0 引言

上海外高橋第二發(fā)電廠2×900 MW機(jī)組于2003年陸續(xù)投運(yùn)，其氣力輸灰采用雙套紊流濃相正壓輸灰系統(tǒng),主要由正壓濃相輸灰系統(tǒng)、電除塵灰斗氣化風(fēng)系統(tǒng)、灰?guī)鞖饣L(fēng)系統(tǒng)、灰?guī)旒盎規(guī)煨痘蚁到y(tǒng)構(gòu)成。即Mul-t-i TTS系統(tǒng)

。該系統(tǒng)中使用MOLLER公司的圓頂閥-MOLLER閥作為進(jìn)灰和出灰閥門使用。系統(tǒng)投運(yùn)至今，隨著時(shí)間的推移，MOLLER閥控制主板的故障占據(jù)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障的較大比例，對(duì)輸灰系統(tǒng)造成了很大影響。根據(jù)對(duì)MOLLER閥多次故障的處理經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)了基于嵌入式ARM系統(tǒng)的控制板，提出并實(shí)施改進(jìn)措施和技術(shù)更新。

1 MOLLER閥控制器的主要結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 MOLLER閥控制器的主要結(jié)構(gòu)

MOLLER閥控制器主要由鋁合金殼體，氣動(dòng)控制塊，控制器主板，凸輪軸，操作顯示燈等組成，見圖1。

1.2 MOLLER閥控制器的工作原理

MOLLER閥控制器的控制板為單片機(jī)設(shè)計(jì)，內(nèi)部程序固化，無(wú)法修改。其工作原理如下：

1）上電初始狀態(tài)時(shí)，閥門關(guān)閉，壓力高，關(guān)限位至閥門關(guān)指示燈亮，其它指示燈不亮。

2）開閥門時(shí)，開指令發(fā)出，閥門關(guān)指示燈熄滅，壓力低指示燈亮，放氣電磁閥放氣；壓力高變?yōu)閴毫Φ蜁r(shí)，壓力正常指示燈熄滅，密封圈未充氣指示燈亮，閥門開電磁閥的電氣缸開；開限位至密封圈未充氣指示燈熄滅，閥門開指示燈亮。

3）關(guān)閥門時(shí)：開指令失去，閥門開指示燈熄滅，密封圈未充氣指示燈亮，開閥門電磁閥失電，閥門關(guān)閉；關(guān)限位至密封圈未充氣指示燈熄滅，壓力低指示燈亮，充氣電磁閥得電，密封圈充氣；壓力開關(guān)由壓力低變?yōu)閴毫Ω?，壓力不高指示燈熄滅，閥門關(guān)指示燈亮。原理梯形圖見圖2。

2 新控制器主板的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

對(duì)于圓頂閥的控制方式，主要有以下三類：

所有輸入信號(hào)都經(jīng)過(guò)光電隔離進(jìn)行隔離，所有輸出信號(hào)都經(jīng)過(guò)繼電器隔離。

師：我們看出，有些立體圖形的表面包含著一些平面圖形．反之，我們也可以利用這些平面圖形來(lái)描述立體圖形．請(qǐng)觀察手中的四棱錐模型，描述四棱錐的特征．

經(jīng)實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)模擬和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)問題的分析，確認(rèn)為電路設(shè)計(jì)參數(shù)問題，即電路中的開關(guān)量輸入高限閾值過(guò)大，主控板上自恢復(fù)保險(xiǎn)絲容量偏小。兩者配合后使電路處于臨界狀態(tài)，造成有的電路正常有的則異常。

2)由PLC、壓力開關(guān)、電磁閥等組成的就地控制箱。其主要優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度相對(duì)較高，但就地控制箱中的PLC對(duì)環(huán)境要求較高、閥門狀態(tài)的間接采集信號(hào)不夠，導(dǎo)致氣動(dòng)系統(tǒng)被腐蝕、密封圈頻繁被擠破或磨損、閥體被沖刷等故障。

