【正文】 濾波結(jié)果等于 (1a)乘以本次采樣值加 a 乘以上次濾波結(jié)果，這種濾波方式相當(dāng)于使采集到的數(shù)據(jù)通過一次低通濾波器。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)周期性干擾具有良好的抑制作用，缺點(diǎn)是相位滯后，靈敏度低，滯后程度取決于 a 值大小，不能消除濾波頻率高于采樣頻率的 1/2 的干擾信號(hào)，因此實(shí)際使用時(shí)要選擇合理的a 值，過高過低都不能達(dá)到目的。在電石爐的生產(chǎn)現(xiàn)場，來自電流和電壓變送器的是 4~20mA 信號(hào)，它的變化一般比較緩慢，而干擾一般帶有突發(fā)性的特點(diǎn)，變化頻率較高，低通濾波器就可以濾除這種干擾，相對(duì)于中值濾波有運(yùn)算量小的優(yōu)點(diǎn)，而且還可以在線調(diào)整 a 值來改善濾波效果。 在應(yīng)用過程中，有不少模擬量都需要濾波處理， 所以可以將濾波程序做成功能塊 FB，其程序用 SCL 語言描述如下： FUNCTION_BLOCK di tong // 低通濾波 CONST // 常數(shù) END CONST VAR _INPUT // 輸入?yún)?shù) In Data 。REAL。 Reset 。bool。 END VAR 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 電石爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 VAR OUTPUT // 輸出參數(shù) Out Data 。REAL。 END VAR VAR // 靜態(tài)變量 Xn_1。REAL 。=0。 END VAR // 指令部分 IF Reset =l THEN Xn_1 :=0。 RETURN。 ENDIF。 Out Data:=ALPHA*In Data+(1ALPHA) *Xn1。 Xn_1:=In Data。 END_ FUNCTION _BLOCK // 塊結(jié)束 變壓器有載調(diào)壓控制 分級(jí)有載調(diào)壓的基本原理，就是從變壓器線圈中引出若干個(gè) 分接頭，通過有載分接開關(guān)，在保證不切斷負(fù)載電流的情況下，由一個(gè)分接頭切換到另一個(gè)分接頭，以變換變壓器線圈的有效匝數(shù)，即變換變壓器的變壓比。 根據(jù)圖 對(duì)變壓器有載調(diào)壓的工作過程作如下描述 :負(fù)載電流由分接頭 (1)輸出 (圖 a)。當(dāng)需要提高變壓器低壓側(cè)電壓時(shí)，就需要使開關(guān)從分接頭 (1)換接到分接頭 (2)。在換接過程中，首先由串著過渡電阻 R的輔助觸頭與分接頭 (2)接通 (圖b)，這時(shí)觸頭仍然接在分接頭 (1)上，負(fù)載電流仍經(jīng)由分接頭 (1)從主觸頭輸出，而分接頭 (1)， (2)則被主觸頭和輔助觸頭連接起來，成為一個(gè)閉 合回路。在這個(gè)閉合回路里將出現(xiàn)一個(gè)環(huán)流 I，如圖 b 所示。山于電阻 R 的限流作用，環(huán)流 I 不會(huì)極大。然后主觸頭離開分接頭 (I)，電流經(jīng)分接頭 (2)從輔助觸頭輸出 (圖 c)。然沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 電石爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 后，主觸頭換接到分接頭 (2)上 (圖 d)，最后輔助觸頭從分接頭 (2)斷開 (圖 e)。這就是有載調(diào)壓開關(guān)的換接過程，完成一次切換時(shí)間約為十幾秒。如需跨級(jí)切換，也無非不斷重復(fù)以上步驟。 圖 根據(jù)以上工序，我們?cè)O(shè)計(jì)了相應(yīng)的 PLC 程序，其流程如下 ： 圖 電極壓放控制 液壓系統(tǒng)有兩種方式可以控制電極的移動(dòng)，第一種是“電極升降” ： 通過驅(qū)動(dòng)下摩擦帶下方的升降大立缸來使得電極移動(dòng)，這時(shí)電極將和套在其上的摩擦帶一起移動(dòng)，針對(duì)這部分的處理算法也比較復(fù)雜，在下一章中我們將對(duì)電極的升降沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 電石爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 控制進(jìn)行詳細(xì)的討論，第二種是“電極壓放” ： 即通過上摩擦帶松開、提升、夾緊，下摩擦帶松開、上摩擦帶壓下來、下摩擦帶緊固共 6 個(gè)順序動(dòng)作來使得電極下壓，這時(shí)電極與上下摩擦帶產(chǎn)生相對(duì)位移。