CN113422541A - 一种提高隔离开关运行可靠性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提高隔离开关运行可靠性的方法，涉及提高制丝线电机组分断开关运行可靠性的方法，通过在制丝线控制层的PLC上配置所述电机控制回路的隔离开关分断报警继电器的软设置回路时，增加与电机控制回路中电机控制器提供的电机运行信号相关的虚拟触点，以屏蔽原有电机控制回路的隔离开关向制丝线控制层的PLC提供的其辅助触点信号。本发明用于解决制丝车间的制丝线更换高速制丝线时防止因电机控制回路隔离开关的辅助触点闪断、虚接而造成的包含一个或者多个工序段的工序线断流问题。

Description

一种提高隔离开关运行可靠性的方法
技术领域
本发明属于烟草制丝线控制技术领域，尤其涉及一种提高制丝线电机组分断开关运行可靠性的方法。
背景技术
在烟草生产领域，制丝车间的制丝线共配备有近千台投运电机，制丝线各个电机根据制丝线控制层所发送指令运转。为了保证人身和设备安全、每台电机所在支路均配有空气开关和现场的隔离开关，空气开关位于供电主回路与电机控制器（包括负载馈电器或者变频器）之间，现场的隔离开关位于电机控制器和现场的制丝线电机之间，用于在物理回路上切断电机供电回路。这些分断开关（空气开关或者隔离开关）具有主触点和通过机械结构与主触点联动的辅助触点，根据制丝线控制层要求，其中大部分的隔离开关在断开状态时其辅助触点和其主触点同时断开，在正常状态时辅助触点和主触点同时接通。其中一些辅助触点接入控制层的PLC用作其隔离开关状态（合闸状态或者分断状态）的检测，这些辅助触点断开时控制层认为开关分断并且电机没有运行，接通时认为开关合闸并且该支路电机处于可以运行状态。对于现有的制丝线而言，制丝线电机的辅助触点在控制层的控制程序中的一个功能在于产生保护连锁作用，一些情况下制丝生产时一台电机供电回路的隔离开关断开会被认为辅助触点所在隔离开关对应的电机已停止运行，制丝工序段以及其他连锁的工序段就会停车断流。
但是在制丝环境中，上述辅助触点存在电压低，电流小，触点易受振动、灰尘、操作工频繁操作等问题，在正常生产过程中经常造成辅助触点闪断、虚接进而造成包含一个或者多个工序段的工序线断流，对生产的连续稳定运行和产品质量造成严重影响。据统计，现有各烟草企业每年因为制丝线电机供电回路的隔离开关辅助触点所造成的断流平均30次以上。一些烟草企业在制丝车间采取了定期更换触点、加强保养等措施，但不能从根本上解决隔离开关辅助触点所造成的断流问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种配置于制丝线控制层的控制方法，以显著降低烟草企业制丝线中因电机供电回路中隔离开关辅助触点闪断现象所引发的生产线断流问题。
本发明提供的技术方案为一种提高隔离开关运行可靠性的方法，用于在制丝线控制层配置制丝线上各电机控制回路的隔离开关分断报警继电器。这些电机控制回路包括制丝线控制层PLC中设置的虚拟继电器回路，也称软回路，以及设置于控制层外部的其他变频器、控制装置及线路组成的物理接线回路，也称硬回路。本文中，隔离开关分断报警继电器指设置于软回路中的具有虚拟线圈和虚拟触点的虚拟继电器。由于制丝线控制层控制逻辑的需要，其中一些虚拟继电器回路被串入隔离开关分断报警继电器的虚拟线圈，另一些虚拟继电器回路串入隔离开关分断报警继电器的虚拟触点，这些虚拟线圈和虚拟触点映射于PLC具体寄存器的写操作和读操作。本发明提供的技术方案即一种具体的隔离开关分断报警继电器的配置方法，借由该配置方法，可以在一套通过软回路实现具体的控制逻辑的程序配置文件的基础上，获得一套新的程序配置文件用于替换改进基础的程序配置文件，本文中这些程序配置文件由PLC编程语言描述，以便本领域技术人员理解和实施。
