双机自动切换控制

7.2.3　双机自动切换控制

1）概述

在一些企业的重要应用场合，为了保证系统或生产线的长时间、连续可靠运行，一些设备往往需要配备两套，甚至多套，以系统冗余。保证在出现故障时，系统能够连续不间断地工作。

以双机系统为例，一台为工作机，另一台为备用机，在工作机出现故障时，立即启动备用机。但在传统控制方法下，这易造成一台机工作过于频繁，而另一台机利用率不高。时间长后，经常工作的机组就会由于机械磨损等因素而缩短使用年限；很少使用的一台，则可能由于长期不运行引起设备锈蚀、电气故障等，同样遭到损坏。

为解决双机或多机系统中工作机和备份机工作时间不均衡带来的问题，提高设备使用效率，可以在系统运行过程中进行工作机和备份机的自动轮换，使它们交替使用，互为备用。这样，可以保证两台或多台机组均衡工作，避免机械及电气故障的发生，从而延长设备的使用寿命及维修周期。

渗漏泵是一些工厂及水电站等起排水、排污、排涝等作用的重要辅助设备。某水电站渗漏集水井抽水采用两台深井泵，构成双机系统。当集水井的水位达到高位时，系统启动工作泵进行抽水；水位恢复正常时工作泵停止工作，同时将此时的工作泵自动转为备用泵，而备用泵则自动转为工作泵，并做好下一次启动准备。当系统再次要求工作时，所启动的工作泵就是前一次工作时的备用泵，而前一次的工作泵此时则作为备用泵等待工作。如此反复，实现了双机轮流工作，达到工作平衡。

水泵工作示意如图7.4所示。在自动控制状态下，双机切换控制流程如图7.5所示。

图7.4　水泵工作示意图

图7.5　双机切换控制流程

2）控制要求

（1）在自动控制状态下，下一次启动时要进行工、备切换。

（2）当集水井水位达到高水位时，高水位传感器S1发出开机信号（ON），渗漏泵自动星形—三角形降压启动运行。当集水井水位低于低水位时，低水位传感器S2发出停机信号（OFF），机组停止。

（3）每台泵都有运行状态指示灯（运行、备用）

（4）液位传感器有位置状态指示灯。

（5）停止按钮按下时，系统立即复位停止。

3）设计提示

（1）设计的关键在于如何使系统的工作机和备份机自动轮换，使两台机组工作均衡。使用PLC实现时，关键在于系统必须能够记忆水泵的工、备设置状态，并能自动变换水泵的工、备设置状态。这利用PLC的置位和复位指令可以很容易地实现。如西门子S7系列的R、S指令；三菱FX系列的SET、RST指令；欧姆龙C系列的SET、RESET指令或KEEP指令等，均具有在置位信号消失后保持其输出为1不变，直到复位信号出现才设置其输出为0的功能。

（2）该方法可以实现更多数量机组的工、备自动轮换。即利用当前工作机组的停机信号设置下次作为工作机组的机组状态，达到多台机组依次工作的目的。

4）设计报告要求

（1）设计报告封面、目录、设计任务书。

（2）根据设计任务的要求，进行测点统计。

（3）选择PLC，进行PLC的I/O分配，完成系统组态或硬件配置。

（4）画出PLC I/O接线图及相关的图纸。

（5）根据控制要求设计梯形图控制程序并加以说明。

（6）给出语句表（指令助记符）程序。

（7）在PLC实验室上机模拟调试，检验设计功能。

（8）写出设计心得体会。

（9）列出参考文献。