缸进汽运行. 图1-9 高压转子温度与高压叶片温度的限制曲线 1.5.2 高压叶片压力限制调节器HBDR 机组带旁路启动时,在冲转初期随着高调门打开,蒸汽进入汽机与高压转子接触.初期由于蒸汽温度高于汽机金属部件温度,因此蒸汽遇冷凝结会产生强烈的热交换.而饱和蒸汽温度取决于蒸汽压力.因此当高压缸排汽压力比较高时,其相应的饱和蒸汽温度也高就会导致受监视的部件中产生不允许的温度梯度（温差）.为此需要对高压叶片压力进行限制,限制汽机启动初期（冲转、暖机前）的高调门阀位. 高压叶片压力限制调节器也是PI结构,它是高压汽缸部件平均温度和许用温差的函数,随着温度的升高,它的介入逐渐减少.高压叶片压力限制调节器工作时,将对高调门的指令进行限制,汽机升速所需的动力只能依靠中调门的开启获得.而高压蒸汽被高调门节流,高压叶片就不会因鼓风作用而遭受过度的温度提升.该调节器在汽机自启动顺控第三步投入,在汽机转速超过402r/min时退出.退出后,调节器的输出值始终是110％,不会对高调门进行限制. 1.6 汽轮机调门的控制与管理 DEH要实现转速、负荷或压力的控制,最终都是通过调整调门的开度来实现的.因此汽轮机调门的控制和管理,尤其是调门开度指令的形成是DEH调节器的 另一个关键所在. 1.6.1设定值的形成OSB 所谓设定值的形成,是指调门开度指令的形成.它将来自转速/负荷调节器的输出YNPR、压力调节器的输出YFDPR以及启动装置TAB经函数转换的输出这三个输出指令进行小选,作为调门开度指令去控制调门.将各调节器的输出指令进行小选的目的是为了保证安全,这样即使某个调节器失灵也能确保高、中压调门不会不可控的开大.输出指令最小的控制器被小选模块选种后,DEH认为该调节器处于有效状态,并在OM上显示相关信息（调节器有效的指示灯亮）. OSB输出的指令YR与高压叶片压力限制调节器的输出取小后成为高压调门的设定值.YR减去高排温度限制调节器的输出YHATR后成为中压调门的设定值.各调门的设定值再经过调门通流特性的线性化处理后形成调门的开度指令. 图1-10 调门通流特性 如图1-10所示,调门开度与其蒸汽通流能力是非线性的：在低开度阶段,通流能力的变化梯度较大；而调门接近全开时,开度变化对蒸汽通流的影响较小.如果不对调门的通流特性进行线性化处理,那么在不同的开度下,每单位开度的指令发出后,所引起的蒸汽流量变化都是不同的,这不利于调节系统的控制.为此,需将调门通流特性进行线性化处理,即对调门的开度指令进行处理.调门小开度时,指令的修正系数较小,反之修正系数较大.通过修正,使每个单位的指令与调门通流能力的变化存在一定的线性关系,有利于调节系统的控制. 图1-11 调门通流特性线性化处理的修正系数曲线调门指令生成后还要与调门的阀位限制进行取小后才形成最终的调门的开 度指令.阀位限值作用于每个阀位控制器,这样对每个阀门设定值进行限制,此作 1.6.2 高调门阀位控调节器FDR 高调门的阀位调节器是P型结构,它根据DEH给出的调门开度指令来控制调 门开度,从而确保进入汽轮机的蒸汽能满足用户的各种要求如转速、负荷控制以 及主汽压力的调整等. 为了提高调门的可靠性和安全性,在阀位调节器中采取了多种手段：第一是 把调节器的输出处理成两个独立的指令分别送到伺服阀的两个操作线圈,同时对 两个指令的通道进行监视.二是,由于某种原因导致阀位指令消失或失电后,为防 止调门失控,因此在调门的液压控回路设置了一个偏置信号会使调门一直朝关闭 的方向动作.在正常工况下,需要对这个偏置进行补偿,因此在阀位控制器输出指 令的基础上叠加一个所谓的运行点FD1AP.另外,在机组稳定运行时,调门可能长 期处在某个位置不变,容易卡涉,为此在阀位指令上增加了一个高频信号.使调门 时时刻刻都在做松动试验,以此抵消调门粘性摩擦造成的影响. 当汽轮机甩负荷时,汽轮机的调门必须快速关闭以防超速.此时利用正常的 通过调节器的输出来动作伺服阀使调门关闭,是无法满足快速关闭的要求.为此 梯形图逻辑基本概念 收藏此信息打印该信息添加：用户发布来源：未知 接触点(Contacts) 梯形图逻辑编程法乃是一种仿控制系统常用的电工电路图演变出来的编程语言。一个电路控制系统的基本的目的乃是决定在某种情况下电路的各种负载是否应该被开通或被关闭。所以如要了解梯形图线路, 应该记住电路的流动概念- 当电流能流动到一个负载时它将被开通, 而当电流不能流动到一个负载时它将被关断。 梯形图的最基本元素是个"接触点" (contact) 。接触点只有两种状态: 开路或闭路。开路时电流将无法流过此接触点,但是闭路时电流将能通过它流向下一个元素。最简单的接触点是需要外力(比如人的手指)才可以改变状态的开关。限位开关则是被安置在移动机械设备不同位置的小开关, 当机械设备移动时便会将相应地点的限位开关设为开路或闭路状态。 如果接触点被连接到负载并且接触是闭路, 那负载将被启动。以下简单的例子可以大体说明基本的梯形图编程法: 如上图所示, 在左边的垂直线是"电源" 线, 电流必须流经"按钮1" 以开动负载"灯泡" 。(实际上, 在负载的右端那里应该有一条垂直线以让电流程回返到电源的负端, 但为了简化线路图起见则被省略了) 。现在, 如果您不是直接地将电源通过" 按钮1"开关然后接到灯负载"灯泡" 上, 而是将开关" 按钮1"连接到PLC's 开关量输入, 并且将"灯泡"连接到PLC's 开关量输出, 然后在PLC内编入上述梯形图程序, 那效果将是完全一样的。当然如果这只是您想要做的唯一控制那是没有必要使用PLC。我们接下来将看见PLC 能怎样简化复杂的电路。 注意: 显示在上述图内的接触点"按钮1" 被称为一个"常开" ( Normally-open N.O.) 接触. 现在, 比如说如果有必要使用3 个开关一起控制一个灯泡。如果要点亮灯泡, 那一个总开关"Master" 必须打开, 而两个控制开关"controlsw1" 和"controlsw2" 其中一个必须闭路s pecialfn.htm#2而另一个必须为开路。(想象您家里的三向开关您就会有点概念) 。我们能将所有3 个开关都连到PLC 的3 个开关量输入, 然后将负载“lamp” 连接到PLC的一个开关量输出。