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DEH-ⅢA控制系统硬件组成与工作原理

2005/8/5    来源:e-Works    特约撰稿人:侯典来      
关键字:控制系统  DEH-ⅢA  硬件  
本文论述了DEH-IIIA控制系统硬件组成,包括系统的具体配置、I/O卡件及端子板,信号通道检查和调试方法,故障维修,以及接地问题分析与处理。

    概述

    汽机岛主要控制系统包括DEH、MEH、BPC控制系统,采用了上海新华电站设备厂生产的XDPS-400分散控制系统,来完成汽机岛生产过程实时数据采集、过程控制、顺序控制、高级控制、报警检测、监视、操作,对数据进行记录、统计、显示、打印等任务,如图1所示。

    执行机构响应DEH的指令信号,控制油动机的位置,以调节汽轮机各蒸汽进汽阀的开度,从而控制汽轮机运行,阀门控制站的配置与系统所配的调节型油动机相适应,即一个油动机对应一块阀门控制卡(VCC卡),各种阀门之间的相互协调动作及控制切换,如高压缸启动、中压缸启动、顺序阀控制、单阀控制等方式,是由DEH基本控制DPU内的阀门管理程序实现的,MEH及BPC系统中的VCC卡配置也是与调节型阀门相对应的。


图1 XDPS-400系统接线结构和卡件柜

    1 硬件

    (1) DEH-ⅢA系统的具体配置

    01柜为基本控制柜,包括主要由电源、1对冗余DPU、3个基本控制模拟量输入卡件箱、1个OPC超速保护卡件箱及1个伺服控制系统卡件箱组成,完成对汽轮机的基本控制功能,即转速控制、负荷控制及超速保护功能。

    02柜为基本控制端子柜,包括现场信号先接到端子柜,经端子板变换,通过内部预制电缆接到对应的I/O卡件;另外,DEH仿真器与DEH-ⅢA的连接插头也在端子柜上,控制实际汽轮机时,信号连到现场,带仿真器时,信号连到仿真器,还可在现场带实际油动机和阀门进行仿真试验。

    03柜为ATC控制与TBC控制计算机柜,包括主要由电源、1对冗余DPU、2个ATC的I/O控制采集卡件箱、1个TBC的I/O卡件箱组成,主要完成ATC信号采集、转换处理,以及ATC应力计算、ATC控制、监视、报警等功能,同时完成TBC的控制功能。

    04柜为ATC控制端子柜,包括放置与ATC及TBC的I/O卡对应的端子,每一块端子板对应一块I/O卡。通过预制电缆连接到I/O卡件箱的背板上。

    05柜为MEH控制柜,包括MEH电源、DPU及I/O卡件箱,06柜为电源分配柜。
                 操作员站由Pentium工业PC机、网络卡、操作盘、CRT、彩色打印机等组成,工程师站由一台Pentium工业机、网络卡、操作盘、CRT及打印机组成,与操作员站兼容,可互为备用。

    DEH-ⅢA硬手操盘是一个硬接线的操作盘,是DEH的一种后备应急操作方式,操作盘上有阀门增减按钮、超速试验钥匙开关、阀位指示等,这些操作直接用硬接线连接,操作阀门控制板。阀位输出也从阀门控制板来。因此,当DPU或操作员站故障时,完全可以进行手动控制。

    根据需要配置一个电源柜,将系统电源分配到每一个控制柜,DEH、MEH、TBC的电源为两路交流220VAC输入。交流电源可以直接进入控制柜下方的配电盒,也可由电源柜分配到每个控制柜,系统中所使用的直流电源均为1:1冗余供电,如图2所示。


图2 电源系统原理接线

    (2) DEH-IIIA的I/O卡件及端子板

    DEH-IIIA系统中的I/O卡都是带CPU的智能I/O接口卡,分别为AI卡、AO卡、DI卡、DO卡、VCC卡、MCP卡、OPC卡。

    (1) AI卡:适应各种模拟量输入,量程放大倍数可编程,其原理如图3所示。


图3 AI卡原理方框图

    AI板是一块高性能低成本智能型模拟量数据采集板,它适用于各种模拟量信号的采集和处理。在分布式控制系统中,AI板作为一个前端数据处理器,将模拟信号转换成相应的数字信号,经I/O总线和位总线送至控制计算机系统中。

    IntelMCS51系列中的80C31CPU是一种低成本高性能低功耗的8位微处理器,它的基本机器周期为1μs,最大寻址范围是内部RAM128字节,外部RAM64字节,ROM64K字节,有2个16位定时器/计数器,5个中断源和2个优先级,具有位寻址功能,它被安装在U6的40PIN插座上,它是AI板的核心部分。

    EPROM/RAM:U12处安装一个28PIN的插座用于接插EPROM程序芯片,型号为27C128,27128,27C64,2764等16K或8K芯片,改变EPROM容量无需改变硬件配置,EPROM芯片内固化了AI板的监控程序,RAM为128字节在80C31CPU内部,主要用于存放AD值和一些中间计算值。

    (2) AO卡:可输出4~20mA、0~5V信号


图4 AO卡原理方框图

    AO卡是一块模拟量输出卡,直接受控于BC卡,与AO端子板配合使用即可实现8路电压(1~5V)或电流(4~20mA)信号输出。

    AO卡上共有8路模拟量(4~20mA或1~5V)输出,每一路模拟量输出的负载能力达600Ω,8路AO输出由BC卡(站控制卡)直接控制,BC卡通过总线将数据分别写入AO卡上的8个D/A转换器(12位的D/A),D/A芯片转换输出的电压信号经过增益为1的隔离放大器隔离输出到电压/电流转换电路,每一路模拟量的隔离放大器后级输出和电压/电流转换电路都单独由一块DC/DC电源模块供电,以实现模拟量输出通道之间的隔离。

    (3) DI卡:开关量输入卡,无源干触点输入


图5 SOE/DI卡原理方框图

    SOE/DI卡是一块高性能低成本智能型的开关量数据采集板,它适用于各种开关量信号的采集和处理,在分散式控制系统中它是一个前端数据处理器,担负着就地信号到计算机系统之间的桥梁作用整个部件由一个单片机及其外围电路组成,主要模块有单片机、应用程序存贮器、数据存贮器、同步计数器、信号转换、光隔接口、并行接口、及并行总线接口、硬件看门狗、热插拔保护电路等。

    (4) DO卡:开关量输出卡,无源干触点输出


图6 DO卡原理方框图

    DO板是一块高性能低成本开关量数据输出板,它适用于各种小信号的开关量输出处理,在分布式控制系统中,作为一个前端开关量数据输出板,通过中间継电器,就能担负大功率开关输出。

    DO卡是由BC板直接控制,BC板通过选择DO板的端口地址和写数据,将开关量状态输出。DO卡与DO整形卡的组合,就能很方便控制输出的状态,当DO整形卡上连接线E1、E2开路时,DO板输出状态为“1”,对外开路;当DO整形卡上连接线E1、E2短接时,DO板输出状态为“0”, 对外短路。

责任编辑:江琦
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