由于原MOLLER閥控制器在外高橋第二發(fā)電廠的裝用量較多（達(dá)86個(gè)），且控制箱內(nèi)的氣動(dòng)控制塊等部件都可以留用和通用，因此考慮僅對(duì)原MOLLER閥控制板進(jìn)行改型替換。

藥師可以通過(guò)藥學(xué)門診對(duì)服用華法林的患者從疾病成因、用藥須知、藥物相互作用，并結(jié)合藥動(dòng)學(xué)和藥效學(xué)特點(diǎn)，闡釋抗凝治療的必要性，對(duì)抗凝強(qiáng)度以及INR值進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，熱情服務(wù)于患者，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致INR偏低的因素，配合臨床提出合理化建議，制定個(gè)體化的治療方案，使自己真正成為醫(yī)療團(tuán)隊(duì)的一員。

在充分了解性染色體后，學(xué)生小組探究控制白眼基因的位置，大膽地提出2個(gè)假說(shuō)：（1）控制眼色的基因位于Ⅱ-2區(qū)段。（2）控制眼色的基因位于Ⅰ區(qū)段。并分別給出圖1、圖2論證各自的觀點(diǎn)。

3)以MOLLER閥為代表的專用控制器，其優(yōu)點(diǎn)是匹配度高，采用單片機(jī)技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求比較低；但電路結(jié)構(gòu)為多板拼接的方式，內(nèi)部控制板故障率較高，且固化程序，用戶不能對(duì)其修改優(yōu)化

，且價(jià)格昂貴。

2.2 設(shè)計(jì)原理及技術(shù)手段

原MOLLER閥控制器采用的是單片機(jī)技術(shù)。單片機(jī)和ARM都是嵌入式開發(fā)的硬件系統(tǒng)，各有不同的應(yīng)用場(chǎng)景，有不同的特點(diǎn)。但單片機(jī)主要是面向于低端市場(chǎng)，僅實(shí)現(xiàn)常規(guī)性的控制功能，而ARM主要面向更復(fù)雜的嵌入式產(chǎn)品，主頻更高，外圍接口功能更加豐富。且ARM已經(jīng)逐漸取代單片機(jī)，成為嵌入式產(chǎn)品的通用硬件平臺(tái)

。

因此，新的控制主板核心控制電路采用NXP的LPC1113，ARM Cortex-M0的ARM微控制器，主頻50 MHz。電源及I/O電路原理見圖3。

新控制主板邏輯采用類似順控功能編寫，主控制邏輯順控框圖見圖4。

經(jīng)濟(jì)增加值，是指稅后凈營(yíng)業(yè)利潤(rùn)扣除全部投入資本的成本后的剩余收益。這里的稅后凈營(yíng)業(yè)利潤(rùn)是衡量企業(yè)的經(jīng)營(yíng)盈利情況，指調(diào)整后的凈營(yíng)業(yè)利潤(rùn)，即稅后凈利潤(rùn)加上利息支出、非經(jīng)常性、應(yīng)予資本化費(fèi)用后得到的稅后利潤(rùn)。全部投入資本的成本反映的是企業(yè)持續(xù)投入資本所占用的資本成本。即平均資本占用乘以加權(quán)平均資本成本，平均資本占用包括債務(wù)資本和股權(quán)資本，不包括無(wú)息流動(dòng)負(fù)債，根據(jù)企業(yè)經(jīng)營(yíng)實(shí)際情況調(diào)整項(xiàng)還包括：研發(fā)支出、在建工程、資產(chǎn)減值損失、遞延所得稅等。加權(quán)平均資本成本按照國(guó)資委印發(fā)的《經(jīng)濟(jì)增加值考核細(xì)則》中規(guī)定原則上為5.5%，不同行業(yè)略有調(diào)整，且資本成本率確定后，三年保持不變。