本節(jié)論述的就是電極壓放這組動(dòng)作的 PLC 程序控制。 在電石爐工作過程中，由于石墨電極在電弧放電的過程中不斷的被消耗使得電 極長度漸漸變短，而僅依靠液壓升降立缸的作用無法改變電極相對(duì)于加緊電極 的摩擦帶的相對(duì)位置，因此這里通過用一套固定的工序動(dòng)作來調(diào)整電極與摩擦帶的相對(duì)位置。在壓放過程中，摩擦帶的松緊是 2 個(gè) 3 通閥通過電氣控制而動(dòng)作的，送電時(shí)摩擦帶松開，斷電時(shí)摩擦帶夾緊，另有電磁閥控制下壓。在兩個(gè)摩擦帶的附近恰當(dāng)?shù)奈恢茫惭b有限位開關(guān)，以保證摩擦帶運(yùn)動(dòng)到位。其時(shí)序圖 所示： 圖 對(duì)于電磁閥的控制需要閉環(huán)反饋，這是因?yàn)楸仨殞?duì)電磁閥失效的情況加以考慮。如果電磁閥失效， PLC 發(fā)出的指令得不到 響應(yīng)，再繼續(xù)執(zhí)行下一步工序?qū)?huì)引發(fā)系統(tǒng)故障，甚至影響安全生產(chǎn)。 按照以上的工藝要求和時(shí)序圖我們將其轉(zhuǎn)化成順序功能圖，如圖 所示： 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 電石爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 圖 由于三根電極的壓放過程相同，所以僅以一根電極為例說明其壓放程序 ： 輸 入輸出 I/O 點(diǎn)的定義 ： 表 I/O 地址 工位 I/O 地址 工位 工序啟動(dòng)開關(guān) 上摩擦帶松（閥 1） 上摩擦帶松限位開關(guān) 上摩擦帶升（閥 2） 上摩擦帶上限位快關(guān) 下摩擦帶松（閥 3） 下摩擦帶松限位開關(guān) 電極下壓（閥 4） 上摩擦帶下限位開關(guān) 電磁閥 1 接通反饋 電磁閥 3 接通反饋 電磁閥 2 接通反饋 電磁閥 4 接通反饋 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 電石爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 此外，程序中還用到了延時(shí)定時(shí)器 T0~T8，并用位邏輯變 ~ 表示順控流程圖中的狀態(tài)。 如圖所示，為了防止電磁閥失效引起連鎖反應(yīng)，如果在限定的時(shí)間內(nèi)，電磁閥的反饋信號(hào)未到，則報(bào)警 (報(bào)警標(biāo)志位置 1)，并且停止后續(xù)動(dòng)作，等待操作人員檢修。各 個(gè)限位開關(guān)也需要失效檢測，長時(shí)間限位未到可能表明油壓不足或是限位開關(guān)損壞?？梢?，只有在工藝的各個(gè)方面都充分考慮才能設(shè)計(jì)出穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)。沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 上位機(jī)組態(tài)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 36 第四章 上位機(jī)組態(tài)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) Win CC 實(shí)時(shí)分批從可編程控制器，掃讀出相關(guān)監(jiān)測和計(jì)算參數(shù)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示和存儲(chǔ)。同時(shí)計(jì)算機(jī)可對(duì)存盤數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、組合處理，對(duì)所測數(shù)據(jù)按參數(shù)類別、工藝等特點(diǎn)建立數(shù)據(jù)庫，用于數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)?？蓪?duì)有關(guān)工藝過程、參數(shù)進(jìn)行在線修改。 數(shù)據(jù)通信 由于 PLC 具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格以及強(qiáng)大的指令，因而其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛， 但 PLC 的顯示功能弱，為此將上位機(jī)與 PLC 組合起來，充分利用上位機(jī)強(qiáng)大的人機(jī)接口功能二豐富的應(yīng)用軟件和低廉的價(jià)格來共同實(shí)現(xiàn)管理控一體化成為一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)。