崔彥鋒 薛 銳 王雨婷

（1.南京工程學(xué)院 江蘇 南京 211167；2.浙江大學(xué) 浙江 杭州 310058）

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)中延時(shí)邏輯移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn)

崔彥鋒1薛 銳1王雨婷2

（1.南京工程學(xué)院 江蘇 南京 211167；2.浙江大學(xué) 浙江 杭州 310058）

在全面分析延時(shí)帶電、延時(shí)失電和單穩(wěn)態(tài)脈沖邏輯原理和工作過(guò)程的基礎(chǔ)上，基于腳本語(yǔ)言給出了各延時(shí)邏輯的模擬方法，進(jìn)一步闡述了動(dòng)態(tài)時(shí)序圖的繪制方法，給出了基于微信的爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)延時(shí)邏輯移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)。

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)；延時(shí)邏輯；移動(dòng)學(xué)習(xí)

0.引言

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn)代大型火電機(jī)組鍋爐必須具備的一種監(jiān)控系統(tǒng)，也是熱能與動(dòng)力工程專業(yè)學(xué)生的一門主要專業(yè)課。爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)核心是開關(guān)量順序控制與保護(hù)邏輯，在典型的爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)邏輯中，以延時(shí)帶電器、延時(shí)失電器和單穩(wěn)態(tài)脈沖為代表的延時(shí)器件是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與難點(diǎn)[1-2]。教學(xué)實(shí)踐表明，課堂教學(xué)偏重器件的工作過(guò)程，實(shí)踐教學(xué)偏重器件在整體邏輯中的單一應(yīng)用，在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)之外，需要新的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行補(bǔ)充，基于移動(dòng)學(xué)習(xí)的延時(shí)邏輯學(xué)習(xí)平臺(tái)是解決延時(shí)邏輯學(xué)習(xí)不夠深入和全面問(wèn)題的有效手段。

1.延時(shí)邏輯原理與應(yīng)用

1.1 延時(shí)帶電

延時(shí)帶電的一般工作過(guò)程是當(dāng)輸入信號(hào)存在時(shí)，延時(shí)設(shè)定時(shí)間之后輸出信號(hào)出現(xiàn)，其特殊點(diǎn)在于，當(dāng)輸入信號(hào)存在的時(shí)間長(zhǎng)度小于延時(shí)設(shè)定時(shí)間，輸出信號(hào)將不會(huì)出現(xiàn)。為便于分析，引入內(nèi)部定時(shí)器ET，并繪制輸入信號(hào)IN、輸出信號(hào)Q和內(nèi)部定時(shí)器ET的工作時(shí)序圖，如圖 1所示[3]。

圖1 延時(shí)帶電時(shí)序圖

針對(duì)圖1從各信號(hào)上升沿下降沿角度進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)輸出信號(hào)Q的出現(xiàn)時(shí)機(jī)（上升沿）僅受內(nèi)部定時(shí)器ET的影響，下降沿則與輸入信號(hào)的下降沿保持一致?；谶@個(gè)分析可知延時(shí)帶電在爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)中的兩種典型應(yīng)用，一是用以在設(shè)定時(shí)間到期后輸入信號(hào)繼續(xù)存在前提下完成后續(xù)邏輯（如爐膛開始吹掃直至結(jié)束），二是用來(lái)對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行濾波（如短時(shí)的爐膛壓力超限波動(dòng)不引起主燃料跳閘）。

1.2 延時(shí)失電

延時(shí)失電的一般工作過(guò)程是當(dāng)輸入信號(hào)消失后輸出信號(hào)不立即消失而是延時(shí)設(shè)定時(shí)間后消失，其特殊點(diǎn)在于，當(dāng)輸入信號(hào)出現(xiàn)短時(shí)（小于延時(shí)設(shè)定時(shí)間）的波動(dòng)時(shí)，輸出信號(hào)持續(xù)保持穩(wěn)定不發(fā)生波動(dòng)。延時(shí)失電的工作時(shí)序圖如圖2所示。

圖2 延時(shí)失電時(shí)序圖

與延時(shí)帶電同理，由圖2可知，延時(shí)失電的輸出信號(hào)出現(xiàn)（輸出信號(hào)上升沿）僅與輸入信號(hào)上升沿保持一致，輸出信號(hào)的消失僅與內(nèi)部定時(shí)器到期有關(guān)。當(dāng)出現(xiàn)信號(hào)下降沿，內(nèi)部定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)信號(hào)下降沿，內(nèi)部定時(shí)器復(fù)位。因此延時(shí)失電一般適用于當(dāng)輸入信號(hào)消失，當(dāng)前動(dòng)作繼續(xù)在延時(shí)設(shè)定時(shí)間內(nèi)保持輸出，預(yù)設(shè)時(shí)間一到，輸出消失；特殊的，延時(shí)失電還可以應(yīng)用于當(dāng)輸入信號(hào)出現(xiàn)小于延時(shí)設(shè)定時(shí)間的短時(shí)中斷時(shí)，輸出信號(hào)不受影響。