主板24 V電源輸入經(jīng)過(guò)兩個(gè)整流橋，整流橋的作用是輸入電源不分正負(fù)，一路經(jīng)過(guò)DC/DC產(chǎn)生5 V電源供內(nèi)部電路使用，另一路供繼電器、按鈕、壓力開關(guān)等IO設(shè)備使用。

首先，海西州草場(chǎng)面積較大，分布廣泛，在短時(shí)間內(nèi)了解整個(gè)區(qū)域內(nèi)草地的發(fā)展動(dòng)態(tài)具有重大現(xiàn)實(shí)意義，但因?yàn)楣ぷ鹘?jīng)費(fèi)短缺、人員配備不足，嚴(yán)重影響全州鼠害測(cè)報(bào)工作的有效開展；其次，當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民群眾對(duì)鼠害防治意識(shí)不強(qiáng)，對(duì)生物防治技術(shù)缺乏了解，防治工作并不能深入基層，不能使廣大農(nóng)牧民群眾真正認(rèn)識(shí)到鼠害發(fā)生的嚴(yán)重危害；最后，草場(chǎng)超載放牧、過(guò)量放牧現(xiàn)象屢禁不止。人為過(guò)度放牧，使草場(chǎng)覆蓋度下降，地表裸露，為老鼠打洞提供了條件，同時(shí)近年草場(chǎng)病鼠害發(fā)病較為嚴(yán)重，老鼠沒有天敵，繁殖能力極大提升，單位面積內(nèi)的鼠害密度較大。

2.3 主控板的設(shè)計(jì)與制作

即：密封圈不是在充氣就是在放氣狀態(tài)，沒有中間態(tài)。

3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及優(yōu)化

新控制主板在現(xiàn)場(chǎng)批量安裝后，集中發(fā)生兩類故障：密封圈充爆和關(guān)閥門無(wú)動(dòng)作故障。針對(duì)這兩類故障分析和處理。

3.1 密封圈充爆故障分析

現(xiàn)場(chǎng)更換新控制板后，接連出現(xiàn)密封圈充爆現(xiàn)象。即當(dāng)圓頂閥正常自動(dòng)運(yùn)行時(shí)無(wú)問題，充爆現(xiàn)象都出現(xiàn)在閥門故障，現(xiàn)場(chǎng)檢修的過(guò)程中。當(dāng)閥門故障時(shí)，閥門處于關(guān)門充氣狀態(tài)，但壓力開關(guān)未動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)開閥門，此時(shí)閥門仍然處于充氣狀態(tài)，此狀態(tài)密封圈可以擴(kuò)充空間變大，在壓力開關(guān)動(dòng)作之前即可以充爆。

經(jīng)仔細(xì)分析MOLLER圓頂閥的手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)編寫邏輯時(shí)犯了一個(gè)錯(cuò)誤：充氣電磁閥和放氣電磁閥是一個(gè)雙電控兩位五通先導(dǎo)電磁閥，并不是兩個(gè)獨(dú)立電磁閥。電磁閥組件原理見圖7。

例7 (2013湖北卷·文17)在平面直角坐標(biāo)系中，若點(diǎn)P(x,y)的坐標(biāo)x,y均為整數(shù)，則稱點(diǎn)P為格點(diǎn).若一個(gè)多邊形的頂點(diǎn)全是格點(diǎn)，則稱該多邊形為格點(diǎn)多邊形.格點(diǎn)多邊形的面積記為S，其內(nèi)部的格點(diǎn)數(shù)記為N，邊界上的格點(diǎn)數(shù)記為L(zhǎng).例如圖3中△ABC是格點(diǎn)三角形，對(duì)應(yīng)的S=1,N=0,L=4.

