一种基于PLC控制的压力容器辅助设备控制的方法与流程

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于plc控制的压力容器辅助设备控制的方法。用于采用plc进行集中控制，高压油气罐辅助装置的空载、负载切换；压水气罐打气及补气辅助设备的启停控制；以及其它压力容器由压力控制的辅助设备的启停或变换等。

背景技术：

目前在使用压力值来控制压力容器辅助设备的控制方式中，通常采用机械式压力开关作为压力监测信号，当压力满足压力开关的设定值时，压力开关上下触头接触后导通电路，将信号送至控制plc，控制相应辅助设备的启停或变换。

这种控制方式较为单一，依靠单纯的机械式接触来完成对设备的控制，存在诸多隐患且控制能力差，尤其针对运行时间长且压力波动频繁的设备来说，这种控制方式无法保证压力的精确度，严重威胁人身及设备安全。采用机械式压力开关的这种控制方式常见的问题主要有以下几点：

1、机械式压力开关由于长期频繁使用将导致设定值漂移，影响压力的精确度。

2、由于周围环境的影响导致机械触头无法可靠接触，影响设备运行的可靠性。

3、机械式压力开关由于自身的结构缺陷而导致触头卡塞，严重影响人身及设备的安全等。

这种采用机械式压力开关作为压力监测信号这种控制方式，结构简单，可靠性差，随着运行时间的推移及周边环境的影响，其无法保证压力的精确度，甚至会危及人身和设备的安全。

技术实现要素：

为克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于plc控制的压力容器辅助设备控制的方法。其目的是为了防止上述情况的发生，可以有效的提高控制压力的灵敏度和精确度，有效的保证设备运行的可靠性，降低对人身和设备的危害。

为了实现上述发明目的，本发明是通过以下方式实现的：

一种基于plc控制的压力容器辅助设备控制的方法，是将压力传感器、机械式压力开关分别接入对应的模拟量输入模件及开关量输入模件，模拟量输入模件和开关量输入模件分别通过内部总线与控制plc连接，完成外部信号上送；plc进行内部编程，完成控制输入、输出逻辑；plc外接开关量输出模件，开关量输出模件再将控制信号送达至动作设备，完成逻辑控制。

所述压力传感器的电源正（+）接入plc模拟量模件的+24v端子，压力传感器电源负（-）接入plc模拟量模件的s(+)端子，plc模拟量模件的s(-)端子与plc模拟量模件的0v端子短接；使用调试电脑与plc联机查看当前模拟量测值，计算公式：

p=l*（px-4000）/（20000-4000）（1-1）；

根据计算公式（1-1），将数字信号换算为实际测值，调整压力传感器的校正按钮，使测量压力值向实际压力值靠近，直至误差消除或在允许范围内，在程序中按照设备压力整定值要求加入变换控制逻辑，编译程序并下载，新程序应用后进行在线测试，确认无误后退出。

所述方法包括以下操作步骤：安装前准备、压力传感器安装固定、传感器与plc模入量模件接线、测量值与压力实际值转换、压力传感器精度校正、plc程序控制逻辑编辑、编译程序下载、在线调试。

所述安装前准备：包括准备以下工具：输出4-20ma电子压力传感器，口径30mm的活动扳手，多功能万用表，一字长杆螺丝刀，十字长杆螺丝刀以及扎带。

所述安装包括：

（1）压力传感器安装固定：将电子压力传感器底座上的螺栓拆下，在支架上选取孔径合适的安装位置，底座向下插入电子压力传感器，将螺栓回装，固定压力传感器；

（2）传感器与plc模入量模件接线：用万用表测量plc模拟量输入模块的正负极电压，确认为24v，将压力传感器1电源正（+）接入plc模拟量模件2的+24v端子，压力传感器1电源负（-）接入plc模拟量模件2的s(+)端子，plc模拟量模件2的s(-)端子与plc模拟量模件2的0v端子短接。

