防干扰计量信息采集电路在混凝土平衡块制造中的应用.pdf

第 3 6卷 第 6期 2 0 1 4年 6月 华 电技 术 Hua di a n Te c hn o l o g y Vo 1 3 6 No 6 J u n 2 0 1 4 防干扰计量信息采集 电路在 混凝土 平衡块制造中的应用 卫 书 满 ( 葛洲坝集团机电建设有限公司， 四川 成都6 1 0 0 9 1 ) 摘要： 分析了一种防止干扰的平衡块制造计量信息采集电路 ， 该电路可防止计量共模干扰信号和电磁干扰信号， 简化 信号传递方式， 避免计量信号误差， 保证计量信号的准确传递， 解决了三峡工程升船机平衡块制造计量控制技术难题， 提 高了平衡块制造技术水平。 关键词： 三峡工程 ； ? 昆 凝土平衡块； 共模干扰； 信号滤波； 信息采集电路 中图分类号： T P 3 1 1 文献标志码： B 文章编号： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 4) 0 6 0 0 3 30 2 1 信息干扰 问题 的提 出 衡块制造计量信息采集电路。 三峡工程升船机混凝土平衡块采用高容重铁钢 砂混凝土浇筑而成 ， 骨料为铁矿砂 ， 主要 由水泥 、 铁 矿石 、 铁 矿砂 、 水按 照一定 配 比调配制成 ， 容重 为 3 0t m ， 混凝土强度等级大于 C 4 0， 单块约 5 9 1 8 t ， 每个混 凝 土平 衡块 的质 量偏 差 不 得超 过 设计 值 的 1 。 在项 目施工过程 中， 需要设计研究 出平衡 块制造计量信息采集 自动控制系统 ， 该系统通 过配 料计量实时控制系统来控制平衡 块下料量 ， 实现下 料预控及称重配料动态控制和平衡块制造设备的智 能控制 ， 在平衡块的浇筑过程 中能准确 、 有效地计算 骨料 、 水泥、 水 、 添加剂的下料量 ， 防止配料质量出现 偏差 ， 解决人工测试记录需耗费大量人工 、 信息反应 慢且精度不高的问题。 由于平衡块制造现场有多台电机及其他电磁设 备 ， 在现场产生了许多 电磁干扰信号 ， 这些电磁干扰 信号使配料精度计量很难达到施工要求 ， 使计 量信 息采集 自动控制系统在初始安装调试过程 中， 总是 遇到配料质量传感信号被严重干扰， 可编程控制器 ( P L C ) 和人机界面无法正确识别被控信号 的问题 。 同时 ， 在使用 P L C的模 拟量输 入模块采集信号 时， 可能因为隔离的传感 器电源与模块 电源相互影 响， 使之接收到一个变动很大的不稳定共模电压而影响 模拟量输入值的稳定 ； 如果模拟量输入模块 的接线 太长或绝缘不好也会影响模拟量输入值的精度。在 要求平衡块产品配料 比例达到规定指标 ， 质量满足 产品标准功能的情况下 ， 需设计 出一种 防干扰的平 收稿 日期 ： 2 0 1 4一叭 一 0 7 ； 修 回 日期 ： 2 0 1 4 0 4 2 2 2 防止信息干扰 电路 的确定 通过一段时间的探索和试验 ， 设计 出了一种 防 干扰 的计量信息采集 电路 。该 电路包括 P L C扩展 的模拟量信号模块、 模拟量输入信号滤波器及计量 传感器等器件。模拟量信号模块和 P L C之间通过 现场总线接E l 电路实现信号传递， 模拟量信号模块 和计量传感器之间通过通信 电缆连接 ， 模拟量输人 信号滤波器防止计量共模干扰信号和平衡块电机设 备产生的电磁干扰信号 ， 保证平衡块制造计量信号 的准确传递。