針對(duì)此項(xiàng)目雙電控兩位五通先導(dǎo)電磁閥的操作為充放氣分別對(duì)應(yīng)電磁閥的兩個(gè)線圈，兩個(gè)線圈不允許同時(shí)得電，每個(gè)線圈得電1～2 s之后可以失電，失電之后閥門仍然保持當(dāng)前狀態(tài)。

當(dāng)充氣線圈得電，開始充氣，此時(shí)即使充氣線圈失電也處于充氣狀態(tài)。

當(dāng)放氣線圈得電，開始放氣，此時(shí)即使放氣線圈失電也處于放氣狀態(tài)。

在公共安全領(lǐng)域：以化學(xué)品及制品危險(xiǎn)性分類鑒定技術(shù)為核心，以化學(xué)品儲(chǔ)運(yùn)安全、健康環(huán)境評(píng)價(jià)、工業(yè)過(guò)程安全、應(yīng)急救援、公共活動(dòng)保障、食品安全為主要發(fā)展方向，建設(shè)“化學(xué)品公共安全技術(shù)中心”，為國(guó)家化學(xué)品公共安全和上海國(guó)際航運(yùn)中心建設(shè)提供技術(shù)支撐。

新控制主板的設(shè)計(jì)布局及尺寸參考原主板，能夠匹配原控制器殼體內(nèi)的固定安裝孔和PIN連接口。同時(shí)將原來(lái)多板拼接的控制板簡(jiǎn)化為單層，新電路采用抗干擾能力強(qiáng)的四層板設(shè)計(jì)，將原有三張電路板的器件壓縮到一張電路板，提高了集成度。新舊主板對(duì)照見圖5。主板接口定義見圖6。

通過(guò)以上分析可以得出密封圈充爆的原因，尋求問題處理方法。正常工作時(shí)充氣線圈和放氣線圈交替工作，閥門工作正常，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，壓力開關(guān)不動(dòng)作，執(zhí)行開門指令時(shí)跳過(guò)放氣指令（認(rèn)為充氣線圈無(wú)電就不在充氣），實(shí)際情況是充氣仍然在進(jìn)行中，導(dǎo)致密封圈會(huì)充爆。修改程序后增加了強(qiáng)制放氣指令，即結(jié)束充氣，現(xiàn)場(chǎng)問題得以解決。

3.2 關(guān)閥門無(wú)動(dòng)作故障分析

故障現(xiàn)象為主控板安裝之后可以正常操作，在操作幾次之后出現(xiàn)開閥門到位，執(zhí)行關(guān)閥門指令時(shí)無(wú)動(dòng)作，遠(yuǎn)程和就地操作均無(wú)動(dòng)作。斷電重新上電后又能繼續(xù)工作，經(jīng)持續(xù)一段時(shí)間后故障重現(xiàn)。

1)由壓力開關(guān)、電磁閥等組成的現(xiàn)場(chǎng)控制回路。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低，工藝簡(jiǎn)單；主要缺點(diǎn)是體積龐大，氣動(dòng)系統(tǒng)裸露在外，動(dòng)作不可靠，自動(dòng)化程度低。

電路中存在的保護(hù)器件僅有兩個(gè)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，從現(xiàn)場(chǎng)反饋的情況，斷電后重新上電能夠正常工作與自恢復(fù)保險(xiǎn)絲動(dòng)作特性相似。自恢復(fù)保險(xiǎn)絲部分電路框圖見圖8。

2.1 播種期：3月3日，播種方式和方法：廂面上開種植溝，每廂兩行，馬鈴薯塊莖直播；播種時(shí)每畝用3袋辛硫磷顆粒劑和底肥混勻施用；播種后進(jìn)行覆膜蓋土。

DCS系統(tǒng)能夠收到開到位的反饋信號(hào)，說(shuō)明開到位繼電器能夠正常閉合，繼電器閉合需要兩個(gè)條件，一是24 V I/O電源正常，二是5 V的工作電源正常，從現(xiàn)象分析這兩個(gè)電源都正常。

