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可编程节制器在筒阀同步节制中的操纵
宣布日期:2006-10-24  点击次数:2596  联系关系产物:PLC FX2N,三菱PLC
     [择要]本文先容了水轮机圆筒阀的成长汗青及其在操纵理论中闪现出的长处,阐发了圆筒阀接力器运转进程中差别步的缘由,先容了接纳可编程节制器手艺完成同步的道理及操纵体例。
     [关头词] 筒阀、接力器的同步、比例阀、闭环反应节制、电液随动 

     1、概述

     水轮机筒阀由法国neyrpic公司于1962年用于真机以来,经由进程一些中小水轮机的操纵理论,慢慢获得了完美。到1979年加拿大那时最大的水电站lg-2,16台着力为338.5mw的大型混流式水轮机接纳了圆筒阀以后,它的操纵起头引发列国的注重,很多长处获得公认。是以,被愈来愈多的水电站接纳。它的首要长处有:
         1、装配在牢固导水叶与勾当导水叶之间,同装配在蜗壳前的球阀、蝶阀比拟,延长了全部厂房的纵向长度,下降了工程造价;
         2、密封性更好,能有用按捺了导叶漏水对导叶的磨损。
         3、开启、封闭时候短,能更好地顺应电力体系对水电厂疾速开机的请求并能有用地避免变乱环境下的机组过速。
         4、能消弭机前阀门收支口处的缩短和分散段伸缩节的附加水力损失。
         5、圆筒阀启闭为直线活动,封闭时可按照水压回升率调剂封闭速度。而在圆筒阀的操纵理论中若何保障多只接力器的同步成为筒阀节制的关头手艺题目。上面就这一题目论述操纵plc手艺完成同步的道理和体例。

     2、筒阀的布局及同步机构道理

     传统的处理同步题目的首要体例接纳接力器驱动链条同步,在筒阀圆周尽能够多地平均安排多支液压接力器,每支接力器动杆(活塞)下端毗连牢固在阀体上,活塞高低活动能够驱动阀门启闭。各活塞的同步挪动有由可逆传动的转动螺旋副完成,它是在活塞上牢固的一只转动螺旋传动的螺母,螺母毗连传动丝杆,当活塞高低挪动时丝杆做正反扭转,丝杆上端毗连齿轮将筒阀的垂直活动变为齿轮的扭转,齿轮动员链条一路连动别的接力器的齿轮同速扭转并反感化于其丝杆而完成多只接力器的同步。此同步计划的错误谬误在于:
     1)、直径大的筒阀将安排数目较多的接力器,增添全部体系的投资。
     2)、接力器油缸进油口无调理才能,均由调定的节流阀节制流量,接力器运转速度的调理节制不按调理纪律活动的随动性。
     3)、链条同步对产生异步的的油缸改正才能差,易产生链条张力矩过载乃至拉断,导致筒阀启闭失利。
     4)、由于油缸进油量由节流阀调剂牢固,筒阀只能定速启闭,损失了筒阀直线活动可按法式指定启闭速度停止启闭的上风。

      3、接纳plc输入节制比例阀液压随动体系完成同步

      此计划接纳接力器间接驱动筒阀并节制其同步,转动螺旋副和链传动的同步机构能够打消或作为帮助同步手腕和掩护办法。别的,接力器自身不需再设缓冲装配,缓冲功效由plc节制法式完成。接纳本计划与传统的同步节制体系比拟有以下特色:
       1)、能够矫捷地转变(点窜节制法式)阀门封闭开启的活动纪律,使之更合适机组运转之须要。比方:当变乱告急停机调速器主配拒动而需疾速封闭筒阀是时,为了即疾速又不导致蜗壳及压力钢管水压回升率太高可接纳分段封闭的节制纪律。
       2)、能够打消机器同步机构,大大简化节制操纵机构从而精简筒阀的全体布局,节流机坑内空间,改良运转掩护前提。
       3)、削减操纵履行组件数目,下降工程造价。
       4)、操纵计较机通信手艺,为完成计较机远方监控供给坚固的现场节制和数据收罗单位。
       
      
      3.1节制体系根基道理 
      该体系首要由硬件和节制软件两局部组成,此中硬件局部包罗可编程节制器(本计划plc选用三菱公司的fx2n-80mt)及其配套的a/d模块、通信模块、接力器路程丈量组件(选用磁感到高精度、高速脉冲输入)、旌旗灯号功率缩小板、液压比例阀、电源、操纵开关、按钮和旌旗灯号灯等组成;其体系硬件组成如图一所示。软件由三菱公司配套可在windows下编程的fxgp-win-c开辟而得。体系的根基节制战略以下:全部体系可视为以位移量误差为负反应的闭环电液随动体系,在多只接力器差别步的环境下,以此中一只为基准,在给定的启、闭纪律根本上按典范pi节制算法,产生节制量感化到液压比例阀上,液压比例阀节制油流量巨细校订产生的差别步的误差以保障各油缸的同步运转,其根基节制道理框图如图二所示。   
      