该电路简化 了信号传递方式 ， 能在 出 现计量共模干扰信号和平衡块电机设备产生的电磁 干扰信号时避免计量信号误差， 可准确有效地反映 平衡块骨料 、 水泥 、 水 、 添加剂 的计量信号 ， 防止配料 质量 出现偏差 ， 测量精度高且反馈迅速， 保证了平衡 块制造精度 ， 并达到了质量控制指标。 现场设备 P L C的模拟信号控制模块 由计量信 号变量值 的模糊化控制 和控制量运算 ， 使用模 拟信 号控制模块代替传统 的比例 积分 微分控制 ； 为防 止出现计量共模干扰信号和工地现场各种 电机 电磁 设备对计量传感信号的干扰， P L C的模拟信号控制 模块通过模拟量输入信号滤波器和计量传感器的信 号部分连接 ， 通过从现场采集 的模拟信号流量或压 力输入到计量传感器中 ， 产生的控制量输入到模拟 量输入信号滤波器 ， 经信号滤波后输入到模拟信号 控制模块 ， 根据输入到模拟信号控制模块 的控制量 ， 进行相应的计量控制 。 防止干扰的平衡块制造计量信息采集 电路结构 框图如图 1所示。 3 4 华 电技 术 第 3 6卷 _ _ 1 1 1 l 1 I 堡 竺 兰 I 竺 壁 兰 壁 兰 l 竺 兰 l t 2 5 0Q ( 内置) PL C模拟 量信号模块 叵 匦 互 圆 圈 亘 二 口 电源 2 4 vDC l l l j j l l l l j j l I I I I l I I I i l l L _ j L_ _ J l 口 口 口口 口l 图 1 防 干扰 平衡块 制造计 量信 息采集电路结构框图 3 防止信息干扰技术方案 的实施 在该 电路中， 模拟量信号模块和 P L C之间通过 现场总线接口电路实现信号传递， 模拟量信号模块 和计量传感器之间通过通信 电缆连接 ， 模拟量输入 信号滤波器防止计量共模干扰信号和平衡块电机设 备产生的电磁干扰信号， 保证平衡块制造计量信号 的准确传递。防止信息 干扰 电路 的具体 实施方案 如下。 ( 1 ) 扩展的模拟量输入模块 E M2 3 5可以通过拨 码开关设置出不同的测量方法。开关 的设置应用于 整个模拟量输入模块 ， 1个模块只能设置为 1种测 量范围 ， 而且 开关设 置后 只有 在重新 上 电后才 能 生 效 。 ( 2 ) 为避免现场 的共模 电压影响 ， 将模拟量 输 入模块 E M 2 3 5的 M端与所有信号 的负端连接 ， 未 连接传感器的通道全部进行了短接 。由于模拟量输 入模块 E M 2 3 5内部没有 隔离 ， 共模 电压 不会大 于 1 2 V。 ( 3 ) 使用模拟量输入滤波器的途径有： 在 M i c r o Wi n中进入 “ V i e w S y s t e m b l o c kT a b ： A n a 1 o g I n p u t Fi he r s ”。 ( 4 ) 选择模 拟量输 入滤波 时， 选择 “ N u mb e r o f s a m p l e s ” 和“ D e a d b a n d ” 。“ N u m b e r o f s a m p l e s ” 区域 包含了由几个采样值 平均值计算得 出的值。当 N 与“ N u m b e r o f s a mp l e s ” 相等时计算出该值 。而死区 ( D e a d b a n d ) 定义了允许偏离于平均值的最大值。 ( 5 ) 如果没有精确的信号源 ， 模 拟量输 入模块 不要在现场进行调整 。但 如果偏置 ( O F F S E T ) 和增 益( G A I N) 电位器已被重新调整过 ， 则在有精确的信 号源时需要对模拟量输入模块在现场使用前进行输 入校准。