所述测量值与压力实际值转换是通过模拟量测值换算实际值计算公式来计算的；其中压力传感器输出为4-20ma电流型模拟量，plc模块内部设有a/d转换器，将该模拟量转换为4000-20000的数字量，利用如下转换公式即得出实际的压力值：

p=l*（px-4000）/（20000-4000）（1-1）；

参数描述如下：

p：转换之后的测量压力值；

l：传感器测量量程；

px：模拟量经a/d转换器输出的数字量；

4000：模拟量低限4ma对应的数字量；

20000：模拟量高限20ma对应的数字量；

依据上述公式计算出压力的实际值，另外如果模拟量越过4-20ma的限制，或是数字量越过4000-20000的限制，会有数值显示，但是没有实际意义。

所述压力传感器精度校正是指在plc模块查看当前数字量测值px，并利用公式（1-1）进行计算，将算出的压力值与实际压力进行比较，算出误差，调整传感器的微调按钮，使测量压力值向实际压力值靠近，直至误差消除或在允许范围内。

所述plc程序控制逻辑编辑是指在plc控制程序中引入数值比较模块，将模拟量输入信号按照设定值进行程序比较，与开关量输入信号形成冗余复合控制信号，共同作用于控制信号输出，驱动被控设备；

其中参数描述如下：

模块ge：大于等于逻辑，a端口值大于等于c端口值时，使q向右导通，可根据实际控制需要选用相应的逻辑模块。

ok：模块使能端，左端导通后模块工作；

p：经转换公式（1-1）计算得出的压力测值；

x：压力设定值；

i001：机械式压力开关信号；

q001[s]：控制辅助设备启停或变换；

将压力测值与设定值进行比较，输出结果与压力开关信号共同作用于控制设备的启停或变换，两种控制方式相结合形成复合控制，既提高了测量精度同时保证了设备运行的可靠性。

所述编译程序下载、在线调试是指将调试程序与plc联机，将修改完的程序进行编译，编译成功后下载至plc，重启plc应用新的程序，在线进行调试，确认无异常后退出。

本发明的优点及有益效果是：

本发明采用新型的电子压力传感器作为压力测量信号，并在plc程序中加入测量值与设定值的比较逻辑，该逻辑输出结果与机械式压力开关信号形成复合式逻辑控制，电子压力传感器输出模拟量经a/d模块转换后，可以有效的提高控制压力的灵敏度和精确度。和机械式压力开关相结合形成复合控制逻辑，该双逻辑控制则可以极大的提高对辅助设备的控制能力，有效的保证压力容器运行更加可靠、安全，降低对人身和设备的危害。

本发明控制方式稳定性高，且基于plc集中控制，容易实现，操作便捷，对于现代工业，易于推广到控制流量、温度、液位等辅助设备的领域，具有很强的适用性。

下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明系统原理图；

图2是本发明硬件结构示意图；

图3是本发明逻辑修改图；

图4是本发明实施操作步骤框图。

图中：压力传感器1，plc模拟量模件2。

具体实施方式

本发明是一种基于plc控制的压力容器辅助设备控制的方法。如图1所示，图1是本发明系统原理图。是采用开关量与模拟量双信号输入的方式，在程序内部形成冗余复合逻辑，共同作用于控制信号开出，驱动控制设备按照设定的逻辑动作，提高了设备控制与动作可靠性。具体是将压力传感器、机械式压力开关分别接入对应的模拟量输入模件及开关量输入模件，模拟量输入模件和开关量输入模件分别通过内部总线与控制plc连接，完成外部信号上送；plc进行内部编程，完成控制输入、输出逻辑；plc外接开关量输出模件，开关量输出模件再将控制信号送达至动作设备，完成逻辑控制。

