電工技師論文范文 PLC在電解鋁 500KA整流系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、姓名：XXX身份證號(hào)：XXXXXXXXXXXXXXX等級(jí)：技師鑒定單位：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXPLC在電解鋁500KA整流系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：隨著工業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)的提高，一大批工業(yè)自動(dòng)化的產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，比如：西門(mén)子的S7-300400v1500,GE公司的90-70,羅克韋爾的contortLogix5000系列，ABB公司的800系列等，對(duì)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)起到了重要作用，革命性的解決了人類(lèi)勞動(dòng)強(qiáng)度及控制精度的問(wèn)題，今天簡(jiǎn)要解讀一下羅克韋爾contortLogix5000PLG西門(mén)子s7-300PLC電解鋁500KA整流系統(tǒng)中的應(yīng)用.該系統(tǒng)采用了九江九整的大功率硅二極管整流設(shè)

2、備，文章敘述了羅克韋爾contortLogix5000PLC、西門(mén)子s7-300PLC的功能結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)的拓展，分析了該系統(tǒng)穩(wěn)流控制的原理及如何實(shí)現(xiàn)電流的自整定，講述了PLC與人機(jī)界面的互動(dòng)控制的模式以及故障告警及事件記錄等，最后還分析了冬季水風(fēng)冷卻器運(yùn)行對(duì)PLC的程序優(yōu)化問(wèn)題。關(guān)鍵詞：整流系統(tǒng)PLC故障告警通訊網(wǎng)絡(luò)水風(fēng)冷卻器程序優(yōu)化目錄第一章：500KA整流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu):500KA整流系統(tǒng)機(jī)組參數(shù)及結(jié)構(gòu):500KA整流系統(tǒng)穩(wěn)流控制原理第二章：整流系統(tǒng)中綜自的應(yīng)用：1769-L35E、s7-300PLC的應(yīng)用1769-L35E、s7-300PLC人機(jī)界面及后臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)及特:PLC綜自控制系

3、統(tǒng)在告警及故障記錄中的應(yīng)用第三章：對(duì)整流系統(tǒng)及水風(fēng)冷卻系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化：對(duì)整流系統(tǒng)信號(hào)誤動(dòng)作的分析及優(yōu)化：對(duì)水風(fēng)冷冷卻系統(tǒng)冬季運(yùn)行方式提出的優(yōu)化概念第四章：結(jié)束語(yǔ)第一章:500KA整流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)主要采用江西九江九整整流器廠(chǎng)的ZES-48KA/1450型大功率硅二極管整流設(shè)備。:500KA整流系統(tǒng)機(jī)組參數(shù)及結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)單機(jī)組型號(hào)為ZES-48KA/145Q機(jī)組主電路采用三相橋式同相逆并聯(lián)整流電路（如圖1）,額定輸出電流48KA額定電壓1450M系統(tǒng)采用戶(hù)內(nèi)全封閉式結(jié)構(gòu)，本體結(jié)構(gòu)采用無(wú)磁方鋼，無(wú)磁角鐵，鋁板等，整流柜的主整流室和電器間隔兩部分，主整流室裝有12組整流單元（正負(fù)各六組，前后分裂擺放

4、）及熔斷器單元，并配有繼保、風(fēng)冷、水冷系統(tǒng)。繼保主要包括操作過(guò)電壓、換向過(guò)電壓、直流側(cè)過(guò)電壓、二極管故障保護(hù)、橋臂過(guò)熱保護(hù)、水系統(tǒng)保護(hù)、柜內(nèi)溫度保護(hù)等。機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，利用的無(wú)磁材料減小了直流大磁場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)本體的自感應(yīng)引起的溫開(kāi)，減小了能耗損失，大大提高了整流效率。圖1：三相橋式同相逆并聯(lián)整流電路簡(jiǎn)圖機(jī)組采用以羅克韋爾的1796-L35EPLC為監(jiān)控裝置為核心，配合九江九整公司的JM820數(shù)字穩(wěn)流控制器專(zhuān)用控制單元，構(gòu)成單機(jī)組高可靠雙數(shù)字穩(wěn)流控制系統(tǒng)。由機(jī)組PLC及人機(jī)界面PO回完成對(duì)高壓斷路器、有載開(kāi)關(guān)、變壓器、整流柜、直流刀閘、水風(fēng)冷卻器系統(tǒng)等設(shè)備的可靠操作及故障保護(hù)及數(shù)據(jù)的采集。機(jī)組穩(wěn)流主要