我们能写以下梯形图程序以执行这项操作: 图中的接触点如果有一"/" 横跨其身那是一种常闭(N.C.) 接触点. NC 接触点乃是负逻辑, 也就是说, 如果该输入在没有被启动时其接触点是在闭路状态，而当该输入启动时其接触点却反而是开路。 因此在上述梯形图里, 如"Master" 和"controlSW1"输入被启动但"controlSW2输入却没有被启动, 电流将从电源流过"Master", "controlSW1"，及"controlSW2" （既然“ control SW2” 没有被启动，因此其N.C. 接触点乃是处于闭路状态）而启动“lamp”。 另一方面, 如果"controlSW1" 没有被启动, 而"controlSW2" 被启动, “lamp”还是会被启动,因为电流能流通过"Master", 然后通过并联的分支线路, 通过N.C. 的"controlSW1" 和N. O.的"controlSW2" 。另一方面，如"controlSW1" 和"controlSW2" 同时被启动, 那“la mp” 则会被关断。 注: 如图所示, 虽然"controlSW1" 开关只被连接到1个PLC的硬体输入, 但却在梯形图出现了两次。如果您不用PLC 而是作实际的电工接线, 那在上述电路的"controlSW1" 和"c ontrolSW2" 将必须是多极式和同时拥有常开及常闭的物理接触点。但如果您使用PLC, 那 锅炉FSSS功能逻辑图 1 引言 炉膛安全监控系统（Furnace Safeguard Supervisory System，简称FSSS），也称燃烧器管理系统（Burner Management System，简称BMS），是现代大型火力发电机组锅炉必须具备的一种监控系统。它能在锅炉正常工作和启动等各种运行方式下，连续密切地监视燃烧系统的大量参数与状态，不断进行逻辑判断和运算，通过各种联锁装置使燃烧设备严格按照既定的合理程序完成必要的操作，防止爆炸性的燃料和空气混合物在锅炉的任何部分积聚，以保证操作人员和锅炉燃烧系统的安全。设计FSSS，应保证其组成和功能的完整性、逻辑的合理性。 2 FSSS的设计组成 FSSS的设计组成如图1所示。 图1 FSSS设计组成框图 1）主控柜：包括逻辑控制主机、附件及电源系统。工作时，监视FSSS各设备参数与状态，进行逻辑判断，发出运作指令。 2）火检柜：安装火焰检测器信号放大处理部分元件。 3）就地点火控制柜：是实现对锅炉点火设备进行顺序动作的逻辑控制部分。通过远程/就地操作方式的切换，可实现控制点火设备的自动点火，也可实现对点火设备的单步操作。它主要控制的就地点火设备包括高能点火装置、组合燃烧装置及油角快速关断阀等。 4）冷却风机控制柜：安装一用一备冷却风机的电气控制元件，火检冷却风机的 控制由其完成。 5）炉膛压力开关柜：安装炉膛压力开关，向主控柜发出压力高低报警信号。6）CRT终端显示系统：计算机、CRT触摸屏、通讯接口和电缆。 3 FSSS的基本功能 FSSS的基本功能如图2所示。 图2 FSSS基本功能图 其基本功能分燃烧器控制系统和燃料安全系统两大部分，前者包括锅炉点火、油层投入和风粉系统设备启停；后者包括炉膛吹扫、炉膛火焰检测及主燃料跳闸。 各子功能说明如下： 3.1 锅炉点火 目前中大容量锅炉点火方式大致有以下三种，设计时应根据各燃烧器特点采取不同控制方案。 1）采用高能点火装置直接点燃轻油燃烧器，以轻油作为低负荷时的助燃燃料。每一只轻油燃烧器配置一只高能点火装置，煤粉燃烧器依靠轻油燃烧着火。 2）将具有高能点火装置的轻油点火器设置在每一只重油燃烧器和煤粉燃烧器的侧面，轻油点火器由高能点火装置来点燃，其火焰以一定角度与主燃烧器喷射轴线相交，以保证可靠地点燃主燃料（重油、煤粉）。 3）采用高能点火装置点燃轻油点火器，再由轻油点火器点燃其相应的重油燃烧器，重油燃烧器点燃相邻的燃烧器中煤粉，即煤粉着火能量是由重油燃烧器提供。 初学者的必须掌握的几个梯形图 1。启动、保持、停止电路 x1 x2 |--||---|/|-----(y1) | | | y1 | |--||- | 2.三相异步电机正反转控制电路 | | x0 x2 x1 y1 |--||--------|/|------|/|-------|/|-------(y0) 正转| | | y0 | |--||------ | | x1 x2 x0 y0 |--||--------|/|------|/|-------|/|-------(y1) 反转| | | y1 | |--||------ | 3.闪烁电路 x0 T1 |--||---|/|-----(To)k20 | | T0 |--||-----------(T1)k30 | | |-----(y0) 4.延时接通/断开电路 x0 |--||-----------------(T0)k90 | | y1 x0 |--||--------|/|------(T1)k30 | |--||--------|/|------(y1) | | | y1 | |--||------ | 初学者应懂得的知识 学习PLC，除了懂得理论，重要在实践，再进行一些实际的梯形图编写、程序下载、调试等操作,增加对PLC的感性认识，很快就可以掌握PLC这项技术了。开始阶段可以先学习一种品牌的PLC，因为所有的PLC原理都是差不多的，掌握了一种PLC其它的只要翻阅一下手册也就能上手使用了。 初学时可以编一些简单的梯形图，如触点的与、或、输出等，在PLC的机器里运行一下。成功了就会增加你学习的兴趣、和信心。然后再把PLC的主要功能逐个运用一次，比如高速计数器，可以用PLC本身的脉冲输出端接到高速计数器的输入端，下载编好的梯形图，打开变量观察窗口，运行程序，观察计数的值是否正确。经过了这样的实践，基本上知道PLC到底能做哪些事情了，在实际的工控应用中就能做到胸有成竹了。 1.基础电路知识，各种元器件的作用，电阻，电容，电感，电源，还有一些常见的集成电路（如：74HCT165）。要很明确的知道这些元器件在电路中所起的作用，能根据这些个特性设计出自己需要 常用仪表控制图形符号a 常用仪表、控制图形符号 根据国家行业标准HG20505-92《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》，参照GB2625-81国家标准、化工自控常用图形及文字代号如下。 