本站原创摘 要 ：根据实际的需要,文章通过对中型线自控系统开关电源的分析与研究,设计出新型控制电源系统.并对控制电源进行了优化控制,实现冗余控制及运行监控,提高了控制水平,实现了长时间的连续稳定运行,可应用于自动化控制方面的各个领域.
关 键 词 ：自控系统；开关电源；冗余技术；监控技术
中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）20-0128-02
1 概述
中型线自控系统由于运行时间长、运行环境恶劣,系统面临模板严重老化的问题,部分设备的使用年限已经到期,随时可能损坏,尤其是控制用的24V开关电源,连续出现故障,给生产维护带来不利的影响.为解决这个难题,通过对原控制电源系统进行了解剖分析,根据PLC系统运行的实际需要,进行开关电源冗余系统设计及运行监控,使其运行可靠、稳定,能够长时间地连续稳定运行.
2 应用的主要技术
2.1 冗余控制技术
经过对原控制电源系统进行解剖分析,了解供电系统的功能特点,弄清楚了系统冗余设计的方法.根据PLC系统运行的实际需要,从可靠性、稳定性方面进行控制电源冗余系统开发,可靠性指其中一个电源出现故障时,另外一个电源能立即投入,保证实现无缝切换；稳定性指冗余系统中的每个电源系统都
能达到长时间的连续稳定运行,故障率低.
通过冗余控制,实现备用电源的无缝切换,提高了电源系统的稳定性和可靠性,保证PLC系统的供电正常.通过大量的实验,测试冗余控制的自动切换功能和实际的控制水平,达到预期的效果,满足了要求,开关电源系统真正实现了冗余控制.
2.2 FIX 监控技术
电源的运行状态监控软件采用美国Intellution公司的FIX DMACS软件（6.15版）.FIX软件是一种工业自动化组态软件,FIX提供了监视、操作、历史记录、历史/实时趋势图、报警和安全防护功能.FIX的I/O驱动程序软件从I/O设备中读取数据并把数据传入驱动程序映射表（DIT：Driver Image Table）的地址中.
扫描、报警、控制（SAC）程序从DIT中读数据,并将处理后的数据传输到过程数据库中.内部数据库访问功能从本地或远程的数据库读取数据,并将这些数据传输至请示的应用程序中去,监控功能非常完善,通过实时监控技术,对现场所有的控制电源运行情况进行了有效地监控,在其出现故障时可以得到及时的反馈,根据情况进行相应的处理,方便了
维护及故障的处理,保证了系统的稳定运行.
3 冗余控制及监控设计
3.1 冗余控制
图 1 电源冗余系统图
为了有效地消除上述这些情况对电源系统的不利影响,采用了以下的冗余控制方式,使用了两个相同的直流电源控制,其中一个作为备用,每个电源通过大功率的整流二级管后,并联输出,在输出侧将继电器连接到电源的正负极,引一对触点到模板,作为电源正常信号,原理如图1所示.
中型现场电气室共有24对这样的冗余电源控制系统,分布在近800米的控制室内,因此常规的维护很不方便.通过上面的设计,我们对这些控制电源进行了有效地画面监控,每个电源的输出侧都有一个继电器线圈和24V的正负极相连,从每个继电器引一对常开触点到数字量输入模板,作为该控制电源运行正常的信号,通过控制程序及画面的编制,将该信号点的状态显示做到画面上显示用于监控.
3.2 优化控制
由于系统控制设备较多,之前为了故障排查快速简单,已经对其控制电源进行了改造,对每块模板的供电电源正负端均增加了隔离保险,减少了故障的连锁反应,降低了故障点.由于到现场的控制信号的公共线路设计时的原因,其公共端线路连接比较繁琐,查找比较麻烦,当时改造时没来得及完全分开,现在公共端分得不彻底,导致故障查找比较费时.针对现在的这种情况,进行了多种改造.
3.2.1 剥离不使用设备的线路
现场控制系统运行了十多年,有些设备经过改造,已经弃之不用,本打算线路以后可以作为备用,只在现场做了处理.现在将这些设备的所有信号从控制中解除,以防由这些不用的设备引起不必要的故障.
3.2.2 多路等级电源公共线合一
控制系统的DC24V电源输出端分别控制其相应的设备,电源负端没有进行接地处理,这只有各自的正负端之间相对电源为DC24V,和其他的都是独立并存,互不相干.如果有一个负端接地,就会引起故障.因此现在考虑将所有控制柜内的24V电源负端都连接在一起,形成一个公用的负端,将各个的负端电势拉平.如果有一路负端接地,就会有其他的负端将其电势拉平,不会造成大的故障停机.
3.2.3 将公共线最小化分类
在控制系统的原设计中,一块24V电源所控制的设备是共负极的,公共端是并联到中继柜后到现场设备的,一旦出现电源负端接地,查找起来非常麻烦,要一个设备一个设备地排查,费时费力,影响了现场的生产.所以考虑将电源的负极尽量按最小化分类,多加几路保险,将公共端进行分离,对不同的设备分开控制.这样分开后,一是故障影响面比较小,一旦出现故障只能影响到其保险下的有限设备,不会波及其他的设备；二是查找故障比较容易,可以根据保险的熔断情况直接查找其所带的几个设备就行,不会再和原来似的大海捞针.
3.3 故障监控
本套故障诊断系统以东芝VTOOL编程软件、IFIX监控软件为开发平台,开发了故障报警画面、故障报警记录和故障查询三种诊断方式,它们相辅相成,并可随着事件库和经验库的完善而进一步完善.
图2 24V电源实时报警画面
利用VTOOL软件和IFIX软件共同开发的实时报警画面如图2所示,在IFIX监控系统的数据监控中添加电源故障信号的采集,画面中的每一个小图形都对应了现场的一个信号,并作为数据库中的一个点,设备的输入、输出情况由NV控制器进行读取,并通过以太网与IFIX中的数据点对应.当某个电源异常时,相应的继电器线圈失电,常开触点断开,画面上就会出现相应的声光报警,根据报警点的标识,及时对该电源进行更换,方便了维护对其进行监控和维护,及时了解该类信号的运行状态.
4 效果及应用
该系统实际运行后效果良好,提高了开关电源的运行稳定性,有效地降低了故障处理时间,故障状态监控可靠,方便了维护,创造了可观的经济效益和社会效益.该技术可应用于自动化控制方面的各个领域.
作者简介：唐桂芝（1974-）,女,山东泰安人,山钢集团莱芜分公司自动化部工程师,研究方向：自动化控制系统的应用.
（责任编辑：叶小坚）