5、由JM820完成，JM820a行數(shù)字PID穩(wěn)流調(diào)節(jié)、PWM脈寬調(diào)制、IGBT高頻開(kāi)關(guān)輸出控制電流，通過(guò)直流或交流的反饋，達(dá)到穩(wěn)定電流的目的，數(shù)字穩(wěn)控方框圖如下：在機(jī)組給定電流后，監(jiān)控PLC及數(shù)字穩(wěn)流JM820根據(jù)給定電流及反饋電流利用機(jī)組自飽和電抗器進(jìn)行自整定調(diào)節(jié)，作用與自飽和電抗器的控制繞組和位移繞組（原理圖如圖2）位移調(diào)壓住移整泮I-I位移送組-I整流變PLC調(diào)節(jié)控制案組1電流變換整流器|T屯鋰棺圖2:穩(wěn)洸控制系統(tǒng)工作原理電圖實(shí)際穩(wěn)流調(diào)節(jié)過(guò)程中，位移電流Iwy、控制電流Iwk與整流柜工作電流Id的關(guān)系如下圖:位移電流Iwy與整流柜工作電流Id的關(guān)系控制電流”k與整流柜工作電流工己的關(guān)系圖中

6、可分析看出位移電流Iw與整流柜工作電流Id呈反比關(guān)系，控制電流Iwk與整流柜工作電流Id呈正比關(guān)系，因此通過(guò)改變控制繞組電流Ik來(lái)改變自飽和電抗器鐵芯磁密，來(lái)調(diào)整控制角，來(lái)達(dá)到對(duì)整流柜輸出直流進(jìn)行調(diào)壓穩(wěn)流的目的。第二章：整流系統(tǒng)中綜自的應(yīng)用目前國(guó)內(nèi)電解鋁行業(yè)400KA及以上系統(tǒng)，PLC?一些綜合自動(dòng)化產(chǎn)品以得到普遍推廣，針對(duì)穩(wěn)流控制平穩(wěn)供電這一塊，各整流設(shè)備廠(chǎng)家也都推出使用較強(qiáng)運(yùn)行計(jì)算及冗余能力抗干擾能力好的PLC比如該文講到羅克韋爾1769系列，西門(mén)子S7-300系列。:1769-L35E、s7-300PLC的應(yīng)用針對(duì)在強(qiáng)磁環(huán)境中對(duì)PLC運(yùn)行穩(wěn)定性的要求，在500KA整流系統(tǒng)中穩(wěn)流及控制部分

7、選用了AB公司的1769-L35E型PLQ在水風(fēng)冷卻器系統(tǒng)中選用西門(mén)子公司的S7-300型PLG為什么選用它們，它們有什么優(yōu)點(diǎn)呢:兩中型號(hào)的PLC在工業(yè)生產(chǎn)中具有編程簡(jiǎn)單，使用方便，其使用的編程語(yǔ)言形象直觀、容易掌握、不需要專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言。：控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，模塊化設(shè)置，維修更換方便。：抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。工業(yè)生產(chǎn)一般對(duì)控制設(shè)備的可靠性提出了很高的要求，應(yīng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作，平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng)，平均修復(fù)時(shí)間短，其在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采用了多層的抗干擾措施，并精選元器件，可在惡劣環(huán)境下工作。其在硬件上通過(guò)屏蔽、濾波、隔離、電源的調(diào)整與保護(hù)、采用模

8、塊式結(jié)構(gòu)等措施，在軟件上采用故障監(jiān)測(cè)，信息保護(hù)和恢復(fù)等方法提高可靠性。：功能齊全。具有開(kāi)關(guān)量與模擬量輸入輸出模塊和大量的內(nèi)部中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等，具有邏輯控制、順序控制、信號(hào)數(shù)據(jù)處理及各種接口功能，具有強(qiáng)大的以太網(wǎng)(EntherNet)、控制網(wǎng)(ControlNet)、Profibus網(wǎng)絡(luò)等。：1769-L35E、s7-300PLC人機(jī)界面及后臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。該系統(tǒng)中采用了以太網(wǎng)(EntherNet)、控制網(wǎng)(ControlNet)、DeviceNet和ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)通訊架構(gòu)(如下圖)。圖張匚1739-L35E河絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)在該系統(tǒng)中靈活運(yùn)用了以太網(wǎng)及設(shè)備控制

