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在现代化的工业生产中,大量采用了可编程序控制系统,可编程序控制器能在恶劣的工作环 境下正常工作,但其构成的控制系统由于设计、安装、干扰等因素有时会出现故障。有些问 题是在系统设计时考虑不周造成的。根据实践中的经验和教训,本文阐述可编程序控制系统 设计时应注意的问题。
1、一个系统中使用的成熟技术至少应占到75%以上
“成熟技术”一是经过一定的生产实践考验的可编程控制器产品或类似设计,或者确定能在未来的生产实践中,经得起考验;二是设计工作人员对于需要使用的技术要有经验或有掌握它的能力。设计与配置一个可编程序控制系统选用的技术与设计方案切实可行。因为一个生产过程控制系统,一旦做出来,要长久使用下去,难以找到机会反复修改。设计的硬件系 统和编程软件,其中某些缺欠,可能一直隐藏在已完成的系统中。若遇到发生破坏作用的条件,后果难以预料。
2、系统的硬件结构和网络要简明而清晰
硬件结构不要追求繁琐,网络组态不要追求交叉因素太多,要力求使用可编程序控制器自 身配置的组网能力。在组成I/O机箱配套的模板时,建议型号简单,力求一致,模板密度不宜过大。使用的结线点不宜过多,从目前机箱的制造和配线工艺来看,输入与输出配线密度不能太高。
3、控制系统的功能和管理系统的功能应严格划分界限
由于可编程序控制器组成的过程控制系统中的实时性要求很高,而网络通信是允许暂时失 去通信联系,过后自己能重新恢复,但是在重新恢复之前这一间隔时间可编程序控制器会处于失控。另外,在用多个可编程序控制器系统组成一个大系统时,对于主控制的关键命令,除了使用可编程序控制器自身的网络通信传送它的信息外,较好有使用它的I/O点做成的硬件联 锁,特别是两者之间“急停”的处理;虽然两个系统都在自身的通信扫描中互相变换着“停 止”或“急停”命令,但因一方在急停故障时已经停止运行,另一方并未收到已停止的信息 而照常运行,其后果难测。可编程序控制器控制系统关键的“急停”应先切除执行机构的电源,然后将其信号送入可编程序控制器,这样可取得设备安全保护的时间。
4、可编程序控制器的程序要简明且可读
用户软件的编写是“平铺直叙”,用户软件可看成是一个有序的“黑盒子”系列,每个“ 黑盒子”按照结构化语言划分,可分为几种典型的语句。每个语句方式、手法可能十分单调 ,但一定要明确。在设计与编写这些语句时,若使用不易推理的逻辑关系太多,或者语 句因素太多,特殊条件太多,就会使人阅读这些语句时十分难懂。因此,一个可编程控制器 的用户软件的可读性,即编写的软件能为大多数人读懂,能理解可编程控制器在执行这个语 句时,“发生了什么”是十分重要的。每一段程序力求功能单一而流畅,这是软件在使用和维护时的重要条件。
5、可编程序控制系统在硬件和软件上的预置,有运行检测的关键监视条件
可编程序控制系统配置了彩色图形工作站/屏幕监视,但从价格及反映现场状态的时间来看,屏幕监视尚不方便。关键的故障,或者在关键的机械设备附近,可配置一些指示灯,它们可以用数字量输出做成,用来监视程序的正常运行,或用来调试程序,在指示灯旁配以功能标牌,可帮助操作人员确认可编程序控制系统的正常运行和及时反映故障。
6、设计大中型可编程序控制系统时不要耗尽它的硬件和软件资源
对于设计的新系统,硬件上至少要保留15%左右的冗余,在软件编制时,同样要估计用户软件对计算机资源的需要与用量。尤其对中间继电器,计数器/定时器的使用,要留有余地 。因为在调试和运行后,软件总会被、补充,甚至重新编制。已编制的软件让人无法和完善,在工程上是不实际的。
近年来,随着某集团有限公司电网的扩大,现有电能计量的技术水平已经无法满足电网的需求,而且在电能计量中存在诸多不足, 优化计量方法,借助先进手段,准确计量数据,公正核算 电费成为公司亟待解决的问题。某集团发供电分公司现 有自备发电厂2个、变电站3座,是一家发电、供电为一体的电力企业。为了维护供用电双方的经济利益,以保证 电费结算的公正性和准确性,公司装有各类计量电能表共 有400余块。这些计量电能表一部分是安装在电厂、变电站的电能表,包括电网与供电企业结算用的关口表,用来 考核不同电压等级进出电量的线损表或专线用户计量电能 量的电表;一部分是安装在用户侧用于高供高计的电能表;还有一些安装在联络线、线路分支线或变电站专线出口处用于计量电能或考核线损的高压电能计费箱。