一、图形符号 1、测量点 测量点（包括检出元件）是由过程设备或管道符号引到仪表圆圈的连接引线的起点，一般无特定的图形符号，如图1-2-1(a)所示。 (a) (b) 图1-2-1 测量点 若测量点位于设备中，当有必要标出测量点在过程设备中的位置时，可在引线的起点加一个直径为2 mm的小圆符号或加虚线，如图1-2-1（b）所示。必要时，检出元件或检出仪表可以用表1-2-2所列的图形符号表示。 2、连接线图形符号 仪表圆圈与过程测量点的连接引线，通用的仪表信号线和能源线的符号是 量 细实线。当有必要标注能源类别时，可采用相应的缩写标注在能源线符号之上。例如AS-014为0.14MPA的空气源，ES-24DC为24B的直流电源。 当通用的仪表信号线为细实线可能造成混淆时，通用信号线符号可在细实线上加斜短划线（斜短划线与细实线成45度角）。 仪表连接图形符号见表1-2-1。 表1-2-1 仪表连线符号表 3、 仪表图形符号 仪表图形符号是直径为 12mm （或10mm ）的细实线圆圈。仪表位号的字母或阿拉伯数字较多，圆圈内不能容纳时，可以断开。如图1-2-2（a ）。处理两个或多个变量，或处理一个变量但有多个功能的复式仪表，可用相切的仪表圆圈表示，如图1-2-2（b ）所示。当两个测量点引到一台复式仪表上而两个测量点在图纸上距离较远或不在同一图纸上，则分别用两个相切的实线圆圈和虚线圆圈表示，见图1-2-2（c ）所示。 （a ） (b) (c) 图1-2-2 仪表图形符号 分散控制系统（双称集散控制系统）仪表图形符号是直径为12mm （或10mm ）的细实线圆圈，外加与圆圈相切细实线方框，如图1-2-3（a ）所示。作为分散控制系统的计算机功能图形符号，是对角线长为12mm （或10mm ）的细实线六边形，如图1-2-3（b ）所示。分散控制系统内部连接的可编程逻辑控制器功能图形符号如图1-2-3（c ）所示，外四边形边长为12mm （或10mm ）。其他仪表或功能图形符号见表1-2-2。 （a ） (b) (c) 量 电气自动化技术网-电气技术-PLC- 学习PLC基本梯形图 1。启动、保持、停止电路 x1 x2 |--||---|/|-----(y1) | | | y1 | |--||- | 2.三相异步电机正反转控制电路 | | x0 x2 x1 y1 |--||--------|/|------|/|-------|/|-------(y0) 正转| | | y0 | |--||------ | | x1 x2 x0 y0 |--||--------|/|------|/|-------|/|-------(y1) 反转| | | y1 | |--||------ | 3.闪烁电路 x0 T1 |--||---|/|-----(To)k20 | | T0 |--||-----------(T1)k30 | | |-----(y0) 4.延时接通/断开电路 x0 |--||-----------------(T0)k90 | | y1 x0 |--||--------|/|------(T1)k30 | | t0 t1 |--||--------|/|------(y1) | | | y1 | |--||------ | 5. DF上升沿微分,DFI下降沿微分 概述 DF：当检测到输入触发信号的上升沿时，仅将触点闭合一个扫描周期。DFI：当检测到输入触发信号的下降沿时，仅将触点闭合一个扫描周期。程序示例 示例说明 在检测到 X0的上升沿（OFF→ON）时，Y0仅为 ON一个扫描周期。 在检测到 X1的下降沿（ON→OFF）时，Y1仅为 ON一个扫描周期。 描述 当触发信号状态从 OFF 状态到 ON状态变化时，DF 指令才执行并且输出仅接通一个扫描周期。 当触发信号状态从 ON状态到 OFF 状态变化时，DFI 指令才执行并且输出仅接通一个扫描周期。 若执行条件最初即为闭合，则 PLC接通电源，则不会产生输出。 编程时的注意事项 DF 和 DFI 指令的使用次数有限制，CX1-16R使用这两个指令的次数之和最多为 128 次。 6。微分指令的应用示例 如果采用微分指令编程，可以使程序调试更加简单。 自保持回路应用示例 使用微分指令可以保持输入信号。 7。交替回路应用示例 使用微分指令也可以构成一个交替变化回路，实现利用同一个输入信号切换进行保持或释放。 7、试着编绘简易梯形图：简易梯形图的编绘，一般以现有的电工原理图，根据其工作原理进行绘制，由浅入深，先求画出，再求简单明了，慢慢领会绘制梯形图心得。首先要理解电工原理图的工作原理，根据电工原理图的工作原理，再按PLC的要求进行绘制。应把握的 典型逻辑控制图例 随着现代科技的进步，社会的发展，单机容量不断提高，机组所需控制的设备和监测参数越来越多，自动化程度越来越高，手动控制已不能满足现代机组的控制要求，分散控制系统(DCS)已开始得到广泛应用。 DCS控制系统工程软件基本是由一些标准结构的软件模块即功能块组成，如与非门、函数块、PID调节块等，各基本单元简单而标准化，复杂功能的实现通过用标准基本单元的复杂连接而完成，这使得DCS环境下的控制系统具有可任意组态的特点。但因现代火电机组单机容量大，控制参数多，由功能块搭接的控制回路较为复杂，给电厂热控维护人员及时进行事故分析带来不便，或容易造成故障。为此，如何既能满足电厂设备的复杂性控制要求，又能保证维护人员对控制逻辑一目了然，是各个DCS厂家发展和提高的目标。 1 典型逻辑控制图例的必要性 在单元机组控制设备中，电机、阀门等设备一般较多，且逻辑控制模式基本相同，所不 同的是联锁保护、启动条件等外在因素，因此，这些设备的逻辑控制可采用典型逻辑图例的控制方法，即固化一个逻辑图，将外在限制条件分别添加后即可形成不同的设备控制，可极大地节省工程人员的重复劳动。 OV A TION控制系统为美国西屋公司产品，其前身为WDPF控制系统，在河北省南部电网的电厂有应用，但因其逻辑控制界面为梯形图，在设计和检查方面都有诸多不便且容易出错。