9、網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)技術(shù)建網(wǎng)投資經(jīng)濟(jì)，可以有效的保障用戶(hù)在布線(xiàn)基礎(chǔ)實(shí)施上的投資，它支持3、4、5類(lèi)雙絞線(xiàn)以及光纖的連接，能有效的利用現(xiàn)有的設(shè)施。方便施工、維護(hù)。而控制網(wǎng)(ControlNet)是一種高速確定性網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)時(shí)間有苛刻要求的應(yīng)用場(chǎng)所的信息傳輸，它為對(duì)等通訊提供實(shí)時(shí)控制和報(bào)文傳送服務(wù)，并且傳輸速率高達(dá)5Mbit/s,可尋址節(jié)點(diǎn)數(shù)為99,使用RG-6/U同軸電纜，具有一定的抗干擾能力。DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，是一種低成本的通訊連接，是一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)解決方案，主要應(yīng)用與基本工業(yè)設(shè)備(如光電傳感器、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器、輸入輸出設(shè)備及其他驅(qū)動(dòng)設(shè)備等)的網(wǎng)絡(luò)連接。ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)是一種國(guó)際化、開(kāi)放式

10、、不依賴(lài)于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBU援送速度可在12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當(dāng)總線(xiàn)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，所有連接到總線(xiàn)上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。PROFIBU是一種用于工廠(chǎng)自動(dòng)化車(chē)間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車(chē)間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。:PLC綜自控制系統(tǒng)在告警及故障記錄中的應(yīng)用整流系統(tǒng)的故障及報(bào)警信號(hào)按所在回路位置不同可分為交流側(cè)電源進(jìn)線(xiàn)和母線(xiàn)部分、整流機(jī)組整流柜本體部分以及輔助設(shè)備部分（水風(fēng)冷卻器、

11、循環(huán)水系統(tǒng)）；按其性質(zhì)不同又可分為事故跳閘信號(hào)和故障報(bào)警信號(hào)。跳閘信號(hào)主要包括一次供電部分的繼電保護(hù)系統(tǒng)中的過(guò)流保護(hù)、速斷保護(hù)、零序保護(hù)、變壓器差動(dòng)保護(hù)、重瓦斯、壓力釋放；整流柜本體的橋臂過(guò)熱、單快熔、多快熔、水壓低、直流逆流、換向過(guò)壓等。故障報(bào)警信號(hào)有，輕瓦斯、油溫高、水溫高，油泵故障、風(fēng)機(jī)故障、電導(dǎo)率高、整流柜柜門(mén)開(kāi)等。故障信號(hào)經(jīng)由中央信號(hào)回路接通故障指示燈、鈴發(fā)聲光報(bào)警并在監(jiān)控設(shè)備終端以報(bào)文形式閃動(dòng)，故障濾波系統(tǒng)接受PLC終端設(shè)備傳輸?shù)膱?bào)警信號(hào)并記錄在系統(tǒng)中，方便檢修技術(shù)人員進(jìn)行故障消除，便于對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控管理。第三章：對(duì)整流系統(tǒng)及水風(fēng)冷卻系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化通過(guò)幾年的運(yùn)行情況，系統(tǒng)故障報(bào)警方面

12、、水風(fēng)冷控制方面也存在一定不足，具體情況及整改措施如下分析:對(duì)整流系統(tǒng)信號(hào)誤動(dòng)作的分析及優(yōu)化。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于夏季氣溫過(guò)高（極端天氣達(dá)45C）,整流柜運(yùn)行電流大，加上回路內(nèi)阻損耗發(fā)熱，致使元器件工作環(huán)境溫度高，元器件周?chē)嬖趶?qiáng)磁場(chǎng)及整流柜本體運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)等情況，致使整流柜橋臂的溫度繼電器及換向過(guò)壓保護(hù)的快熔監(jiān)測(cè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作。造成系統(tǒng)的誤跳閘，即影響了平穩(wěn)供電和電解效率，又增加了供電系統(tǒng)職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也對(duì)變壓器有載開(kāi)關(guān)造成不必要的動(dòng)作損耗。溫度繼電器采用的是KSD302r開(kāi)式溫控開(kāi)關(guān)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)采用的是九江九整整流器公司改動(dòng)的KW-1理常閉式微動(dòng)開(kāi)關(guān)，信號(hào)回路如下圖：L/一 一若二。一