其校准步骤如下 ： 1 ) 切断模 块电源 ， 根据输入类 型选择好拨码 开关 ( D I P ) ， 选择出需要的输入范围； 2 ) 接通 C P U和模块 电源 ， 使模块稳定 1 5 m i n ； 3 ) 用 1 个校准源的变送器 ， 1 个 电压源或 1 个 电流源 ， 输入零值信号到 1 个输入端 ； 4 ) 读取适 当的输入通道在 C P U中的测量值 ； 5 ) 调节 O F F S E T电位器 ， 直到读数为零 ， 或所 需要的数据 ( 注 意， 采用 E M 2 3 1将没有 O F F S E T调 节功能 ) ； 6 ) 用校准源输入满刻度值信号到输入端子中 的 1 个接口， 并读 出送到 C P U的值 ； 7 ) 调节 G A I N电位器 ， 直到读数为3 2 0 0 0或所 需要的数据为止 ； 8 ) 必要 时在现 场重 复上述偏 置和增 益校 准 过 程 。 4 防止 信息干扰 电路的质量控制措施 在现场计量信息采集电路 的调试过程 中， 需要 采取一些防止信息干扰电路的质量控制措施。比如 使用防止干扰的平衡块制造计量信息采集电路时要 注意良好的接地。信息传递介质需要使用屏蔽双绞 线 ， 信息传递线路要尽可能短 ， 而不能超过规定信息 传递长度 ； 现场接线尽量使用原装电缆和接头， 接头 需要按规范进行制 作 ； 屏蔽 层更要规 范接地 ， C P U 或模块的 P E端也要接地 ， 否则屏蔽层相当于没用 ； 如果在等电位不能保证 的情况下 ， 屏蔽层需要在信 号源端单端接地 ； 还要避免将导线弯成锐角 ， 并短接 未用通道； 信息传递信号必须按信号 的类型正确接 线 ： 为了抑制共模干扰 ， 模拟量输入信号的负端要连 接到模块 电源输入 的 M端子上。 现场施工时 ， 通信电缆一定要远离动力电缆 ， 也 要尽量避免二者平行走线， 当平行布线时， 通信电缆 需穿管敷设 ； 同时， 采取措施保持通信端 口之间的共 模电压差在一定范围内。对于非隔离的通信 口( 如 C P U上的通信 口) ， 保证它们之间等 电位非常重要 。 在 s 7 2 0 0 C P U联网时 ， 可以将所有 C P U模块传感 器电源输 出的 L+ M 中的 M端 子用导线 串接 起 来 ， 在 s 72 0 0 C P U与现场变频器通信 时， 需要将所 有变 频 器 通 信 端 口 的 M ( 如 果 是 西 门 子 MM4 系列， 就是 2端子 ) 连接起来 ， 并与( 下转第 3 7页) 第6期 项文杰 ： 兰溪发 电公司机组启动流程 图的开发及应用 3 7 一 l电除尘器一电场投运 3 启动流程 图的编制和使用 升负荷至 6 0 0MW 负荷 1 8 0MW 负荷 2 4 0MW 负荷 3 o oMw 负荷 4 8 0MW 轴封汽源切换 电除尘器三、四电场投运 投协调 真空严密性试验 首台汽泵 投运 锅炉转干态 第 2 台汽泵投运 安全阀检验 电除尘器二电场 投运 汽 阀活动性试验 图4 机组升负荷模块 启动流程 图一般 由运行管理部 门编制 ， 在机组 启动调试项 目确定后 ， 对流程 图上 的项 目进行适 当 的调整， 机组整套启动前定稿 ， 张贴于集控室。 机组进行整套启动时 ， 按照启动流程图的顺序 ， 将完成的项目在框图上做好记录， 使参与机组启动 的各级生产人 员都能全面 了解机组启 动 的进展情 况 ， 清楚各 自的任务和责任 ， 并能对后续的工作进行 预估和安排。机组启动结束后， 依据流程图对启动 过程的节点控制情况进行评价 ， 为下次启动提供参 考和建议。 