新推出的OV A TION控制系统则采用了功能块的搭接模式，不仅简化了设计，减少了工程人员的工作量，更为电厂维护人员的事故分析、逻辑检查提供了便利条件。 2 典型逻辑控制图例的分析 OV A TION控制系统中对典型逻辑图例的设计可分为手操键盘、启停允许、启停请求、 启停命令和故障报警5部分，下面逐项进行分析。 2.1 手操键盘 现代电厂自动化程度均较高，但手动操作必不可少。OV A TION系统典型逻辑控制中，均配备有手操键盘，该手操键盘包括8个手操键PK1～PK8。其中PK1、PK2分别用于设备的启、停，但选中该键后必须经PK8确认才有效，这样有利于防止操作员的误操作；PK7为当设备启、停出现故障时，画面设备颜色变黄，设备不允许启动，待设备故障消除后，用此键确认恢复原态，以便重新操作；PK6为设备跳闸后的确认，便于再次启动；PK5作用比较特殊，因有些设备的停止具有条件限制，当出现紧急情况需停止设备时，正常停止PK2键可能不起作用，此时可采用PK5键跨过限制条件强制执行，保护机组或设备不受大的损坏；PK3、PK4键为请求备用和解除备用请求键，一般用于2台或3台相同的电机设备，便于运行电机出力不够或故障停后，备用电机联启，保证机组稳定运行。在阀门设备中一般不使用PK3、PK4键。 2.2 启停允许 启允许包括以下4项条件。 a.设备本身启动所需条件限制一般设备的启动都具有条件限制，尤其电机等大的动力设备，如轴承温度、水位、压力、电气保护等，这些条件不满足，不允许设备启动。 b.联锁停命令限制当所需启动设备有联锁停命令时，如果强制启动，很可能造成关联设备损坏或受影响，因此，停命令存在，亦不允许设备的启动。 重庆电力高等专科学校 控制系统逻辑图分析报告 专业：工业热工控制技术 班级：热控0812班 学号：31号 姓名：王海光 指导教师：向贤兵、曾蓉 重庆电力高等专科学校动力工程系 二〇一一年五月 重庆电力高等专科学校《课程设计》任务书 课程名称：控制系统逻辑图分析 教研室：控制工程指导教师：曾蓉向贤兵 说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送实践部一份。 2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。 目录 0.前言 (1) 1.火电厂协调控制系统分析 (1) 1.1协调控制系统的任务 (1) 1.2对象的动态特性 (1) 1.3控制原理逻辑图分析 (3) 2.火电厂汽包炉给水控制系统分析 (7) 2.1给水控制系统的任务 (7) 2.2对象的动态特性 (7) 2.3控制系统原理逻辑图分析 (10) 3.火电厂汽温控制系统分析 (11) 3.1 气温系统的任务 (11) 3.2 对象的动态特性 (11) 3.3 控制原理逻辑图分析 (13) 4. FSSS控制逻辑图分析 (14) 参考文献 (17) 0.前言 广安发电厂机组简介： 广安发电厂设计规划总容量为240万千瓦，一期工程两台30千瓦燃煤机组分别于1999年10月28日和2000年2月7日建成投产。两台机组均采用美国贝利公司北京分公司研发的计算机集散OV A TION控制系统，自动化程度居国内同类型机组领先水平。公司坚持以效益为中心，以市场为导向，两个文明同步发展，取得显著成效。先后荣获"四川省文明单位"、"四川省园林式单位"、"四川省社会治安综合治理模范单位"等光荣称号。其环抱设施工程质量经国家环保总局、中国环境检测总站等检查验收，均为优良，各项环保指标均符合国家规定标准。 1.火电厂协调控制系统分析 1.1协调控制系统的任务 1.1.1接受电网中心调度所的负荷自动调度指令ADS、运行操作人员的负荷给定指令和电网频差信号△f，及时响应负荷请求，使机组具有一定的电网调峰、调频能力，适应电网负荷变化的需要。 1.1.2协调锅炉、汽轮机发电机的运行，在负荷变化率较大时，能维持两者之间的能量平衡，保证主蒸汽压力稳定。 1.1.3协调机组内部各子控制系统（燃料、送风、炉膛压力、给水、气温等控制系统）的控制作用，在负荷变化过程中使机组的主要运行参数在允许的工作范围内，以确保机组有较高的效率和可靠的安全性。 1.1.4协调外部负荷请求与主、辅设备实际能力的关系。在机组主、辅设备能力受到限制的异常情况下，能根据实际情况，限制或强迫改变机组负荷。 1.1.5具有多种可供运行人员选择的控制系统与运行方式。协调控制系统必须满足机组各种工况运行方式的要求，提供可供运行人员选择或联锁自动切换的相应控制方式，具有在各种工况（正常运行、启动、低负荷或局部故障）条件下，都能投入自动的适应能力。 1.1.6 消除各种工况扰动的影响，稳定机组运行。协调控制系统能消除机组运行中各种内、外扰动的影响。通过闭环系统输入端引入的扰动，如燃料扰动，称为内部扰动，通过开环系统的其他环节影响到系统输出的扰动，如负荷扰动，称为外部扰动。 1.2对象的动态特性 单元机组负荷控制有下列四种方式： 1.2.1基本控制方式 在某些特殊条件下，机炉主控制器全部解除自动控制，转为手动控制，主控指令由操作员手动改变，各自维持各子系统的运行参数稳定，而不参与机组输出功率和汽压的自动控制，负荷自动控制系统相当于被切除，这种方式称为基本控制方式（或手动方式）。 1.2.2锅炉跟随方式 （1）机炉控制分工：锅炉自动控制主汽压力，汽轮机手动控制机组负荷。 （2）特点：在扰动初期能较快适应负荷，但汽压变动较大。 第五章 电气控制的逻辑设计 逻辑设计是近年发展起来的一种新兴设计方法，它的主要优点就在于能充分应用数学 工具和表格，全面考虑控制电路的逻辑关系，按照一定的方法和步骤设计出符合要求的控 制电路。用逻辑设计法设计出的控制电路，精炼、可靠。 第一节 电气线路的逻辑表示 一、电器元件的逻辑表示 为便于用逻辑代数描述电路，对电器元件状态的逻辑表示作如下规定： (1)用K 、KM 、ST 、SB 分别表示继电器、接触器、行程开关、按钮的常开(动合)触头；用 表示其相应的常闭(动断)触头。 (2)电路中开关元件的受激状态(如继电器线圈得电，行程开关受压)为“1”状态；开关元件的原始状态(如继电器线圈失电，行程开关未受压)为“o ”状态，触头的闭合状态为“1”状态，触头的断开状态为“0”状态。 