石明扬 张健辉 丁国亮
南京玻璃纤维研究设计院工程公司 江苏省 南京市 210012
摘要：以电熔岩棉工艺水站控制要求为开发背景，介绍了基于西门子1200或1500PLC，运用博图V16软件编制了全套的自动启停逻辑及故障报警并自动切换逻辑，系统启动后可从控制逻辑上实现无人值守下自动投切。
关键词：无人值守；控制系统；博图；故障自动切换
0前言
岩棉自动化控制系统近几年飞速发展，现已由简单PLC单站控制逐步发展为分布式PLC主站下挂各子系统小型PLC从站，各站间采用高速总线通讯交换数据；上位系统由各单机上位组态系统升级为双服务器系统实现在线后备冗余上位系统；优化后的全厂控制单元UPS供电系统现已在项目中投入使用；上述各控制功能的升级为工艺水站实现无人值守时自动投切提供了可靠的保障。
工艺水站服务于电熔炉体及主线各热工设备，提供冷却保障；主线设备对冷却水断水后恢复要求为小时级，而电熔炉体对冷却水断水恢复要求为分钟级，因此工艺水站中有关电炉保障的设备均定义为一级负荷设备，突发断电情况下应自动切换至柴油机组供电，恢复供电后应自动开启设备，并要求操作人员在操作熔制系统时需密切关注工艺水站运行状态。
工艺水站中的自动启停逻辑要求大多为水位控制，其控制逻辑较为简单，本文暂不描述；需要故障自动切换的设备有两台设备一用一备、三台设备两用一备以及部分一级负荷设备需要断电后再恢复供电时自动启动，本文着重描述对工艺水站故障自动切换设备等重要设备控制要求的分析及控制程序编写的详细步骤。
1 工艺水站控制要求的分析
工艺要求如下：
1)一用一备型：两台设备一用一备，其中一台故障时切换至另一台待机中的设备。
2)两用一备型：三台设备两用一备，同时运行两台设备，当其中一台故障时切换至另一台待机中的设备。
3)断电后需停止所有运行中的设备，待供电恢复正常后将原先运行的一级负荷设备自动开启。
工艺需求分析：
系统中单子系设备数量最多为3台，考虑程序复用便利，在程序编写时考虑将上述1，2，3工艺需求均编写在同一个FB模板程序中，当程序应用于两用一备的设备时将第三台的信号及控制引脚空置。
设备故障时人机界面现已考虑醒目的报警，程序中需考虑设备自动投切时若备用设备处于故障状态，或运行后短时间出现故障，此时原故障设备未能及时解除故障，此时应自动打开工艺应急水箱出水执行机构，紧急供水。
恢复供电后重启设备时需考虑减轻对柴油发电机的冲击，躲开启动峰值负荷后启动下一台设备，确保应急电源下系统顺利启动完成。仅有备用自投无需供电恢复后自启的设备在调用模板程序的时将“再送电后启动”引脚置0；
2 程序编制
FB程序设置对应于三台设备的输出及输出引脚并定义好功能，STATIC变量在V16版本中可用于外部访问，对上位软件可读可写，编写程序块时将此背景DB取消优化，此类数据可用作FB内部中间变量及外部程序直接访问，设备间各互锁限制参数均可采用STATIC变量作上位组态的数据连接点，无需通过常规全局变量连接输入输出引脚。
此模板程序仅用于一用一备或者两用一备设备，下文描述详细的编程步骤：
1)FB引脚设置如下：
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2)备用自投功能开启或关闭时应将内部部分寄存器值初始化
A.开启备用自投时将停电前设备运行状态信号复位；
B.开启备用自投时将此组设备启动完成信号复位；
C.关闭备用自投时将停电前设备运行状态信号及互锁信号复位；
3)此段程序实现备用自投状态下停电时将此前运行的设备记录进STATIC变量，再送电后启动原设备（下图左）。
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4)开启设备时人机界面设置先启动设备，在程序末端增加各设备故障时复位各自备投启动信号，故障备用自投采用如下逻辑（上图右）。
3 结束语
工艺水站控制要求逻辑清晰，编写完成现场调试时发现水位信号测点因水流波动会出现异动情况，调整测点安装方式后仍会偶发，需在子程序中增加对应工况的判断逻辑，确保程序的运行符合设计功能；设备的备用自投运行稳定，调试中发现若能微调工艺设计则可优化切换流程，后续设计中将跟工艺人员讨论商定出较佳的切换流程；断电后再供电重启功能在测试时数次测试均正常，在一个偶见的工艺状态下切换时其中某些设备启动持续负载较长，导致系统电压偏低，进而供电信号异常动作，详细分析系统运行工况后在程序中增加相关设备运行状态判断，后续长时间运行中工作正常。
此系统运用信号间连锁结合人机界面完善的报警机制，从控制逻辑上可实现工艺水站系统在无人值守时间段内实现自动投切，在各备用设备正常待机状态下，可确保电炉炉体等各热工设备的安全、连续运行。
将想做的事写下来你就完成一半了，这句话耳闻能详，个人觉得自控程序编写亦是如此，剩下的一半就是按分析好的逻辑编写程序，最后现场测试时排除各种信号干扰以及工艺性扰动，程序顺利完成。