施耐德 Twido系列PLC在小型汽轮机的应用

［摘要］：
［关键词］： 编码器 电机 直流调速 工控
1.简介
背压式汽轮机是以压力蒸汽冲动汽轮机叶轮做功的原动机。它可以代替电动机拖动水泵、油泵、风机等各种转动设备，也可以带动发电机发电。汽轮机做功后的排气，还可以用来满足用户用汽的需要，是一种蒸汽梯级利用的节能设备，有利于企业综合利用能源，提高经济效益。广泛适用于电力、石油、化工、冶金、纺织、印染、造纸等各行业。
小型背压汽轮机主要优点：可以满足用户发电、用汽的需要，而且热能的综合利用效率高、发电成本低；也可以满足电网突然停电，而工艺过程不允许机动设备停止工作的要求；还可以不通过变速装置满足设备高转速的要求；并且还可以在有防爆要求的场所使用，替代复杂、昂贵的防爆电动机系统，满足场所安全性的要求。
2.系统控制原理
小型背压汽轮的控制主要是转速控制，通过调节汽门的开度使汽轮机工作在设定转速。微机测速仪作为现场转速测量装置及一次仪表，将速度当前值送入PLC，由PLC实现与设定值比较并进行一系列运算和处理，最后由PLC输出一个4~20mA电流信号，送入电动阀门驱动器，从而调节汽门的开度，构成闭环控制系统，完成转速的自动控制。
本文介绍的汽轮机控制系统由法国施耐德Twido可编程控制器、XBTG系列触摸屏，测速仪，电动阀门驱动器等组成。完成对汽轮机的现场控制（手动方式、自动方式）及DCS上位机远程控制。
PLC程序在实现转速闭环控制的同时，具有完善的连锁、报警及保护功能，如出现二级报警，将通过电磁脱扣系统进行自动停车保护。PLC的应用使汽轮机转速稳定，易于调节，运行可靠。
3.系统控制功能
1.手动工作方式：
在手动方式下，有升速、降速两个按钮，当按下某个按钮时，进行相应的速度调节，使输出控制电流进行增减、送入电动阀门驱动器，控制汽门开度，从而控制汽轮机转速。按一次变化一个M单位电流。（M≤0.3mA，并且可以设定）。
2.自动工作方式：
PLC根据转速输入值与设定值进行比较，然后进行数据的处理、运算，决定输出控制电流的大小，使转速稳定在设定转速为中心的允许范围之内（转速范围可以设定）。同时要求每秒钟升降速不超过设定的范围。
3.DCS联网远程控制方式：
控制系统除本地操作外，可通过扩展的RS485通讯口与DCS或上位机通讯，汽轮机的所有测量参数值和状态以及报警信息可通过通讯传送。还可以接受上位机送入的控制命令，实现远程设定与控制。
4.Twido可编程控制器配置：

5.操作界面说明
采用XBTG中文触摸屏，直观、简捷、方便。主要画面有：
主菜单画面，操作画面，运行监控画面，参数设定画面，报警画面，模拟输入画面，密码设定画面，帮助说明画面等。
可实现远程/本地，自动/手动切换。在手动模式下，可调节阀门的开度，即转速，每次的调节量可输入调整。在运行当中，任何报警出现画面将自动切换到报警画面；再次回到此画面时，点击复位键清除报警显示。

系统运行时，各个检测元件所得信号及部分执行单元的状态显示在此画面。

根据现场工艺需求，设定或修改一级报警限、二级报警限。
一级报警限：当以上各项的检测值超过一级报警限定值时，报警铃响，并且触摸屏会自动切换到报警页面，同时显示相应的报警，而此时系统仍然继续运行。系统通过外部人工操作或程序自动调节，重新恢复到正常值后，报警铃自动解除。系统会记录下报警发生时的日期、时间、恢复时间及操作人员确认时间。
二级报警限：当以上各项的检测值超过报警限定值时，PLC迅速控制电磁机构脱扣，关闭汽门，迫使汽轮机立即停车，并报警铃响。与此同时，触摸屏会自动切换到报警页面，显示相应的报警，提醒操作人员注意相关的部件，并采取相应的措施。系统会记录下报警发生时的日期、时间、恢复时间及操作人员确认时间。

另外，在系统运行期间，当操作人员发现机器设备有任何异样时可按下急停按钮，以保护人员及机器设备不受损坏。
在这两种情况发生后，只有在操作人员排除故障后，可以手动复位，停止报警并使系统恢复到先前的状态。
6.小结
本系统采用施耐德全套解决方案，具有许多优点:
(1)Twido PLC 可以扩展第二路RS485通信口，以实现与DCS或上位机通信，完成远程设定与控制。
(2)使用具有高性价比的XBTG系列触摸屏，实现对设备的操作，参数设定，运行监控，故障报警等功能，使用户更加容易操作，维护设备。
(3)Twido PLC本身具有强大的数据处理能力和丰富的模拟量扩展单元。
通过很多最终用户现场应用反馈表明，采用Twido可编程控制器、XBTG系列触摸屏的小型汽轮机控制系统是稳定可靠，功能丰富，操作直观简捷，提高了产品档次而成本低廉的控制方案。