K ＝1，继电器线圈处于得电状态； K ＝o ，继电器线圈处于失电状态； K ＝1，继电器常开触头闭合； K ＝o ，继电器常开触头断开； K ＝1，继电器常闭触头闭合； K ＝o ，继电器常闭触头断开。 从上述规定看出，开关元件本身状态的“1”(线圈得电)、“o ”取值和它的常开触头的‘1”、“o ”取值一致，而和其常闭触头的取值相反。 B S T S M K K 、、、 二、逻辑代数的基本逻辑关系及串、并联电路的逻辑表示 在逻辑代数中，常用大写字母A、B、C、…表示逻辑变量。 三、电气线路的逻辑表示 有了上述规定和基本逻辑关系，就可以应用逻辑代数这一工具对电路进行描述和分析。具体步骤是：以某一控制电器的线圈为对象，写出与此对象有关的电路中各控制元件、信号元件、执行元件、保护元件等，它们触头间相互联接关系的逻辑函数表达式(均以未受激时的状态来表示)。有了各个电气元件(以线圈为对象)的逻辑表达式后，当发出主令控制信号时(如按一下按钮或某开关动作)，可分析判断哪些逻辑表达式输出为“1”(表示那个电器线圈得电)，哪些表达式由“1’’变为“o”。从而可进一步分析哪些电动机或电磁阀等运行状态改变，使机床各运动部件的运行发生何种变化等。 图册(文件)编号 内部 共1册 第1册 版次：A 秦山核电厂扩建项目 （方家山核电工程） 工 程 号 0706 子项号或系统号 设 计 阶 段 施工图设计 工 种 仪控 图册(文件)名称 系统逻辑图制图细则 图册(文件)序号 批 准 中国核电工程有限公司 国家甲级设计证书编号：010003-sj 二○○八年十二月 系统逻辑图制图细则 审 批: 审 定: 审 核: 校 核: 编 制: 会签： 目录 1目的与适用范围 (4) 2参考标准和程序 (4) 3逻辑图定义 (4) 4逻辑图的用途 (4) 5逻辑图的内容 (4) 6逻辑图册的一般格式 (5) 7逻辑图的表示方法 (5) 7.1逻辑图制图的一般规定 (5) 7.2逻辑图表示区域划分 (7) 7.3图签 (16) 8逻辑图功能的拆分原则和方法 (17) 8.1逻辑图功能拆分原则 (17) 8.2不同安全级别的逻辑划分 (17) 8.3不同安全级别信号的信号传输 (17) 9逻辑图组合报警拆分原则和方法 (18) 9.1逻辑图组合报警拆分目的 (18) 9.2适用范围 (18) 9.3拆分原则 (18) 9.4报警拆分方法 (18) 10报警信号的等级及含义 (20) 11设备的功能标识 (20) 12系统逻辑图的图形符号 (23) 13附件清单 (35) 1目的与适用范围 本细则规定了秦山核电厂扩建项目系统逻辑图的设计要求、出图格式、内容及深度，用于规范逻辑图的编制。 2参考标准和程序 GB4728 《电气图用图形符号》 ENGF-202 《设备功能标识》 ENGF-305 《平面图和设计图的绘制》 ENGF-306 《文件编码系统》 ENGF-404 《系统手册-定义与内容》 ENGF-407 《系统逻辑图绘制的基本规则》 ENGF-419 《报警处理》 CNPE-FJ-1-DMB-207 《工程文件封面及内容格式规定（B版）》 方家山电气设备分级原则 方家山电气设备分级清单 3逻辑图定义 系统逻辑图：是一种用符号和框图形式表示某一系统的控制逻辑的示意图。4逻辑图的用途 系统逻辑图主要用于： — 描述系统内执行机构的控制、监测、保护有关的逻辑动作，以及所产生的信息（这些信息构成系统控制的逻辑部分）； — 详细描述不同系统之间的信息交换（用于确定接口）。 作为以下内容的输入： — 仪控应用设计； — 编制调试、运行等相关规程； 在发生运行故障或不可预期的暂态时，可作为确定故障原因的辅助手段。5逻辑图的内容 系统逻辑图描绘存在于传感器、控制器、执行机构之间的逻辑功能和对有关系统数据的逻辑处理，以及与其他系统和本系统其它部分交换的逻辑信号。 下列各项应在图中予以表示： — 提供通/断信号的传感器； — 操作员使用的控制手段； — 传感器、执行机构、控制器等发出的通/断信号及其组合关系构成的控制 实验一门电路的逻辑功能 一、实验目的 1.掌握门电路逻辑功能的测试方法； 2.熟悉脉冲示波器和逻辑箱的使用方法； 3.了解TTL器件和CMOS器件的使用特点。 二、实验原理（简要） 测试门电路的逻辑功能有两种方法。一是静态测试法，其特点是给门电路输入端加固定的高（H）、低（L）电平。用示波器、万用表或发光二极管(LED)测出门电路的输出响应。二是动态测试法，其特点是给门电路的输入端加一串脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。 在测试时，示波器的探头或三用表的表笔必须与被测门电路的引脚直接接触，以免电路其他部分接触不良而产生错误判断。 门电路的逻辑符号对各类不同器件虽是通用的，但由于电路结构不同，使用时应注意各自的特点。 在实验中，正确使用实验仪器和设备是非常重要的，这不仅有助于获得正确的实验结果，而且有利于提高工作效率，还能避免仪器设备不必要的损坏。另外，还应了解安装和调试数字电路的一般知识。 三、器件 1.74LS00四2输入与非门1片 2.74LS02四2输入或非门1片 3.74LS512-3输入、2-2输入与或非门1片 4.74LS86四异或门1片 5.CD4011CMOS四2输入与非门1片 6.CD4001CMOS四2输入或非门1片 7.CD4070CMOS四异或门1片 8.晶体二极管2只 9.发光二极管（LED）3只 10.阻容元件若干（数百?~数百k?） 四、实验内容与主要步骤 1．用静态测试法测试门电路的逻辑功能。 图一 表一 2．用动态测试法测试门电路的逻辑功能。（需自行补绘原理图） a图b图c图d图e图f图实验结果（波形图）（需绘制输入、输出信号，信号边沿纵向对齐） a波形图 锅炉 FSSS功能逻辑图 1 引言 炉膛安全监控系统（Furnace Safeguard Supervisory System，简称FSSS），也称燃烧器管理系统（Burner Management System，简称BMS），是现代大型火力发电机组锅炉必须具备的一种监控系统。