上位機(jī)和 PLC 之間的互聯(lián)通訊，是實(shí)現(xiàn)管理控一體化的技術(shù)關(guān)鍵。 本系統(tǒng)采用的 S7 系列 PLC 通常有四種組網(wǎng)方式 ： 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、 MPI( MultiPoint Interface，多點(diǎn)接口 )網(wǎng)絡(luò)、 PROFIBUS (Process Fieldbus，過程現(xiàn)場總線 )和工業(yè)以太網(wǎng)。其中 PROFIBUS 現(xiàn)場總線的應(yīng)用目前較為普遍，它有較好的通用性，相關(guān)應(yīng)用也較多。工業(yè)以 太網(wǎng)方式對(duì)硬件要求較高。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊的速度太慢，都不適合本監(jiān) 控系統(tǒng)， 相對(duì)而言， MPI 網(wǎng)絡(luò)適合于中小規(guī)模場合的監(jiān)控系統(tǒng)， MPI網(wǎng)絡(luò)使用 PLC 中央處理器的 MPI 接口進(jìn)行通訊，該接口能同時(shí)聯(lián)接幾個(gè) PLC 編程器 /PC/人機(jī)界面 (HMI)。 上位機(jī)利用 CP5611 通訊模塊與下位機(jī) PLC 中央處理器的 MPI 接口相連構(gòu)成 MPI 網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)與 PLC 通訊的功能，可以將 PLC 控制系統(tǒng)采集的過程數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)等傳送到上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線運(yùn)行監(jiān)視，也可以將來自上位機(jī)的操作指令傳送給 PLC 控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。通訊采用半雙工、主 從訪問方式。上位機(jī)給 PLC 控制器發(fā)送通訊請(qǐng)求，然后等待響應(yīng)。從機(jī)將回答此請(qǐng)求己正確收到或出現(xiàn)錯(cuò)誤。如果請(qǐng)求沒有被 PLC 控制器正確收到，此時(shí)從機(jī)將沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 上位機(jī)組態(tài)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 37 不響應(yīng)，上位機(jī)必須在等待一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后重發(fā)通訊請(qǐng)求，直到通訊正確進(jìn)行為止。 Win CC 使用通訊驅(qū)動(dòng)程序與各種不同類型的 PLC 進(jìn)行通訊， Win CC 通訊驅(qū)動(dòng)程序連接數(shù)據(jù)管理器和 PLC。 Win CC 的應(yīng)用程序 (指圖形運(yùn)行系統(tǒng)、變量記錄運(yùn)行系統(tǒng)和報(bào)警記錄運(yùn)行系統(tǒng) )從數(shù)據(jù)管理器中請(qǐng)求數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)管理器處理Win CC 產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，在運(yùn)行期間，它管理 Wi n CC 變量，任務(wù)是從過程中取出請(qǐng)求的變量值。根據(jù)連接的 PLC，通訊驅(qū)動(dòng)程序包含一個(gè)或多個(gè)通道單元，通訊驅(qū)動(dòng)程序利用其通道單元構(gòu)成 Win CC 和過程處理之間的接口，它使用通訊處理器向 PLC 發(fā)送請(qǐng)求消息，然后，通訊處理器將相應(yīng)回答消息中請(qǐng)求的過程值返回給 Win CC。 組態(tài) Win CC與 PLC之間的通訊關(guān)鍵在于根據(jù)所采用的通訊協(xié)議在變量管理器 (Tag Management)中選擇相應(yīng)的通訊驅(qū)動(dòng)程序集，并選擇對(duì)應(yīng)的通道單元，為該通道單元組態(tài)邏輯連接，在設(shè)置完邏輯連接節(jié)點(diǎn)名、網(wǎng)絡(luò)地址 (網(wǎng)絡(luò)地址必須與 PLC 中的設(shè)置 相同 )等參數(shù)后，才建立了 Win CC 與 PLC 之間的通訊連接。 