根據(jù)爆發(fā)時(shí)間,去除1953—1954年和1968—1969年兩次事件。另外,把1986—1988年的一個(gè)事件作為一個(gè)特例去除(事件持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),且有明顯的雙峰結(jié)構(gòu))。按爆發(fā)時(shí)間分類統(tǒng)計(jì),1950—2016年間共發(fā)生17次El Nio事件,其中:SP型有8個(gè),平均持續(xù)時(shí)間12 mon,平均最大振幅1.95 ℃;SU型9個(gè),平均持續(xù)時(shí)間6 mon,平均最大振幅1.01 ℃。

結(jié)合ARM系統(tǒng)邏輯分析，DCS發(fā)出關(guān)閥門指令后首先執(zhí)行了1 s的放氣指令然后判斷壓力低信號(hào)和壓力高信號(hào)的狀態(tài)，狀態(tài)正常后執(zhí)行關(guān)閥門的動(dòng)作，DCS的關(guān)閥門指令是觸點(diǎn)斷開，一般情況下不會(huì)接收不到，如果閥門沒有反應(yīng)，可能是卡在壓力信號(hào)的檢測(cè)步驟。執(zhí)行放氣程序后壓力低閉合壓力高斷開，斷開信號(hào)不會(huì)出問題，經(jīng)分析可能是未收到壓力低的閉合信號(hào)。見圖9。

開關(guān)量輸入信號(hào)為了抗干擾都會(huì)有一個(gè)輸入閾值，此電路設(shè)計(jì)的高限輸入閾值為19 V（18 V加上光電耦合器的1 V降壓），此電路的持續(xù)電壓在19 V，動(dòng)作電壓需要20 V。

綜合以上的分析可以復(fù)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的問題，當(dāng)執(zhí)行開信號(hào)到位時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)開閥門繼電器閉合，開到位信號(hào)繼電器閉合。此時(shí)電路板的24 V I/O部分電流為100 mA，電路上在整流橋和自恢復(fù)保險(xiǎn)絲上產(chǎn)生1.7 V的壓降，所以24 V I/O信號(hào)的電壓為22.6 V，當(dāng)執(zhí)行關(guān)閥門動(dòng)作時(shí)，放氣電磁閥得電，由于電磁閥啟動(dòng)沖擊電流使自恢復(fù)保險(xiǎn)絲瞬間到臨界狀態(tài)，24 V I/O電源下降到20 V以下，但是繼電器仍然沒有釋放，由于電壓的降低使電流進(jìn)一步增大（繼電器和電磁閥的總功率不變），造成壓力低信號(hào)無(wú)法正確輸入，邏輯卡在這一步，由于自恢復(fù)保險(xiǎn)絲電流變大，溫度上升，電阻變大，無(wú)法自動(dòng)恢復(fù)。當(dāng)電路斷電后，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲熱量散失，電阻變小，電路恢復(fù)正常，操作一段時(shí)間后溫度又上升重復(fù)此過(guò)程。

后續(xù)將自恢復(fù)保險(xiǎn)絲容量由1.1 A調(diào)整到2 A，開關(guān)量信號(hào)的輸入閾值由20 V調(diào)整為15 V，該故障解除。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)嵌入式ARM的圓頂閥控制主板性能參數(shù)及技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了工作控制原理和設(shè)計(jì)思路的詳細(xì)介紹，并針對(duì)其進(jìn)行試制檢驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)裝和調(diào)試改進(jìn)。結(jié)果表明，其產(chǎn)品的性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均已具有較高水平，且實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化，打破了國(guó)外產(chǎn)品的技術(shù)壟斷。

[1]朱建強(qiáng).雙套紊流正壓濃相輸灰系統(tǒng)在某電廠的應(yīng)用.電力學(xué)報(bào)，2008（2）.

[2]畢寧.圓頂閥AI智能控制器在粉煤灰氣力輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（35）.

[3]張勇.ARM嵌入式微控制器原理與應(yīng)用——基于Cortex-M0+內(nèi)核LPC84X與μC/OS-.清華大學(xué)出版社，2018.

[4]MOLLER閥操作維護(hù)手冊(cè).