0 引言

上海外高橋第二發(fā)電廠2×900 MW機組于2003年陸續(xù)投運，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)、電除塵灰斗氣化風系統(tǒng)、灰?guī)鞖饣L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閥作為進灰和出灰閥門使用。系統(tǒng)投運至今，隨著時間的推移，MOLLER閥控制主板的故障占據(jù)了現(xiàn)場設(shè)備故障的較大比例，對輸灰系統(tǒng)造成了很大影響。根據(jù)對MOLLER閥多次故障的處理經(jīng)驗，研發(fā)了基于嵌入式ARM系統(tǒng)的控制板，提出并實施改進措施和技術(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設(shè)計，內(nèi)部程序固化，無法修改。其工作原理如下：

1）上電初始狀態(tài)時，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，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，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：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撸瑝毫Σ桓咧甘緹粝纾y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

2.1 設(shè)計思路

對于圓頂閥的控制方式，主要有以下三類：

所有輸入信號都經(jīng)過光電隔離進行隔離，所有輸出信號都經(jīng)過繼電器隔離。

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描述立體圖形．請觀察手中的四棱錐模型，描述四棱錐的特征．

經(jīng)實驗操作臺模擬和對現(xiàn)場問題的分析，確認為電路設(shè)計參數(shù)問題，即電路中的開關(guān)量輸入高限閾值過大，主控板上自恢復(fù)保險絲容量偏小。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)點是自動化程度相對較高，但就地控制箱中的PLC對環(huán)境要求較高、閥門狀態(tài)的間接采集信號不夠，導(dǎo)致氣動系統(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86個），且控制箱內(nèi)的氣動控制塊等部件都可以留用和通用，因此考慮僅對原MOLLER閥控制板進行改型替換。

藥師可以通過藥學門診對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)合藥動學和藥效學特點，闡釋抗凝治療的必要性，對抗凝強度以及INR值進行監(jiān)測和分析，熱情服務(wù)于患者，及時發(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，制定個體化的治療方案，使自己真正成為醫(yī)療團隊的一員。

在充分了解性染色體后，學生小組探究控制白眼基因的位置，大膽地提出2個假說：（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。

3)以MOLLER閥為代表的專用控制器，其優(yōu)點是匹配度高，采用單片機技術(shù)，對現(xiàn)場環(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，用戶不能對其修改優(yōu)化

，且價格昂貴。

2.2 設(shè)計原理及技術(shù)手段

原MOLLER閥控制器采用的是單片機技術(shù)。單片機和ARM都是嵌入式開發(fā)的硬件系統(tǒng)，各有不同的應(yīng)用場景，有不同的特點。但單片機主要是面向于低端市場，僅實現(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，成為嵌入式產(chǎn)品的通用硬件平臺

。

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)濟增加值，是指稅后凈營業(yè)利潤扣除全部投入資本的成本后的剩余收益。這里的稅后凈營業(yè)利潤是衡量企業(yè)的經(jīng)營盈利情況，指調(diào)整后的凈營業(yè)利潤，即稅后凈利潤加上利息支出、非經(jīng)常性、應(yīng)予資本化費用后得到的稅后利潤。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，不包括無息流動負債，根據(jù)企業(yè)經(jīng)營實際情況調(diào)整項還包括：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資委印發(fā)的《經(jīng)濟增加值考核細則》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)過兩個整流橋，整流橋的作用是輸入電源不分正負，一路經(jīng)過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，海西州草場面積較大，分布廣泛，在短時間內(nèi)了解整個區(qū)域內(nèi)草地的發(fā)展動態(tài)具有重大現(xiàn)實意義，但因為工作經(jīng)費短缺、人員配備不足，嚴重影響全州鼠害測報工作的有效開展；其次，當?shù)剞r(nóng)牧民群眾對鼠害防治意識不強，對生物防治技術(shù)缺乏了解，防治工作并不能深入基層，不能使廣大農(nóng)牧民群眾真正認識到鼠害發(fā)生的嚴重危害；最后，草場超載放牧、過量放牧現(xiàn)象屢禁不止。人為過度放牧，使草場覆蓋度下降，地表裸露，為老鼠打洞提供了條件，同時近年草場病鼠害發(fā)病較為嚴重，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)場調(diào)試及優(yōu)化

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

3.1 密封圈充爆故障分析

現(xiàn)場更換新控制板后，接連出現(xiàn)密封圈充爆現(xiàn)象。即當圓頂閥正常自動運行時無問題，充爆現(xiàn)象都出現(xiàn)在閥門故障，現(xiàn)場檢修的過程中。當閥門故障時，閥門處于關(guān)門充氣狀態(tài)，但壓力開關(guān)未動作，現(xiàn)場手動開閥門，此時閥門仍然處于充氣狀態(tài)，此狀態(tài)密封圈可以擴充空間變大，在壓力開關(guān)動作之前即可以充爆。

經(jīng)仔細分析MOLLER圓頂閥的手冊，發(fā)現(xiàn)編寫邏輯時犯了一個錯誤：充氣電磁閥和放氣電磁閥是一個雙電控兩位五通先導(dǎo)電磁閥，并不是兩個獨立電磁閥。電磁閥組件原理見圖7。

例7 (2013湖北卷·文17)在平面直角坐標系中，若點P(x,y)的坐標x,y均為整數(shù)，則稱點P為格點.若一個多邊形的頂點全是格點，則稱該多邊形為格點多邊形.格點多邊形的面積記為S，其內(nèi)部的格點數(shù)記為N，邊界上的格點數(shù)記為L.例如圖3中△ABC是格點三角形，對應(yīng)的S=1,N=0,L=4.