本发明第一方面提供各实施例方法至少包含以下步骤：
保持所述电机控制回路的全部物理接线状态；即不更改控制层控制层各PLC与其直接或者间接电气连接的外围设备之间，以及各个外围设备之间的线路连接的拓扑结构；
在制丝线控制层的PLC上配置所述电机控制回路的隔离开关分断报警继电器的软设置回路时，在所述软回路中隔离开关辅助触点信号所在支路串入所述电机控制回路中电机控制器提供的电机运行信号；所述电机控制器包括负载馈电器或者变频器；所述隔离开关辅助触点信号和所述电机运行信号在所述软设置回路中均被配置为常闭触点。软设置回路指电机控制回路的软回路部分中设有指定虚拟继电器的虚拟线圈的一个或者多个回路模块，每一个软设置回路即一个回路模块，这些回路模块由PLC编程语言描述。隔离开关分断报警继电器的软设置回路，由从左母线向右母线的能流汇集于一个隔离开关分断报警继电器的虚拟线圈的全部支路组成。
优选的，所述软设置回路包含第一支路和第二支路，所述第一支路仅包括所述隔离开关辅助触点信号和所述电机运行信号以实现所述隔离开关分断报警信号的触发，所述第二支路仅包含所述隔离开关分断报警信号的常开触点、所述电机控制回路自动启动开关的常开触点以及所述电机控制回路故障解锁信号的常闭触点。
本发明第二方面提供各实施例方法至少包含以下步骤：
保持所述电机控制回路的全部物理接线状态；在制丝线控制层的PLC上配置所述电机控制回路的隔离开关分断报警继电器的软设置回路时，在所述软设置回路中隔离开关辅助触点信号所在支路串入一虚拟SR锁存器的输出线圈；所述虚拟SR锁存器由所述电机控制回路中自动启动开关的常开触点和电机控制器提供的电机运行信号的常开触点置位，并且，由自动启动开关的常闭触点复位；所述电机控制器包括负载馈电器或者变频器。
优选的，所述软设置回路包含第一支路和第二支路，所述第一支路仅包括所述隔离开关辅助触点信号和所述虚拟SR锁存器的输出信号以实现所述隔离开关分断报警信号的触发，所述第二支路仅包含所述隔离开关分断报警信号的常开触点、所述电机控制回路自动启动开关的常开触点以及所述电机控制回路故障解锁信号的常闭触点。
本发明技术方案的效果在于，在高速制丝线运行，特别是自动运行时，各个电机控制回路的隔离开关辅助触点不再参与控制，以此避免设备运行时因为辅助触点的虚接而意外停车，彻底解决了生产中由于触点虚接造成的断流。
附图说明
图1为现有技术制丝线一个电机控制回路的电路原理图；
图2为现有技术在制丝线的控制层中一个电机控制回路的电机控制回路的隔离开关分断报警继电器的软设置回路示意图；
图3为本发明一个实施例的一个电机控制回路的隔离开关分断报警信号的配置示意图；
图4为本发明另一个实施例的一个电机控制回路的隔离开关分断报警信号的配置示意图；
图5为图4中虚拟SR锁存器的配置示意图。
其中，相关附图中至少示出软回路中以下虚拟部件：
隔离开关的常闭辅助触点10，
隔离开关分断报警信号的虚拟线圈20，
电机控制器提供的电机运行信号的虚拟常闭触点30，
虚拟SR锁存器40，
虚拟SR锁存器的常闭触点41。
具体实施方式
首先需要说明的是，PLC的通用配置方法已被如CN106062646A等在先文献公开。现有技术中，本发明涉及的制丝生产线（制丝线）上一共有数千台电机。根据制丝线的工艺标准，如图1所示，制丝线上每个电机的电机控制回路的硬回路都包括一个位于电机本地的隔离开关，以便在本地检修或维护时断开电机；以及，在远端的电控柜中设有空气开关或者断路器，以便保护电机控制回路。制丝线控制层的PLC通过其开关量模块接口接入隔离开关状态信号的开关量，即各电机控制回路中电机本地隔离开关的辅助触点，这些开关量在PLC中分别被配置（映射）为PLC控制程序的各个电机的本地报警信号，即每个电机控制回路都有一个隔离开关报警状态。每个电机控制回路中在集中于电控柜的空气开关和电机本地的隔离开关之间串有变频器或者负载馈电器，对于调速电机使用变频器，对于不调速电机使用负载馈电器。由于制丝线控制层的PLC需要借由控制变频器或者负载馈电器进而控制电机运行，对于新型的高速制丝线，要求通过隔离开关报警状态调整各工序工况，以提供部分与原有中低速线外围设备的兼容性。