      3.2各局部任务元器件特征

     3.2.1节制运算部件plc及其各功效模块
     plc(fx2n-80mt)是全部体系的焦点节制部件,其丰硕齐全的节制运算指令、优胜的机能、现场编程调试的便利已成为完成各类节制的现场级装备。其首要机能目标有:运算速度: 0.08us/步(根基指令), 1.52us—数100us(操纵指令);用户法式内存容量:16k,体系法式内存容量:8k;操纵指令:128种 298个;输入口:5组每组8个,此中高速记数口8个(x000—x007);呼应速度:8个点算计小于即是20khz,自带电源容量:24v600ma;输入电源:ac/dc170v—250v。各功效模块:1)模数转换模块fx2n-4ad:用于领受压力传感器输入的4-20ma电流旌旗灯号,将其变为plc法式可用的0-1000的十进制数。其机能目标以下:功耗:dc5v30ma,摹拟量输入规模:电压dc-10v--+10v最大-15v--+15v(输入阻抗200k),电流dc-20ma--+20ma最大-32ma—+32ma(输入阻抗250),;输入数字规模:-2047--+2047;分辩率:电压5mv,电流20ua;线性度:±1%f.s,采样速度:通俗通道15ms,高速通道:6ms;3)数模转换模块fx2n-2da:将plc运算获得的节制量数值转化为电压旌旗灯号输入到比例阀缩小板节制液压比例阀。其机能目标以下:dc5v30ma,数值输入规模:-2047— +2047;摹拟量电压输入: -10v— +10v,线性度:±1%f.s,分辩率:电压5mv(10v×1/2000),转化速度:通俗通道18ms,高速通道:3.5ms;

    3.2.2丈量部件:位移传感器
      选用美国mts temposonics iii(pb/ph)非打仗式位移传感器
      道理:由扣问旌旗灯号的电流脉冲所产生的磁场(沿波导管运转)与地位磁铁产生的磁场订交产生一个应变脉冲旌旗灯号,而后计较这个旌旗灯号被探测所需的时候周期,便能换算出精确的地位。
      机能及目标:分辩率:2um;呼应速度:比其余丈量体例:快4到20倍;供给收集数字输入ssi canbus profibus devicenet ;合适欧洲ce规格

    3.2.3履行部件:比例阀(包含缩小板)
      此关头是电气节制旌旗灯号与机器液压体系毗连的关头局部,间接影响到节制体系机能的阐扬,以是选用德国rexroth的vt5005带阀芯地位反应的主动式比例标的目的节制阀,其缩小电路手艺数据以下:电源电压dc24v,功率50va,节制电压±9v,最大输入电流:2.2a。

    3.2.4操纵显现终端
      本体系选用三菱的got940触摸操纵显现终端,其画面可经由进程配套的gt-desige软件建造并经由进程公用通信电缆ac30r-9ss与pc机毗连停止数据传递及调试。装配此显现终端可丰硕人机界面,同时监督多个参数,对立即阐发筒阀开启、封闭的运转状况供给便利。

    3.3、节制战略
      操纵三菱plc丰硕的指令体例节制法式,对现场调试及不时完美、优化节制法式具备严重意思。全部节制法式的流程框图如图三所示。
      3.3.1具备启闭活动纪律的调理给定量
      圆形筒阀在启闭进程中,按照其装配布局及地位可知:在活动到全路程的中间段时,各缸许可产生的误差最小,为了保障液压调理体系的调理品德,可将给定量下降,加快筒阀运转速度。在动水封闭进程中,为了节制蜗壳水压回升率,筒阀封闭速度可分段停止设置。其余启闭纪律可在筒阀的运转理论中总结获得,经由进程体例具备启闭活动纪律的调理给定量完成。
      3.3.2基准缸判定
      把每次开关举措完成后的最慢及路程最小的一缸作为下一次筒阀启闭运转的基准缸,由于此缸呼应调理量的才能最弱,让它只领受牢固的给定输入,调理别的缸的输入量以顺应基准缸。
      3.3.3油压到场调理
      当某缸油压回升速度跨越设定值,申明此油缸侧活动受卡阻,此时应下降基准缸的给定值,使体系调理变得加倍陡峭,顺遂完成启闭操纵。
      3.3.4掩护及旌旗灯号设置
      油缸油压或四油缸油压之间的差值跨越某一整定值油压掩护举措;链条张力过载掩护经由进程路程开关接点停止调剂;全开、全关极限地位也是在响应地位装配路程开关完成。为了避免油路体系的油垂效应,在邻近全开、全关地位时减小比例阀开<
 
 
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