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

當充氣線圈得電，開始充氣，此時即使充氣線圈失電也處于充氣狀態(tài)。

當放氣線圈得電，開始放氣，此時即使放氣線圈失電也處于放氣狀態(tài)。

在公共安全領(lǐng)域：以化學品及制品危險性分類鑒定技術(shù)為核心，以化學品儲運安全、健康環(huán)境評價、工業(yè)過程安全、應(yīng)急救援、公共活動保障、食品安全為主要發(fā)展方向，建設(shè)“化學品公共安全技術(shù)中心”，為國家化學品公共安全和上海國際航運中心建設(shè)提供技術(shù)支撐。

新控制主板的設(shè)計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。同時將原來多板拼接的控制板簡化為單層，新電路采用抗干擾能力強的四層板設(shè)計，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。新舊主板對照見圖5。主板接口定義見圖6。

通過以上分析可以得出密封圈充爆的原因，尋求問題處理方法。正常工作時充氣線圈和放氣線圈交替工作，閥門工作正常，當出現(xiàn)異常情況時，壓力開關(guān)不動作，執(zhí)行開門指令時跳過放氣指令（認為充氣線圈無電就不在充氣），實際情況是充氣仍然在進行中，導(dǎo)致密封圈會充爆。修改程序后增加了強制放氣指令，即結(jié)束充氣，現(xiàn)場問題得以解決。

3.2 關(guān)閥門無動作故障分析

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)閥門指令時無動作，遠程和就地操作均無動作。斷電重新上電后又能繼續(xù)工作，經(jīng)持續(xù)一段時間后故障重現(xiàn)。

1)由壓力開關(guān)、電磁閥等組成的現(xiàn)場控制回路。其主要優(yōu)點是價格低，工藝簡單；主要缺點是體積龐大，氣動系統(tǒng)裸露在外，動作不可靠，自動化程度低。

電路中存在的保護器件僅有兩個自恢復(fù)保險絲，從現(xiàn)場反饋的情況，斷電后重新上電能夠正常工作與自恢復(fù)保險絲動作特性相似。自恢復(fù)保險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；播種時每畝用3袋辛硫磷顆粒劑和底肥混勻施用；播種后進行覆膜蓋土。

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

根據(jù)爆發(fā)時間,去除1953—1954年和1968—1969年兩次事件。另外,把1986—1988年的一個事件作為一個特例去除(事件持續(xù)時間長,且有明顯的雙峰結(jié)構(gòu))。按爆發(fā)時間分類統(tǒng)計,1950—2016年間共發(fā)生17次El Nio事件,其中:SP型有8個,平均持續(xù)時間12 mon,平均最大振幅1.95 ℃;SU型9個,平均持續(xù)時間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和壓力高信號的狀態(tài)，狀態(tài)正常后執(zhí)行關(guān)閥門的動作，DCS的關(guān)閥門指令是觸點斷開，一般情況下不會接收不到，如果閥門沒有反應(yīng)，可能是卡在壓力信號的檢測步驟。執(zhí)行放氣程序后壓力低閉合壓力高斷開，斷開信號不會出問題，經(jīng)分析可能是未收到壓力低的閉合信號。見圖9。

開關(guān)量輸入信號為了抗干擾都會有一個輸入閾值，此電路設(shè)計的高限輸入閾值為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，動作電壓需要20 V。

綜合以上的分析可以復(fù)現(xiàn)現(xiàn)場的問題，當執(zhí)行開信號到位時，現(xiàn)場開閥門繼電器閉合，開到位信號繼電器閉合。此時電路板的24 V I/O部分電流為100 mA，電路上在整流橋和自恢復(fù)保險絲上產(chǎn)生1.7 V的壓降，所以24 V I/O信號的電壓為22.6 V，當執(zhí)行關(guān)閥門動作時，放氣電磁閥得電，由于電磁閥啟動沖擊電流使自恢復(fù)保險絲瞬間到臨界狀態(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一步增大（繼電器和電磁閥的總功率不變），造成壓力低信號無法正確輸入，邏輯卡在這一步，由于自恢復(fù)保險絲電流變大，溫度上升，電阻變大，無法自動恢復(fù)。當電路斷電后，自恢復(fù)保險絲熱量散失，電阻變小，電路恢復(fù)正常，操作一段時間后溫度又上升重復(fù)此過程。

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

4 結(jié)束語

本文對嵌入式ARM的圓頂閥控制主板性能參數(shù)及技術(shù)特點進行了工作控制原理和設(shè)計思路的詳細介紹，并針對其進行試制檢驗，現(xiàn)場實裝和調(diào)試改進。結(jié)果表明，其產(chǎn)品的性能達到設(shè)計要求。各項技術(shù)指標均已具有較高水平，且實現(xiàn)了進口產(chǎn)品國產(chǎn)化，打破了國外產(chǎn)品的技術(shù)壟斷。

[1]朱建強.雙套紊流正壓濃相輸灰系統(tǒng)在某電廠的應(yīng)用.電力學報，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-.清華大學出版社，2018.

[4]MOLLER閥操作維護手冊.