示范的，现有技术存在问题在于，由于在制丝线中每台电机都有配置唯一的隔离开关，现有技术中使用相关隔离开关的辅助触点的输出状态接入生产线控制层PLC开关量模块中用于表示电机的运行状态，PLC程序配置时，在一个软设置回路（或程序模块）中，引用参与相关控制。如图2所示现有以梯形图表示的配置方法中，PLC中配置的一个电机本地报警信号的软设置回路（虚线框所示）中，包括一个常闭触点#ISOLATED和一个报警输出线圈#M_UDT.ALM_S（隔离开关分断报警继电器的虚拟线圈），其中常闭触点#ISOLATED通过PLC的一个输入端引入隔离开关的辅助触点的输出状态，与常闭触点#ISOLATED并联的回路中串有常开触点#M_UDT.ALM_S、#AUTORUN和常闭触点#FLT_UNLOCK。该电机本地报警信号的设置回路的运行环境是：电机所在回路隔离开关的辅助触点和主触点通过机械结构联动，隔离开关断开状态时辅助触点和主触点同时断开，正常状态时辅助触点和主触点同时接通，辅助触点接入PLC的一个输入端用作隔离开关状态的检测并被配置为与常闭触点#ISOLATED对应。辅助触点断开时认为电机没有运行，接通时表示电机处于可以运行状态；所述辅助触点在PLC配置的执行程序中起到重要的保护连锁作用，生产时一旦断开就会认为这台电机停止运行了，其他连锁的工序段就会停车。该电机本地报警信号的设置回路的运行原理是：梯形图中常闭触点#ISOLATED即为隔离开关辅助触点在PLC中的输入信号，触点被配置为常闭信号，当隔离开关正常状态时辅助触点接通，本地报警输出线圈#M_UDT.ALM_S刷新为0，然后输出；当隔离开关处于断开状态时，辅助触点即断开，本地报警输出线圈#M_UDT.ALM_S刷新为1，然后输出，此时如果常开触点#AUTORUN导通（即包含电机的设备处于运行状态），常闭触点#FLT_UNLOCK未被触发后断开，则输出线圈#M_UDT.ALM_S自当前循环周期开始将始终保持为1。
但是，上述工况下，所述电机回路隔离开关的辅助触点存在电压低、电流小、触点易受振动、灰尘、操作工频繁操作等问题，在正常生产过程中经常造成辅助触点闪断虚接触发报警输出，进而造成工序线断流，对生产的连续稳定运行和产品质量造成严重影响。一个典型的工况是，在程序配置文件中辅助触点用的是常闭信号，在外部的实际物理接线中，用的是常开信号，当隔离开关闭合时，外部物理接线的常开触点就闭合了，由于容易受到闪断的影响，在正常生产中程序中的本地开关状态，应该是断开的，当外围接线的常闭触点有断开的时候，会瞬间结通一下，这时候就会产生一个瞬间的本地报警，并锁定，进而在随后的本次扫描周期，以及后续的扫描周期中产生连锁反应。据2015-2018年统计，每年因为隔离开关辅助触点造成的断流就有30多次。一些制丝车间也采取了定期更换触点、加强保养等措施，但不能从根本上解决断流问题。
本发明构思在于，从PLC的配置方法入手，在保持所述电机控制回路的全部物理接线状态的情况下，解决上述制丝生产线断流问题。根据上述现有技术的示范，考虑现有制丝生产线PLC配置的程序使用辅助触点状态用来表示电机是否运行，在正常生产过程中辅助触点闪断的时候，实际上电机并没有停车，而在一个扫描周期内本地报警即会触发并自保持造成其输出线圈#M_UDT.ALM_S（即本地报警信号）锁定，锁定的本地报警会被控制程序认为该电机没有运行，进而启动相关联锁保护，造成制丝生产线上或者上下游生产线上其他设备停车。一般的，如果更改全部相关连锁保护的控制逻辑，需要为设备留足一年左右的适产周期，严重影响新旧设备更迭。