另外，還需在已建立的通訊連接中定義變量或變量組。每個(gè)變量有三個(gè)設(shè)置項(xiàng)：變量名、數(shù)據(jù)類型、地址，其中最重要的是變量地址，它定義了此變量與PLC 中某一確定地址如某輸入位、輸出位或標(biāo)志位等一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，根據(jù)系統(tǒng)功能需要定義了各類外部變量，以用于數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視和故障診斷，表 是部分外部變量的對(duì)照表。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 上位機(jī)組態(tài)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 38 表 變量名 數(shù)據(jù)類型 地址 ThrdCur2_A(電極電流 A) FLOAT32 ThrdCur2_B(電極電流 B) FLOAT32 ThrdCur2_C(電極電流 C) FLOAT32 PhaCur2_A(二次側(cè)相電流 A) FLOAT32 PhaCur2_B(二次側(cè)相電流 B) FLOAT32 PhaCur2_C(二次側(cè)相電流 C) FLOAT32 CapSwSt(電容器開關(guān) ) BINARY CasRelay_A(瓦斯繼電器 A) BINARY CasRelay_B(瓦斯繼電器 B) BINARY 將 Win CC 與 PLC 之間需要通訊的數(shù)據(jù)一一定義變量后，便可實(shí)現(xiàn) Win CC與 PLC 之間的數(shù)據(jù)通訊。這樣就可在圖形編輯器 (Graphics Editor)中，用基本元件或圖形庫中的對(duì)象制作生產(chǎn)工藝流程監(jiān)控畫面。將變量與每個(gè)對(duì)象連接，即相當(dāng)于畫面中各對(duì)象與現(xiàn)場設(shè)備相連，從而實(shí)現(xiàn)在畫面上監(jiān)視和控制現(xiàn)場設(shè)備。 監(jiān)控界面的設(shè)計(jì) 該電石爐控制系統(tǒng)人機(jī)界面的功能設(shè)計(jì)包含：數(shù)據(jù)的顯示和記錄、電極升降和壓放控制、實(shí)時(shí)變量參數(shù)曲線、電量值的顯示和打印、報(bào) 警設(shè)置和顯示、參數(shù)的設(shè)置等。鑒于軟件實(shí)現(xiàn)的功能較多，將功能設(shè)計(jì)分布在不同的監(jiān)控畫面中，這樣便于現(xiàn)場人員操作。其主要的功能畫面設(shè)計(jì)如下： 1. 電極升降控制 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 上位機(jī)組態(tài)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 39 圖 該圖功能包括： 顯示各工藝參數(shù)。如原邊電流和電壓值、電極升降時(shí)間、當(dāng)前班次以及軟測量的比電阻值等。 電極手自動(dòng)升降控制。在操作子窗口中，當(dāng)操作人員設(shè)置完原邊電流控制值，選擇“自動(dòng)”按鈕時(shí)。利用 PLC 實(shí)現(xiàn)電極自動(dòng)升降控制 。當(dāng)選擇“手動(dòng)”按鈕時(shí)，點(diǎn)擊“手動(dòng)上升”或“手動(dòng)下降”按鈕實(shí)現(xiàn)電極點(diǎn)動(dòng)升降控制。 控制狀態(tài)顯示。利用現(xiàn)場繼電器觸點(diǎn) 反饋，可以實(shí)時(shí)監(jiān)視電極升降狀態(tài)反饋，圖中黑色電極棒上的箭頭和火花即表示當(dāng)前電極為上升狀態(tài)。 2. 電極壓放控制 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 上位機(jī)組態(tài)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 40 圖 該圖功能包括： 顯示現(xiàn)場各控制參數(shù) (如變壓器原邊電流、電壓、功率因數(shù)等值 )。電極壓放控制。在三個(gè)操作子窗口中設(shè)置完立缸上升和壓放下降時(shí)間后，選擇“自動(dòng)壓放”按鈕，電極按工藝流程自動(dòng)完成單周期的壓放控制 。選擇“手動(dòng)壓放