它能在锅炉正常工作和启动等各种运行方式下，连续密切地监视燃烧系统的大量参数与状态，不断进行逻辑判断和运算，通过各种联锁装置使燃烧设备严格按照既定的合理程序完成必要的操作，防止爆炸性的燃料和空气混合物在锅炉的任何部分积聚，以保证操作人员和锅炉燃烧系统的安全。设计FSSS，应保证其组成和功能的完整性、逻辑的合理性。 2 FSSS的设计组成 FSSS的设计组成如图1所示。 图1 FSSS设计组成框图 1）主控柜：包括逻辑控制主机、附件及电源系统。工作时，监视FSSS各设备参数与状态，进行逻辑判断，发出运作指令。 2）火检柜：安装火焰检测器信号放大处理部分元件。 3）就地点火控制柜：是实现对锅炉点火设备进行顺序动作的逻辑控制部分。通过远程/就地操作方式的切换，可实现控制点火设备的自动点火，也可实现对点火设备的单步操作。它主要控制的就地点火设备包括高能点火装置、组合燃烧装置及油角快速关断阀等。 4）冷却风机控制柜：安装一用一备冷却风机的电气控制元件，火检冷却风机的控制由其完成。 5）炉膛压力开关柜：安装炉膛压力开关，向主控柜发出压力高低报警信号。6）CRT终端显示系统：计算机、CRT触摸屏、通讯接口和电缆。 3 FSSS的基本功能 FSSS的基本功能如图2所示。 图2 FSSS基本功能图 其基本功能分燃烧器控制系统和燃料安全系统两大部分，前者包括锅炉点火、油层投入和风粉系统设备启停；后者包括炉膛吹扫、炉膛火焰检测及主燃料跳闸。 各子功能说明如下： 锅炉点火 目前中大容量锅炉点火方式大致有以下三种，设计时应根据各燃烧器特点采取不同控制方案。 1）采用高能点火装置直接点燃轻油燃烧器，以轻油作为低负荷时的助燃燃料。每一只轻油燃烧器配置一只高能点火装置，煤粉燃烧器依靠轻油燃烧着火。 2）将具有高能点火装置的轻油点火器设置在每一只重油燃烧器和煤粉燃烧器的侧面，轻油点火器由高能点火装置来点燃，其火焰以一定角度与主燃烧器喷射轴线相交，以保证可靠地点燃主燃料（重油、煤粉）。 3）采用高能点火装置点燃轻油点火器，再由轻油点火器点燃其相应的重油燃烧器，重油燃烧器点燃相邻的燃烧器中煤粉，即煤粉着火能量是由重油燃烧器提供。 油层投入 油层投入即油燃烧器的控制是燃烧控制系统中的基本功能，设计时应保证油燃烧器具有以下几个功能： 1）锅炉启动到机组带20%～30%额定负荷的全过程提供必要的燃料。 2）在锅炉主要辅机发生故障、机组减负荷运行、机组发生甩负荷停机不停炉、电网故障、主开关跳闸及机组带厂用电运行时，油燃烧器起稳定燃烧、维持低负荷运行作用。 3）点燃煤粉燃烧器。煤粉着火需要一定的能量，投用一定数量的油燃烧器，使锅炉达到20%额定负荷以上，可以保证煤粉稳定着火燃烧。 风粉系统设备启停 前言、PLC 的发展背景及其功能概述 PLC ，(Programmable Logic Controller)，乃是一种电子装置，早期称为顺序控制器“Sequence Controller”，1978 NEMA(National Electrical Manufacture Association)美国国家电气协会正式命名为Programmable Logic Controller ，PLC)，其定义为一种电子装置，主要将外部的输入装置如：按键、感应器、开关及脉冲等的状态读取后，依据这些输入信号的状态或数值并根据内部储存预先编写的程序，以微处理机执行逻辑、顺序、定时、计数及算式运算，产生相对应的输出信号到输出装置如：继电器(Relay)的开关、电磁阀及电机驱动器，控制机械或程序的操作，达到机械控制自动化或加工程序的目的。并藉由其外围的装置(个人计算机/程序书写器)轻易地编辑/修改程序及监控装置状态，进行现场程序的维护及试机调整。而普遍使用于PLC 程序设计的语言，即是梯形图(Ladder Diagram)程序语言。 而随着电子科技的发展及产业应用的需要，PLC 的功能也日益强大，例如位置控制及网络功能等，输出/入信号也包含了DI (Digital Input)、AI (Analog Input)、PI (Pulse Input)及NI (Numerical Input)，DO (Digital Output)、AO (Analog Output)、PO (Pulse Output)及NO (Numerical Output)，因此PLC 在未来的工业控制中，仍将扮演举足轻重的角色。 1.1 梯形图工作原理 梯形图为二次世界大战期间所发展出来的自动控制图形语言，是历史最久、使用最广的自动控制语言，最初只有A （常开）接点、B （常闭）接点、输出线圈、定时器、计数器等基本机构装置（今日仍在使用的配电盘即是），直到可程控器PLC 出现后，梯形图之中可表示的装置，除上述外，另增加了诸如微分接点、保持线圈等装置以及传统配电盘无法达成的应用指令，如加、减、乘及除等数值运算功能。 无论传统梯形图或PLC 梯形图其工作原理均相同，只是在符号表示上传统梯形图比较接近实体的符号表示，而PLC 则采用较简明且易于计算机或报表上表示的符号表示。在梯形图逻辑方面可分为组合逻辑和顺序逻辑两种，分述如下： 1. 组合逻辑： 分别以传统梯形图及PLC 梯形图表示组合逻辑的范例。 传统梯形图 PLC 梯形图 X0X1Y0X4 Y1X2X3 Y2 X0 Y0 X1Y1Y2 X2X3 X4 行1：使用一常开开关X0（NO ：Normally Open ）亦即一般所谓的〝A 〞开关或接点。其特性是在平常（未 按下）时，其接点为开路（Off ）状态，故Y0不导通，而在开关动作（按下按钮）时，其接点变为导通（On ），故Y0导通。 行2：使用一常闭开关X1（NC ：Normally Close ）亦即一般所称的〝B 〞开关或接点，其特性是在平常 时，其接点为导通，故Y1导通，而在开关动作时，其接点反而变成开路，故Y1不导通。 74ls138译码器内部电路逻辑图功能表简单应用 74HC138:74LS138 为3 线－8 线译码器，共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式，其74LS138工作原理如下： 当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为 低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低 电平译出。 