本发明首先的一个实施例中，参考图3，提供一种提高隔离开关运行可靠性的方法，用于在制丝线控制层配置制丝线上各电机控制回路的隔离开关分断报警继电器。
新型制丝生产线使用西门子等品牌的负载馈电器或者变频器实现对电机回路的包括转速、转矩的驱动控制，普遍具有检测电机运行，缺相、欠压等功能。容易理解，本实施例中，通过改动PLC程序以实现配置所述电机控制回路的隔离开关分断报警继电器的软回路时、将隔离开关辅助触点或者空气开关辅助触点（#ISOLATED）和电机运行信号（#Statusword.Running）在同一支路串联组合使用，其中，#ISOLATED和#Statusword.Running均配置为常闭触点，配置后，图3中软设置回路的运行原理是如下：
工况1：当隔离开关断开时本地开关状态和Statusword.runing实际输入信号均为0，使用寄存器映射实现的，由常闭触点所表述的常闭信号翻转后均为1，则本地报警被触发，状态翻转为1。
工况2：当隔离开关闭合并且电机没有运行时，本地开关状态为1 ，Statusword.runing为0，常闭信号翻转后，本地报警不会被触发，状态保持为0。
工况3：当隔离开关闭合并且电机运行时，本地开关状态为1 Statusword.runing为1，常闭信号翻转后，Statusword.runing位置的实际状态为0，在这种情况下无论前面的辅助触点如何变化，本地报警均不会被触发，状态保持为0。
容易看出，本实施例虚线范围内的软设置回路中，包含第一支路和第二支路，其中第一支路仅包括所述隔离开关辅助触点信号#ISOLATED和所述电机运行信号#StatusWord.Running以实现所述隔离开关分断报警信号#M_UDT.ALM_S的触发，所述第二支路仅包含所述隔离开关分断报警信号#M_UDT.ALM_S的常开触点、所述电机控制回路自动启动开关#AUTORUN的常开触点以及所述电机控制回路故障解锁信号#FLT_UNLOCK的常闭触点。
容易理解的，经过上述改进，在设备运行时隔离开关辅助触点不再参与控制，这样在设备运行时不会因为辅助触点的虚接而意外停车，彻底解决了生产中由于触点虚接造成的断流。同时由于仅在包含本地报警线圈的软设置回路中隔离开关辅助触点信号所在支路增加触点控制逻辑，不影响控制层PLC控制程序的梯形图拓扑结构，不必频繁调试设备。
基于相同技术构思的，本发明的另一个实施例中，参考图4、5，提供了另一种提高隔离开关运行可靠性的方法。制丝车间高速制丝线上有大量的设备需要双向运行，在电机根据电机控制器给的驱动信号而变向运动的过程中，产生电机短暂停机的工况，在此期间，实施例一中使用的映射于电机控制器提供的电机运行信号的、与#Statusword.runing使用的寄存器为零，使用常闭触点翻转后实际状态位为1。这时如果隔离开关辅助触点出现闪断依然会在软设置回路中触发报警信号，即隔离开关分断报警继电器的线圈，进而使生产线停车。容易立即的，使用实施例一提供方法，仍有一定概率失去对隔离开关所接入PLC的触点的屏蔽作用。
本实施例中，同样是增加与电机控制回路中电机控制器提供的电机运行信号相关的虚拟触点，以屏蔽原有电机控制回路的隔离开关向制丝线控制层的PLC提供的其辅助触点信号。具体的，本实施例中设定一个中间位变量#fisted，在生产线切入自动生产模式，即所述电机控制回路中的自动启动开关由开断切换到闭合时，被控电机第一次启动时就锁存这个中间位变量#fisted，即使电机中间有变向的过程，这个中间位变量始终为1。当生产线切入非自动模式时，即所述电机控制回路中的自动启动开关由闭合切换到开断时，自动复位这个中间位变量，如图5，本实施例通过一个独立模块配置虚拟SR锁存器的方式实现上述的置位与复位，其中，虚拟SR锁存器由电机控制回路中自动启动开关#AUTORUN的常开触点和电机控制器提供的电机运行信号#Statusword.runing的常开触点置位，并且，由自动启动开关的常闭触点复位。