13、三開(kāi)蕓橋胃溫度監(jiān)測(cè)裝置基星嶺A堪壇匚DM信號(hào)回路捽制原理簡(jiǎn)圖針對(duì)上述這一故障現(xiàn)象，提出了對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置的升級(jí)及PLC程序進(jìn)行優(yōu)化，首先對(duì)原有的橋臂溫度監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行升級(jí)，因原裝置對(duì)橋臂溫度高監(jiān)測(cè)沒(méi)有記憶功能，故障閃動(dòng)后，工作人員沒(méi)有辦法確認(rèn)具體橋臂（因是誤動(dòng)，橋臂溫度成像儀監(jiān)測(cè)基本一致）；其次是針對(duì)誤動(dòng)作時(shí)間極短一般在幾十ms,用報(bào)警的硬接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)PLC內(nèi)部的時(shí)間繼電器加以秒級(jí)延時(shí)，程序簡(jiǎn)圖如下圖分與三克離 TS5122 w t : 口二 I Qmta安同過(guò)三旅一 TS51OB二HE：-TOfil計(jì)若醺打產(chǎn)出二YEN)升=辱T10O尋.TOOOW20H二耳其180*片面Ft王，才幸一TON升器打產(chǎn)

14、之退*EN計(jì)件養(yǎng)TGO尋=.4虧巨支嗡 TSS12Z4為涕M彩破rfTIM向過(guò)三恭&TS51OS線(xiàn)司丑三 F 作基？5r=CN: I 一 Oa 0 gT60至1180*升級(jí)后的橋臂溫度監(jiān)測(cè)裝置具有記憶功能，能夠準(zhǔn)確確定某橋臂報(bào)警的實(shí)際原因，使用效果良好，更改后的PLC程序也對(duì)閃動(dòng)起到了作用，使用效果良好，確保了平穩(wěn)供電的穩(wěn)定性和可靠性。:對(duì)水風(fēng)冷卻系統(tǒng)冬季運(yùn)行方式提出的優(yōu)化概念水風(fēng)冷卻器系統(tǒng)主要由PLC人機(jī)界面控制部分、循環(huán)水泵部分、五組風(fēng)機(jī)散熱器部分及架構(gòu)。該系統(tǒng)所處環(huán)境晝夜溫差大，特別是冬季，整流系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，溫升不高，水冷系統(tǒng)就會(huì)遇到冷卻器內(nèi)部散熱管道的損壞。因此，需要停用一到二組風(fēng)冷器，

15、并放去冷卻器內(nèi)部純水、拆除風(fēng)機(jī)電源線(xiàn)。這種情況的出現(xiàn)無(wú)疑增加了冬季檢修的工作量及設(shè)備的安全運(yùn)行。針對(duì)上述情況，需對(duì)PLC控制回路進(jìn)行優(yōu)化控制方式，根據(jù)季節(jié)或晝夜進(jìn)行運(yùn)行模式的切換，在原有的PLC空制程序中加入時(shí)間事件，在人機(jī)界面程序中加入時(shí)間寫(xiě)入塊操作，在硬件操作方面加入控制旋鈕的選擇操作，多條件方式共同滿(mǎn)足，保證安全運(yùn)行，對(duì)冷卻器機(jī)械部分實(shí)施建造根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)開(kāi)啟/關(guān)閉式通風(fēng)系統(tǒng)。優(yōu)化概念方框圖如下：第四章：結(jié)束語(yǔ)PLC應(yīng)用于500KA整流系統(tǒng)中，通過(guò)和監(jiān)控主機(jī)PC以及繼電保護(hù)裝置有效結(jié)合，組成了PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了整流機(jī)組操作的自動(dòng)控制。通過(guò)PLC對(duì)整流系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及信號(hào)的采集，將整流機(jī)組的真實(shí)運(yùn)行情況反映到了監(jiān)控主機(jī)PC上，便于運(yùn)行人員的動(dòng)態(tài)監(jiān)