如图2所示，图2是本发明硬件结构示意图。在压力容器的测量元件中增加新型电子式压力传感器1，压力传感器1电源正（+）接入plc模拟量模件2的+24v端子，压力传感器1电源负（-）接入plc模拟量模件2的s(+)端子，plc模拟量模件2的s(-)端子与plc模拟量模件2的0v端子短接；使用调试电脑与plc联机查看当前模拟量测值，计算公式：

p=l*（px-4000）/（20000-4000）（1-1）；

根据计算公式（1-1），将数字信号换算为实际测值，调整压力传感器1的校正按钮，使测量压力值向实际压力值靠近，直至误差消除或在允许范围内，在程序中按照设备压力整定值要求加入变换控制逻辑，编译程序并下载，新程序应用后进行在线测试，确认无误后退出。该模拟量输出结果与机械式压力开关共同作用于辅助设备的控制，形成可靠性好，精度高的复合控制逻辑，同时模拟量的设定值可根据需要随时修改，操作更加简单便捷。

本发明在具体实施时，如图4所示，图4是本发明实施操作步骤框图。操作过程如下所述：

包括：安装前准备、压力传感器安装固定、传感器与plc模入量模件接线、测量值与压力实际值转换、压力传感器精度校正、plc程序控制逻辑编辑、编译程序下载、在线调试。

（1）安装前准备：

工具包括：输出4-20ma电子压力传感器一个，口径30mm的活动扳手两个，多功能万用表一个，一字长杆螺丝刀一个，十字长杆螺丝刀一个，扎带若干。

（2）安装：

压力传感器安装固定：将电子压力传感器底座上的螺栓拆下，在支架上选取孔径合适的安装位置，底座向下插入电子压力传感器，将螺栓回装，固定压力传感器。

传感器与plc模入量模件接线：用万用表测量plc模拟量输入模块的正负极电压，确认为24v，将压力传感器1电源正（+）接入plc模拟量模件2的+24v端子，压力传感器1电源负（-）接入plc模拟量模件2的s(+)端子，plc模拟量模件2的s(-)端子与plc模拟量模件2的0v端子短接。

（3）测量值与压力实际值转换：

模拟量测值换算实际值计算公式是：压力传感器输出为4-20ma电流型模拟量，plc模块内部设有a/d转换器，可将该模拟量转换为4000-20000的数字量，利用如下转换公式即可得出实际的压力值：

p=l*（px-4000）/（20000-4000）（1-1）；

参数描述如下：

p：转换之后的测量压力值；

l：传感器测量量程；

px：模拟量经a/d转换器输出的数字量；

4000：模拟量低限4ma对应的数字量；

20000：模拟量高限20ma对应的数字量。

依据上述公式即可计算出压力的实际值，另外如果模拟量越过4-20ma的限制，或是数字量越过4000-20000的限制，会有数值显示，但是没有实际意义。

（5）压力传感器精度校正：

在plc模块查看当前数字量测值px，并利用公式（1-1）进行计算，将算出的压力值与实际压力进行比较，算出误差，调整传感器的微调按钮，使测量压力值向实际压力值靠近，直至误差消除或在允许范围内。

（6）plc程序控制逻辑编辑：

逻辑修改如图3所示，图3是本发明逻辑修改图。

在plc控制程序中引入数值比较模块，将模拟量输入信号按照设定值进行程序比较，与开关量输入信号形成冗余复合控制信号，共同作用于控制信号输出，驱动被控设备，并作如图1所示的修改。

其中参数描述如下：

模块ge：大于等于逻辑，a端口值大于等于c端口值时，使q向右导通，可根据实际控制需要选用相应的逻辑模块。

ok：模块使能端，左端导通后模块工作；

p：经转换公式（1-1）计算得出的压力测值；

x：压力设定值；

i001：机械式压力开关信号；

q001[s]：控制辅助设备启停或变换。

将压力测值与设定值进行比较，输出结果与压力开关信号共同作用于控制设备的启停或变换，两种控制方式相结合形成复合控制，既提高了测量精度同时保证了设备运行的可靠性。

（7）编译程序下载、在线调试：

将调试程序与plc联机，将修改完的程序进行编译，编译成功后下载至plc，重启plc应用新的程序，在线进行调试，确认无异常后退出。