低压电气设备现场控制和中控控制系统

低压电气设备现场控制和中控控制系统

吴安兵

广州高澜节能技术股份有限公司510663

摘要：随着经济发展和科技进步，生产效率得到迅速提高，这就使得在这一过程中起到重要作用的低压电气设备系统越加重要。这一系统运行的稳定安全对生产至关重要，本文将主要就低压电气设备现场控制和中控控制系统侧重控制进行分析，仅供大家参考。

关键词：低压电气设备；现场控制；中控控制系统

引言：

水泥行业中的生产设备开关量控制较多，模拟量控制较少，绝大多数生产线的控制系统仍然采用PLC控制组成的集散控制系统与电机控制中心的传统方式来完成。

1.水泥生产线控制系统概述

控制系统在几十年的发展历程中，演变出现场控制优先和中控控制优先2种控制方式，这2种方式先后在冀东水泥的第一、第二条生产线中使用，而且都发挥了各自的特点。本文以日本东芝Tosline2000系统为例，该系统电气设备控制设计了现场和中控2种启停方式，采用现场优先控制方式，即生产设备的现场控制按钮盒选择现场位时，现场按启停按钮即可启停设备，而不经过PLC控制系统；中控室只能成组启动设备。以1台功率为5kW的电机为例，其控制原理图如图2

电机控制中心采用抽屉式设计，每个抽屉控制1台电机。图中自动空气开关Q1给控制回路供电，Q2，QF给动力回路供电。采用现场优先控制方式。现场单机启动设备时，把现场控制按钮盒（LCB）转换开关S2打至“L”现场位，按下S3现场启动按钮，主接触器KM1闭合，一次回路中KM1的辅助触点吸合，电机得电运转。如果运行过程中电机过载，过热继电器跳闸，中间继电器K2得电吸合，控制回路失电，主接触器KM1失电，电机停止运行，同时发出故障报警信号。现场停机时，按下停止按钮S1，主接触器KM1失电，电机停止运行。用上述方式现场操作电机设备不受PLC控制系统任何影响。

中控室驱动设备无法单机启动，只能成组启动。当组内现场备都已准备好，组间联锁条件具备时，操作人员发出成组驱动命令经PLC程序处理后送给组内设备。组内每台设备在接收组驱动命令后，通过PLC系统开关量输出点使中间继电器1K线圈得电，接通主接触器KM1回路，动力回路接通电机运行。中控室停设备时，只需发出组停止命令，打掉组内每台设.备的开关量驱动点即可。一种现场优先控制中只有成一组驱动一种启动方式，所以一一程序设计比较简单。用美国AB公司ControlLogix系统的一梯形图来说明设备的驱动回路，如图3。

在以上的程序中，设备驱动梯级唯一的触发条件是操作员发出的组启动信号，直到组内设备全部驱动完，组启动信号一直为1。如果单机设备驱动前无任何故障信号，本身具备备妥和联锁条件，接收到组启动信号后，PLC系统设备驱动输出点值由0变1，电机主接触器吸合，设备应答点返回，设备保持运行；如果驱动输出点发出后，5s内设备应答点未返回，时间继电器TON1计时完成位置1，梯级3的输出端接通，程序生成驱动故障信号来打掉梯级1的驱动输出信号。

2.中控优先控制方式

在控制系统选型时，采用瑞士ABB公司的MASTER集散控制系统。根据水泥行业的操作要求和MASTER集散控制系统的强大功能，采用中控优先控制方案。设计了中控成组启动、中控单机启动、现场单机启动和测试4种。操作员可以根据生产中发生的情况来选择某台生产设备的启动方式。中控优先控制方式中，中控室操作员操作权限级别最高，所有现场设备开停必须经过中控室操作员确认，否则现场不能单机启动设备。

中控成组启动是正常生产最常使用的方式，现场设备情况正常时，按工艺流程先后顺序启动各组。如果组内某台设备发生故障，需要停机处理时，应把设备现场启动选择按钮打在“现场”位，现场停设备处理。处理好后且现场启动前，中控室操作员必须通过上位机操作画面选择设备的现场控制方式，然后现场岗位按动启动按钮，设备才能运行。设备过一定时间考核没有问题，即可把现场控制按钮打到“中控”位，中控选择单机方式运行。这样单机设备出现问题时，可以停单机设备处理，无须停整组设备，从而避免不必要的停窑时间，保证生产主机设备的运转率。

中控优先控制方式电气设备控制原理与现场优先在一次供电回路中相同，在控制原理图（图4）中已经省略，主要区别在于二次控制回路。同样以1台功率为5kW的电机为例。从原理图中不难看出，电机主接触器吸合的唯一条件就是中间继电器吸合，而中间继电器吸合的唯一条件就是PLC系统驱动输出点为1。即电气设备中控成组启动、中控单机启动、现场单机启动3种启动方式全由PLC系统控制，与现场优先实质性的不同就在于此。现场单机启动设备，首先须中控室操作人员在操作画面中把生产设备控制方式选为现场单机启动，上位机的选择信号送给PLC程序，程序等待现场按钮的启动信号，在现场具备启动条件后，岗位工按启动按钮盒上的启动按钮，PLC系统接收到现场启动信号输入点后经过程序处理，设备输出驱动点置la输出驱动信号经中间继电器使主接触器线圈得电，电机才能运转。

中控优先控制中控有4种启动方式，程序处理比较复杂：必须实现4种启动方式互斥；4种启动方式之间必须有优先级。冀东第二条水泥生产线控制系统采用ABB公司的MASTERPIECE280处理器。此系统针对水泥行业开发，采用模块化设计思想。每台电机的控制由一个MOTCON功能单元完成。如图5。电机启动的所有程序处理功能全部由MOTCON模块实其左端是功能单元的输入参与输入数据库单元或程序中现数间变量连接；其右端是功能单元的输出参数，程序处理结果给上位机数据库或输出数据库单元。

3.应用分析

多年的使用发现，中控优先控制方式对自控系统功能要求较高，必须具备MASTER集散控制系统相当的控制功能才能实现。二线使用的ABB公司MASTER集散控制系统，控制功能齐全，现场所有工艺参数和控制系统本身的故障信息都可以在中控系统监测，大大减少现场岗位人员。多种控制方式使中控室操作人员操作起来方便灵活，但该系统价格太高。如果制定严格的现场岗位操作操作规程，保证操作人员具备一定的操作经验，现场优先方式完全可以很好地满足水泥生产控制系统要求。

参考文献：

[1]白玉岷.电气工程安装及调试技术手册.北京：机械工业出版社

[2]天津院设计的电气控制原理图

[3]ABB公司MASTER集散控制系统手册