74LS138的作用: 利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反 相器还可级联扩展成 32 线译码器。 若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器 用与非门组成的3线-8线译码器74LS138 <74ls138译码器内部电路> 3线-8线译码器74LS138的功能表 <74ls138功能表> 无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出管脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出管脚全为高电平1。如果出现两个输出管脚在同一个时间为0的情况，说明该芯片已经损坏。 当附加控制门的输出为高电平（S＝1）时，可由逻辑图写出 <74ls138逻辑图> 由上式可以看出，在同一个时间又是这三个变量的全部最小项的译码输出，所以也把这种译码器叫做最小项译码器。 71LS138有三个附加的控制端、和。当、时，输出为高电平（S＝1），译码器处于工作状态。否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，如表所示。这三个控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。 带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。在图电路中如果把作为“数据”输入端（在同一个时间），而将作为“地址”输入端，那么从送来的数据只能通过所指定的一根输出线送出去。这就不难理解为什么把叫做地址输入了。例如当＝101时，门的输入端除了接至输出端的一个以外全是高电平，因此的数据以反码的形式从输出，而不会被送到其他任何一个输出端上。 例2． 74LS138 3－8译码器的各输入端的连接情况及第六脚（）输入信号A的波形如下图所示。试画出八个输出管脚的波形。 解：由74LS138的功能表知，当（A为低电平段）译码器不工作，8个输出管脚全为高电平，当（A为高电平段）译码器处于工作状态。因所以其余7个管脚输出全为高电平，因此可知，在输入信号A的作用下，8个输出管脚的波形如下： 即与A反相； 其余各管脚的输出恒等于1（高电平）与A的波形无关。 【例】试用两片3线-8线译码器74LS138组成4线-16线译码器，将输入的4位二进制代码译成16个独立的低电平信号。 1。启动、保持、停止电路 x1 x2 |--||---|/|-----(y1) | | | y1 | |--||- | 2.三相异步电机正反转控制电路 | | x0 x2 x1 y1 |--||--------|/|------|/|-------|/|-------(y0) 正转| | | y0 | |--||------ | | x1 x2 x0 y0 |--||--------|/|------|/|-------|/|-------(y1) 反转| | | y1 | |--||------ | 3.闪烁电路 x0 T1 |--||---|/|-----(To)k20 | | T0 |--||-----------(T1)k30 | | |-----(y0) 4.延时接通/断开电路 x0 |--||-----------------(T0)k90 | | y1 x0 |--||--------|/|------(T1)k30 | | t0 t1 |--||--------|/|------(y1) | | | y1 | |--||------ | 5. DF上升沿微分,DFI下降沿微分 概述 DF：当检测到输入触发信号的上升沿时，仅将触点闭合一个扫描周期. DFI：当检测到输入触发信号的下降沿时，仅将触点闭合一个扫描周期. 程序示例 示例说明 在检测到 X0的上升沿（OFF→ON）时，Y0仅为 ON一个扫描周期. 在检测到 X1的下降沿（ON→OFF）时，Y1仅为 ON一个扫描周期. 描述 当触发信号状态从 OFF 状态到 ON状态变化时，DF 指令才执行并且输出仅接通一个扫描周期. 当触发信号状态从 ON状态到 OFF 状态变化时，DFI 指令才执行并且输出仅接通一个扫描周期. 若执行条件最初即为闭合，则 PLC接通电源，则不会产生输出. 编程时的注意事项 DF 和 DFI 指令的使用次数有限制，CX1-16R使用这两个指令的次数之和最多为 128 次. 6。微分指令的应用示例 如果采用微分指令编程，可以使程序调试更加简单. 自保持回路应用示例 使用微分指令可以保持输入信号. 实验一门电路逻辑功能及测试 计算机一班组员：2014217009赵仁杰 一、实验目的 1. 熟悉门电路的逻辑功能、逻辑表达式、逻辑符号、等效逻辑图。 2. 掌握数字电路实验箱及示波器的使用方法。 3、学会检测基本门电路的方法。 二、实验仪器及材料 1、仪器设备：双踪示波器、数字万用表、数字电路实验箱 2. 器件： 74LS00 二输入端四与非门2片 74LS20 四输入端双与非门1片 74LS86 二输入端四异或门1片 三、预习要求 1. 预习门电路相应的逻辑表达式。 2. 熟悉所用集成电路的引脚排列及用途。 四、实验内容及步骤 实验前按数字电路实验箱使用说明书先检查电源是否正常，然后选择实验用的集成块芯片插入实验箱中对应的IC座，按自己设计的实验接线图接好连线。注意集成块芯片不能插反。实验中改动接线须先断开电源，接好线后再通电实验。每个芯片的电源和GND引脚，分别和实验台的+5V 和“地（GND）”连接。芯片不给它供电，芯片是不工作的。用实验台的逻辑开关作为被测器件的输入。拨动开关，则改变器件的输入电平。开关向上，输入为1，开关向下，输入为0。 将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯连接。指示灯亮表示输出电平为1，指示灯灭表示输出电平为0。 1.