2某集团发供电分公司电能管理中存在的问题
某集团发供电公司现采用的是2004年引进的电能集抄系统,该系统运行年限较长,近期频繁出现软件 系统卡顿、断线等问题,无法对用户进行电费催费告警、欠费跳闸、缴费通电监控。它的缴费方式为“先用电、后付费”。发供电分公司现有电力用户单位20余家,有些用户单位存在电费回收困难、拖欠严重的问题。为了解决收费难、欠费严重的局面,2019年该公司引进了 “先缴费、后用电"的预付费售电系统。它是集远程抄表与电力控制(远程通断电)为一体的系统,将数据自动采集、传输和处理应用于电能供应与用电管理中。
3预付费售电系统工作原理
预付费售电系统由后台主站管理系统、集中器、终端(或采集模块)、通信信道及智能电表组成。它通过通信网络将集中器或的电量信息数据远距离传输到主站管理系统,并将系统控制信息传递至电能表,从而实现远程抄表、预付费、告警、远程停电、送电控制。 后台主站管理系统与集中器之间通过以太网通信信道来进行远程通信;集中器与采集终端之间通过通信信道组建抄表网络,数字采集终端通过无线、有线、电力线载波等信道与电表连接。
4改造方案
通过长期的市场调研和比较,发供电公司结合供应商 预付费售电系统特性与自身实际情况,综合评价后,采用了无线(GPRS型)远程预付费电能表及相配套的后台远程预付费售电系统,对用户电费结算方式进行改造,从而实现远程停送电监控。
4.1远程预付费售电系统功能
远程预付费售电系统有集中抄表服务系统、远程预付费售电系统以及用户查询系统三大系统。集中抄表服务系统常年运行,定时对所有表进行远程抄表,还具有 告警短信发送服务,可将电费金额预警和欠费预警自动生 成手机短信自动发送给对应的电力用户;远程预付费售电 系统包含所有、售电、遥控及报表功能;用户查询系 统用于用户查询个人、和用电。另外远程 预付费售电系统还可配置手机端査询网站,可用于用户在手机网站终端上实时査询个人、充值、远程控制及每日用电情况,同时支持用户使用支付宝、银联等方式远程 自助购电。
该售电系统主要功能如下。
(1)数据采集功能:各种电能量等电气参数的采集统计,并能自动生成报表。
(2)报表管理:可自动生成各种类型的实时运行报表、历时报表、操作记录报表、故障及告警记录报表等,可查询和打印系统记录数据值,自动生成电能日、月、年报表。
⑶用户电费缴纳:人工缴费、移动缴费、微信缴费等。
(4)用户管理:包括用户开户、销户、过户等基本档 案的管理。
(5)用户电表终端管理:用来维护台区、终端、各种 电价类型的相关信息(如基本电价、费率电价、阶梯电价等)。
(6)售电管理:对在系统中已开户的客户进行售电。 根据客户姓名、营销户号、表号、等信息查询出 相应客户,对客户读表、电费核算、催费告警及控制跳合 闸、保电、保电解除、告警解除、退费等。
(7)提醒功能:电费不足、欠费催费告警。
(8)其他功能:信息传输安全、电表终端安全防护、无线网络传输安全**措施等。
4.2执行标准
执行标准包括DL/T 448-2016《电能计量装置技术管理规程》、DL/T 645-2007《多功能电能表通讯规约》、 Q/GDW 1373-2013《电力用户用电信息系统功能规 范》、Q/GDW 377-2009《电力用户用电信息釆集系统安全防护技术规范》。
4.3技术措施
发供电分公司电能计量改造项目采用的是无线GPRS 方式的预付费远程抄表系统,通过无线GPRS远程预付费 电能表,在后台服务器位置放置1台GPRS采集器,釆集 器与集中器经无线网络将电量到主站系统中心, 由系统平台进行电能管理与监控,从而实现远程抄表、告 警、预付费、远程开/合闸等功能。整体网络结构如图1所示,系统由系统管理层、数据采集层和计量终端层构