1.3 單穩(wěn)態(tài)脈沖

單穩(wěn)態(tài)脈沖的工作邏輯相對(duì)簡(jiǎn)單，當(dāng)輸入信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，輸出信號(hào)立即出現(xiàn)并持續(xù)設(shè)定時(shí)間后消失，若在延時(shí)設(shè)定時(shí)間內(nèi)輸入信號(hào)二次出現(xiàn)或多次出現(xiàn)，延時(shí)時(shí)間不變。單穩(wěn)態(tài)脈沖的工作時(shí)序圖如圖3所示。

圖3 單穩(wěn)態(tài)脈沖時(shí)序圖

由圖3可知，輸出信號(hào)的上升沿取決于輸出信號(hào)的上升沿，輸出信號(hào)的下降沿僅取決于內(nèi)部定時(shí)器，內(nèi)部定時(shí)器開始取決于輸入信號(hào)的上升沿，在內(nèi)部定時(shí)器開始工作后，將不受輸入信號(hào)影響，并持續(xù)工作至內(nèi)部定時(shí)器到期。

2.基于腳本語(yǔ)言的延時(shí)邏輯原理模擬

基于對(duì)延時(shí)邏輯的分析，可以知道內(nèi)部定時(shí)器是一個(gè)重要的中間量，通過(guò)引入該中間量，可以準(zhǔn)確的控制輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系并進(jìn)行延時(shí)過(guò)程模擬。

考慮到學(xué)習(xí)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)頁(yè)，本文使用網(wǎng)頁(yè)開發(fā)技術(shù)中廣泛應(yīng)用的Javascript語(yǔ)言對(duì)該過(guò)程進(jìn)行模擬。首先定義SIN、SOUT變量分別表示輸入輸出信號(hào)，定義ET變量表示內(nèi)部定時(shí)器當(dāng)前狀態(tài)和當(dāng)前值。定義AE表示輸入信號(hào)上升沿出現(xiàn)，定義IE變量表示輸入信號(hào)下降沿出現(xiàn)。用戶可通過(guò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上輸入信號(hào)的上升沿下降沿控制按鈕來(lái)控制輸入信號(hào)，當(dāng)點(diǎn)擊上升沿按鈕時(shí)，上升沿信號(hào)出現(xiàn)，當(dāng)點(diǎn)擊下降沿按鈕時(shí)，下降沿信號(hào)出現(xiàn)。則延時(shí)帶電的模擬過(guò)程為：

（1）判斷輸入信號(hào)是否出現(xiàn)上升沿，若出現(xiàn)則將SIN置1，然后清除上升沿（AE置false）。

（2）判斷是否出現(xiàn)下降沿，出現(xiàn)則將SIN置0，將內(nèi)部定時(shí)器復(fù)位（ET 置 0），將 SOUT 置 0，清除下降沿（IE 置 false）。

（3）判斷SIN 是否為1，若SIN為1，則ET自加1。

（4）判斷ET是否大于等于預(yù)設(shè)時(shí)間，若成立則ET保持預(yù)設(shè)時(shí)間PT不變，SOUT置 1。

通過(guò)setInterval函數(shù)定時(shí)循環(huán)調(diào)用以上過(guò)程，并用ET的大小代替定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度，即可完成對(duì)延時(shí)帶電過(guò)程的模擬。

延時(shí)失電與延時(shí)帶電類似，但需要注意在延時(shí)失電中，需要引入IEOK變量來(lái)記錄上升沿下降沿的互斥關(guān)系，并在上升沿出現(xiàn)時(shí)清零ET，啟動(dòng)SOUT和SIN并設(shè)置IEOK為false，當(dāng)下降沿出現(xiàn)時(shí)置位IEOK，當(dāng)SIN不存在但I(xiàn)EOK為真時(shí)ET自加，當(dāng)ET大于等于預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)復(fù)位SOUT并停止ET自加。單穩(wěn)態(tài)脈沖的過(guò)程的模擬過(guò)程不再贅述。

3.基于Highcharts的時(shí)序圖繪制

通過(guò)描述并分析典型過(guò)程的靜態(tài)時(shí)序圖，可以理清延時(shí)邏輯的原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)延時(shí)邏輯的模擬。但作為學(xué)習(xí)平臺(tái)，更重要的是，學(xué)生可以在自己操作上升沿下降沿觸發(fā)按鈕后，直觀地觀察到輸出信號(hào)、內(nèi)部定時(shí)器與輸入信號(hào)三者之間的關(guān)系。