容易理解的，#fistsd寄存器为初次启动锁定，当生产线自动启动该电机控制回路的电机以后，置位这个变量，在生产过程中始终为1，不管这台电机中间是否停止过。只有生产线自动启动信号结束后才复位#fistsd信号，从而实现了彻底屏蔽隔离开关辅助触点的功能，但是，当该电机控制回路的自动启动开关切入手动位时，仍能够判断隔离开关的开闭状态，以便避免影响PLC的其他控制流程。
本实施例展示了一个完整的第一支路，与实施例一相同的，本实施例的一个改进实施例中，为满足软设置回路包括一个具备报警复位功能的第二支路，同样可以第二支路仅包含所述隔离开关分断报警信号的常开触点、所述电机控制回路自动启动开关的常开触点以及所述电机控制回路故障解锁信号的常闭触点。
上述现有技术及本发明的实施例均以梯形图方式示出发明构思及具体实施方法。本领域技术人员了解，根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准（IEC1131-3），PLC有五种标准编程语言，根据上述梯形图语言（LD）示范的实施例，使用指令表语言（IL）、功能模块语言（FBD）、顺序功能流程图语言（SFC）、结构文本化语言（ST）等其他PLC标准编程语言实现本发明方法视为本发明的其他实施例。

Claims (4)

1.一种提高隔离开关运行可靠性的方法，用于在制丝线控制层配置制丝线上各电机控制回路的隔离开关分断报警继电器，其包含以下步骤：保持所述电机控制回路的全部物理接线状态；在制丝线控制层的PLC上配置所述电机控制回路的隔离开关分断报警继电器的软设置回路时，在所述软设置回路中隔离开关辅助触点信号所在支路串入所述电机控制回路中电机控制器提供的电机运行信号；所述电机控制器包括负载馈电器或者变频器；所述隔离开关辅助触点信号和所述电机运行信号在所述软设置回路中均被配置为常闭触点。
2.根据权利要求1所述的提高隔离开关运行可靠性的方法，其特征在于：所述软设置回路包含第一支路和第二支路，所述第一支路仅包括所述隔离开关辅助触点信号和所述电机运行信号以实现所述隔离开关分断报警信号的触发，所述第二支路仅包含所述隔离开关分断报警信号的常开触点、所述电机控制回路自动启动开关的常开触点以及所述电机控制回路故障解锁信号的常闭触点。
3.一种提高隔离开关运行可靠性的方法，用于在制丝线控制层配置制丝线上各电机控制回路的隔离开关分断报警继电器，其包含以下步骤：保持所述电机控制回路的全部物理接线状态；在制丝线控制层的PLC上配置所述电机控制回路的隔离开关分断报警继电器的软设置回路时，在所述软设置回路中隔离开关辅助触点信号所在支路串入一虚拟SR锁存器的输出线圈；所述虚拟SR锁存器由所述电机控制回路中自动启动开关的常开触点和电机控制器提供的电机运行信号的常开触点置位，并且，由自动启动开关的常闭触点复位；所述电机控制器包括负载馈电器或者变频器。
4.根据权利要求3所述的提高隔离开关运行可靠性的方法，其特征在于：所述软设置回路包含第一支路和第二支路，所述第一支路仅包括所述隔离开关辅助触点信号和所述虚拟SR锁存器的输出信号以实现所述隔离开关分断报警信号的触发，所述第二支路仅包含所述隔离开关分断报警信号的常开触点、所述电机控制回路自动启动开关的常开触点以及所述电机控制回路故障解锁信号的常闭触点。
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