与非门电路逻辑功能的测试 （1）选用双四输入与非门74LS20一片，插入数字电路实验箱中对应的IC座，按图1.1接线、输入端1、2、4、5、分别接到K1~K4的逻辑开关输出插口，输出端接电平显示发光二极管D1~D4中任意一个。注意：芯片74LS20的14号引脚要接试验箱下方的+5V电源，7号引脚要接试验箱下方的地（GND）。用万用表测电压时，万用表要调到直流20V档位，因为芯片接的电源是直流+5V。 表1.1 编程实例概述 实际应用 本手册中描述的每个梯形图指令都会触发一个特定操作。将这些指令组合到一个程序中时，便可完成多种自动化任务。本章提供梯形图指令实际应用的以下实例： ?控制传送带 - 使用位逻辑指令 ?检测传送带的移动方向 - 使用位逻辑指令 ?生成时钟脉冲 - 使用定时器指令 ?跟踪存储空间 - 使用计数器和比较指令 ?使用整数数学运算指令解决问题 ?设置加热烘炉的时间长度 使用的指令 助记符程序元素目录描述 WAND_W字逻辑指令(字)与运算 WOR_W字逻辑指令(字)或运算 --- ( CD )计数器降值计数器线圈 --- ( CU )计数器升值计数器线圈 ---( R )位逻辑指令重置线圈 ---( S )位逻辑指令置位线圈 ---( P )位逻辑指令RLO上升沿检测 ADD_I浮点指令整数加 DIV_I浮点指令整数除 MUL_I浮点指令整数乘 CMP <=I, CMP >=I比较比较整数 枛| |枛位逻辑指令常开触点 枛| / |枛位逻辑指令常闭触点 枛( )位逻辑指令输出线圈 ---(JMPN)跳转若非则跳转 ---(RET)程序控制返回 MOVE传送分配值 ---( SE )定时器扩展脉冲定时器线圈 解决数学问题 解决数学 实例程序显示了如何使用三个整数数学运算指令来产生与下列方程式相同的结果： MW4 = ((IW0 + DBW3) x 15) / MW0 梯形图程序 程序段1：打开数据块DB1。 程序段2：输入字IW0加到共享数据字DBW3(必须定义和打开数据块)，总和被载入存储器字MW100。然后，MW100乘以15，结果存储到存储器字MW102中。MW102除以MW0，结果存储到MW4中。 PLC梯形图编程基础知识详解 初学PLC梯形图编程，应要遵循一定的规则，并养成良好的习惯。下面以三菱FX系列PLC 为例，简单介绍一下PLC梯形图编程时需要遵循的规则，希望对大家有所帮助。有一点需要说明的是，本文虽以三菱PLC为例，但这些规则在其它PLC编程时也可同样遵守。 一，梯形阶梯都是始于左母线，终于右母线(通常可以省掉不画，仅画左母线)。每行的左边是接点组合，表示驱动逻辑线圈的条件，而表示结果的逻辑线圈只能接在右边的母线上。接点不能出现在线圈右边。如下图(a)应改为(b)： 二，接点应画在水平线上，不应画在垂直线上，如下图(a)中的接点X005与其它接点间的关系不能识别。对此类桥式电路，应按从左到右，从上到下的单向性原则，单独画出所有的去路。如图(b)所示： 三，并联块串联时，应将接点多的去路放在梯形图左方(左重右轻原则);串联块并联时，应将接点多的并联去路放在梯形图的上方(上重下轻的原则)。这样做，程序简洁，从而减少指令的扫描时间，这对于一些大型的程序尤为重要。如下图所示： 四，不宜使用双线圈输出。若在同一梯形图中，同一组件的线圈使用两次或两次以上，则称为双线圈输出或线圈的重复利用。双线圈输出一般梯形图初学者容易犯的毛病之一。在双线圈输出时，只有最后一次的线圈才有效，而前面的线圈是无效的。这是由PLC的扫描特性所决定的。 PLC的CPU采用循环扫描的工作方式。一般包括五个阶段(如图所示)：内部诊断与处理，与外设进行通讯，输入采样，用户程序执行和输出刷新。当方式开关处于STOP时，只执行前两个阶段：内部诊断与处理，与外设进行通讯。 1，输入采样阶段 PLC顺序读取每个输入端的状态，并将其存入到我们称之为输入映像寄存器的内在单元中。当进入程序执行阶段, 如输入端状态发生改变.输入映象区相应的单元信息并不会跟着改变,只有在下一个扫描周期的输入采样阶段,输入映象区相应的单元信息才会改变。因此，PLC 会忽视掉小于扫描周期的输入端的开关量的脉冲变化。 2，程序执行阶段 PLC从程序0步开始，按先上后下，先左后右的顺序扫描用户程序并进行逻辑运算。PLC按输入映象区的内容进行逻辑运算，并把运算结果写入到输出映象区，而不是直接输出到端子。 3，输出刷新阶段 PLC根据输出映象区的内容改变输出端子的状态。这才是PLC的实际输出。 以上简单说明了PLC的工作原理，下面我们再以实例说明为什么编写梯形图程序，不宜重复使用线圈。如下图所示，设输入采样时，输入映象区中X001=ON，X002=OFF，Y003-ON，Y004=ON被实际写入到输出映象区。但继续往下执行时，因X002=OFF，使Y003=OFF，这个后入为的结果又被写入输出映象区，改变原Y003的状态。所以在输出刷新阶段，实际外部输出Y003=OFF，Y004=ON。许多新手就碰到过这样的问题，为什么X001已经闭合了，而Y003没有输出呢?逻辑关系不对。其实就是因为双线圈使用造成的。 注意：我们所说的是不宜(最好不要)使用双线圈，双线圈使用并不是绝对禁止的，在一些特殊的场合也可以使用双线圈，这时就需要你有较丰富的编程经验和技巧了。下面我们会谈到这一点。但对于初学者还是不要冒这个险。其实，从以上的例子可以看出，重复利用线圈之所以会造成Y003的输出混乱，是由于程序是从上到下顺序执行的缘故造成的。但如果我们可以改变程序执行的顺序，保证在任何时刻两个线圈只有一个驱动逻辑发生，就可以使用双线圈。其中，最常用的方法就是使用跳转指令。如下图所示：梯形图逻辑基本概念
锅炉 FSSS功能逻辑图
初学者的必须掌握的几个梯形图
常用仪表控制图形符号a
plc梯形图实例
典型逻辑控制图例
控制系统逻辑图分析
第五章 电气控制的逻辑设计
系统逻辑图制图细则
门电路的逻辑功能
锅炉fsss功能逻辑图
PLC梯形图基本原理
ls138译码器内部电路逻辑图功能表简单应用
PLC最常用的几种梯形图
门电路逻辑功能及测试(完成版)
S7-300梯形图编程实例
PLC梯形图编程基础知识详解
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