本文使用Highcharts作為繪圖組件動(dòng)態(tài)繪制時(shí)序圖。Highcharts是一套基于Web的繪圖組件，通過(guò)配置JSON參數(shù)并傳遞給chart函數(shù)，即可完成曲線繪制[4]。不同于一般曲線的是，時(shí)序圖的縱坐標(biāo)值從一個(gè)狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€(gè)狀態(tài)是在同一時(shí)刻完成的，因此需要配置繪圖數(shù)據(jù)的繪圖系列為步進(jìn)模式，而非一般模式。繪圖系列的配置參數(shù)如下：

series:[{data:[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0],color:'red',step:'left'}]。

需要強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生需要不斷的看到動(dòng)態(tài)時(shí)序圖，因此，需要不間斷的將新的輸入信號(hào)、輸出信號(hào)狀態(tài)以及當(dāng)前內(nèi)部定時(shí)取值無(wú)刷新的增加到當(dāng)前繪圖系列的data對(duì)象中。加入方法為在定時(shí)器中調(diào)用繪圖系列的動(dòng)態(tài)加點(diǎn)addPoint方法，代碼如下：

var series=chartIN.series[0];

series.addPoint(SIN,true,true);

使用Highcharts的繪圖效果如圖4所示。

圖4 基于Highcharts的時(shí)序圖繪制

4.基于微信公眾平臺(tái)的學(xué)習(xí)頁(yè)面發(fā)布

微信是目前國(guó)內(nèi)使用最為廣泛的移動(dòng)終端APP，同時(shí)微信不僅是溝通工具，通過(guò)微信公眾平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的移動(dòng)平臺(tái)化功能。微信公眾平臺(tái)是運(yùn)營(yíng)者通過(guò)公眾號(hào)方式為微信用戶提供資訊和服務(wù)的平臺(tái)，該平臺(tái)提供了通用的開發(fā)接口和一致的界面標(biāo)準(zhǔn)，這些接口和標(biāo)準(zhǔn)可以結(jié)合HTML5開發(fā)技術(shù)和Javascript語(yǔ)言，協(xié)助開發(fā)者高效的建立專用移動(dòng)化平臺(tái)[5]。

為了給學(xué)生提供良好的用戶體驗(yàn)，本平臺(tái)引入了MUI作為人界交互主框架，利用其中提供的列表、開關(guān)、按鈕以及側(cè)邊欄組件為用戶提供專業(yè)化的交互界面。在開發(fā)完成定時(shí)器邏輯學(xué)習(xí)頁(yè)面后，將其發(fā)布到Web服務(wù)器，并在微信公眾平臺(tái)中設(shè)定對(duì)應(yīng)鏈接調(diào)用菜單，即可完成平臺(tái)學(xué)習(xí)頁(yè)面的發(fā)布。發(fā)布后的界面如圖5所示。

圖5 移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)界面

5.結(jié)論

通過(guò)在微信中引入專用的延時(shí)邏輯學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生可隨時(shí)隨地自主的發(fā)起輸入信號(hào)并控制其復(fù)位時(shí)機(jī)，直觀的觀察輸出信號(hào)、內(nèi)部定時(shí)器與輸入信號(hào)的關(guān)系，從而更加深刻的理解延時(shí)相關(guān)邏輯，為更為復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯學(xué)習(xí)打下扎實(shí)基礎(chǔ)。

［1］吳天一.鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)FSSS的應(yīng)用[J].化工自動(dòng)化及儀表,2010,3(6).

［2］姜云亮.鍋爐安全監(jiān)控系統(tǒng)FSSS的分析[J].山西電力技術(shù),2001,(1).

［3］孫曉峰.PLC在鍋爐FSSS系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2010,(04).

［4］麥冬，岑賢生.開源圖形庫(kù) Highcharts與 jQuery的整合應(yīng)用[J].輕工科技2013,(03).

［5］王朋嬌,蔡宇南,段婷婷.微信功能包支持下的移動(dòng)學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育,2015,(1).

T-01

A

2095-7327（2017）-10-0143-02

本文獲南京工程學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目支持，項(xiàng)目編號(hào)為JG201317。

崔彥鋒（1979.11—)，男，南京工程學(xué)院能源與動(dòng)力工程學(xué)院集控教研室講師，從事電廠自動(dòng)化與信息化和電廠數(shù)據(jù)管理等方向的科研與教學(xué)工作。