启动流程图在浙江浙能兰溪发电有限责任公司 2 0 0 2年 9月 3机组 C修 、 2 0 0 2年 1 1月 4机组 B 修 、 2 0 0 3年 4月 2机组 A修后 的启动过程 中得到 了应用， 效果 良好。 4 启动流程图在实际工作中的作用 ( 1 ) 规范机组启动。启动流程图有机地结合运 行规程与启动调试大纲 ， 机组启动的每个步骤 ， 均严 格按照运行规程和调试大纲的要求进行。 ( 2 ) 机组启动思路清晰有序 。以启动流程图指 导机组启动 ， 使启动计划明确 、 有序推进。流程图直 观地将复杂的启动过程转换 为图表 ， 集 中体现分散 在各岗位生产管理人员的工作计划 ， 供 电厂所有生 产管理人员共享， 从而使机组启动工作成为有序的 整体。 ( 3 ) 明确整套启动试运行 中各专业间 的协作关 系。利用流程图明确了汽轮机 、 电气 、 锅炉 、 燃料 、 化 学、 除灰、 脱硫、 脱硝、 仪控等各专业的关系， 协调各 专业间的配合 ， 确保启动进度一致。 ( 4 ) 明确启动过程 中各环节 的逻辑关系。流程 图能使参加启动的各专业人员及时掌握启动过程中 主要的步骤 和关键环节 ， 明确工序间各环节 、 各阶段 的制约关系 ； 同时 ， 利用启动流程 图可 以合理安排工 序， 使不同工序之间紧密衔接， 提高工作效率。 ( 5 ) 提高工 作质量 ， 确保安全 。明确 了启动 期 间各阶段、 各专业的详细任务和条件， 使各项操作符 合运行规程和启动调试大纲的要求 ， 保证全面、 系统 地完成任务 ， 避免忙中出错 ， 保障了启动的质量和操 作安全 。 5结束 语 启动流程图将运行规程与机组启动调试大纲有 机地结合 ， 能严格 按照规程 的要 求指导启 动工作。 启动流程图责任清楚 、 任 务明确 、 程序合理 、 逻辑严 密， 能保证机组启动工作科学有序地进行 ， 有效地提 高机组启动质量 ， 确保机组运行安全。 参考文献： 1 彭传斌， 张又新 浅论启动逻辑框图在火电厂整套启动 试运中的重要作用 J 电力建设， 2 0 0 8 ， 2 9 ( 8 ) ： 1 0 0 1 0 2 ( 本文责编： 刘芳) 作者简介： 项 文杰( 1 9 7 5 一 ) ， 男 ， 浙 江台州人 ， 工程 师 ， 从事 火力 发 电厂运行管理工作( E m a i l ： 8 4 9 2 8 8 1 9 q q c o m) 。 ( C C C ( C ( C C ( C ”0 ( ( C 0 C C ( ”0 C C 0( ( C ( 0 C C HC ( C ( o 。 ( 上接第3 4页) C P U上的传感器电源 M连接。 在采取了这些防止信息干扰电路的质量控制措 施后 ， 再注意现场 的一些具体情况 ， 就可从根本上防 止配料计量出现偏差 ， 及时调整混凝土进料量 ， 保证 混凝土制造精度和质量。2 0 1 2年年底 ， 三峡升船机 工程采用该方法顺利完成了全部 1 9 2块混凝土平衡 块制造， 全部产品进行了称重检 贝 0 ， 合格率 1 0 0 ， 说明该防止干扰的平衡块制造计量信息采集电路可 靠性较高。 参考文献： 1 王霞， 杨打生， 蒋安蒙 电气控制与 P L C应用 M 北京 中国电力出版社 ， 2 0 1 1 ( 本文责编 ： 白银雷) 作者简介 ： 卫书满( 1 9 7 2 一) ， 男 ， 湖北宜昌人， 高级工程师， 从事水 电工程机电金结施 工技术研究及 质量管理 方面的工作 ( E ma i l ： w e i s h u m a n 7 2 0 9 1 6 3 c o rn) 。