爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)中延時邏輯移動學習平臺研究與實現

崔彥鋒 薛 銳 王雨婷

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

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)中延時邏輯移動學習平臺研究與實現

崔彥鋒1薛 銳1王雨婷2

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

在全面分析延時帶電、延時失電和單穩(wěn)態(tài)脈沖邏輯原理和工作過程的基礎上，基于腳本語言給出了各延時邏輯的模擬方法，進一步闡述了動態(tài)時序圖的繪制方法，給出了基于微信的爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)延時邏輯移動學習平臺。

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)；延時邏輯；移動學習

0.引言

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)是現代大型火電機組鍋爐必須具備的一種監(jiān)控系統(tǒng)，也是熱能與動力工程專業(yè)學生的一門主要專業(yè)課。爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的學習核心是開關量順序控制與保護邏輯，在典型的爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)邏輯中，以延時帶電器、延時失電器和單穩(wěn)態(tài)脈沖為代表的延時器件是學習的重點與難點[1-2]。教學實踐表明，課堂教學偏重器件的工作過程，實踐教學偏重器件在整體邏輯中的單一應用，在傳統(tǒng)的課堂教學和實踐環(huán)節(jié)之外，需要新的學習方式進行補充，基于移動學習的延時邏輯學習平臺是解決延時邏輯學習不夠深入和全面問題的有效手段。

1.延時邏輯原理與應用

1.1 延時帶電

延時帶電的一般工作過程是當輸入信號存在時，延時設定時間之后輸出信號出現，其特殊點在于，當輸入信號存在的時間長度小于延時設定時間，輸出信號將不會出現。為便于分析，引入內部定時器ET，并繪制輸入信號IN、輸出信號Q和內部定時器ET的工作時序圖，如圖 1所示[3]。

圖1 延時帶電時序圖

針對圖1從各信號上升沿下降沿角度進行分析，可發(fā)現輸出信號Q的出現時機（上升沿）僅受內部定時器ET的影響，下降沿則與輸入信號的下降沿保持一致?；谶@個分析可知延時帶電在爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)中的兩種典型應用，一是用以在設定時間到期后輸入信號繼續(xù)存在前提下完成后續(xù)邏輯（如爐膛開始吹掃直至結束），二是用來對干擾信號進行濾波（如短時的爐膛壓力超限波動不引起主燃料跳閘）。

1.2 延時失電

延時失電的一般工作過程是當輸入信號消失后輸出信號不立即消失而是延時設定時間后消失，其特殊點在于，當輸入信號出現短時（小于延時設定時間）的波動時，輸出信號持續(xù)保持穩(wěn)定不發(fā)生波動。延時失電的工作時序圖如圖2所示。

圖2 延時失電時序圖

與延時帶電同理，由圖2可知，延時失電的輸出信號出現（輸出信號上升沿）僅與輸入信號上升沿保持一致，輸出信號的消失僅與內部定時器到期有關。當出現信號下降沿，內部定時器開始計時，當出現信號下降沿，內部定時器復位。因此延時失電一般適用于當輸入信號消失，當前動作繼續(xù)在延時設定時間內保持輸出，預設時間一到，輸出消失；特殊的，延時失電還可以應用于當輸入信號出現小于延時設定時間的短時中斷時，輸出信號不受影響。

1.3 單穩(wěn)態(tài)脈沖

單穩(wěn)態(tài)脈沖的工作邏輯相對簡單，當輸入信號出現時，輸出信號立即出現并持續(xù)設定時間后消失，若在延時設定時間內輸入信號二次出現或多次出現，延時時間不變。單穩(wěn)態(tài)脈沖的工作時序圖如圖3所示。

圖3 單穩(wěn)態(tài)脈沖時序圖

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

2.基于腳本語言的延時邏輯原理模擬

基于對延時邏輯的分析，可以知道內部定時器是一個重要的中間量，通過引入該中間量，可以準確的控制輸出信號與輸入信號的關系并進行延時過程模擬。

考慮到學習平臺的實現基于網頁，本文使用網頁開發(fā)技術中廣泛應用的Javascript語言對該過程進行模擬。首先定義SIN、SOUT變量分別表示輸入輸出信號，定義ET變量表示內部定時器當前狀態(tài)和當前值。定義AE表示輸入信號上升沿出現，定義IE變量表示輸入信號下降沿出現。用戶可通過學習平臺上輸入信號的上升沿下降沿控制按鈕來控制輸入信號，當點擊上升沿按鈕時，上升沿信號出現，當點擊下降沿按鈕時，下降沿信號出現。則延時帶電的模擬過程為：

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

（2）判斷是否出現下降沿，出現則將SIN置0，將內部定時器復位（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是否大于等于預設時間，若成立則ET保持預設時間PT不變，SOUT置 1。

通過setInterval函數定時循環(huán)調用以上過程，并用ET的大小代替定時時間長度，即可完成對延時帶電過程的模擬。

延時失電與延時帶電類似，但需要注意在延時失電中，需要引入IEOK變量來記錄上升沿下降沿的互斥關系，并在上升沿出現時清零ET，啟動SOUT和SIN并設置IEOK為false，當下降沿出現時置位IEOK，當SIN不存在但IEOK為真時ET自加，當ET大于等于預設時間時復位SOUT并停止ET自加。單穩(wěn)態(tài)脈沖的過程的模擬過程不再贅述。

3.基于Highcharts的時序圖繪制

通過描述并分析典型過程的靜態(tài)時序圖，可以理清延時邏輯的原理，實現對延時邏輯的模擬。但作為學習平臺，更重要的是，學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、內部定時器與輸入信號三者之間的關系。

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

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'}]。

需要強調的是學生需要不斷的看到動態(tài)時序圖，因此，需要不間斷的將新的輸入信號、輸出信號狀態(tài)以及當前內部定時取值無刷新的增加到當前繪圖系列的data對象中。加入方法為在定時器中調用繪圖系列的動態(tài)加點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的時序圖繪制

4.基于微信公眾平臺的學習頁面發(fā)布

微信是目前國內使用最為廣泛的移動終端APP，同時微信不僅是溝通工具，通過微信公眾平臺可以實現業(yè)務的移動平臺化功能。微信公眾平臺是運營者通過公眾號方式為微信用戶提供資訊和服務的平臺，該平臺提供了通用的開發(fā)接口和一致的界面標準，這些接口和標準可以結合HTML5開發(fā)技術和Javascript語言，協助開發(fā)者高效的建立專用移動化平臺[5]。

為了給學生提供良好的用戶體驗，本平臺引入了MUI作為人界交互主框架，利用其中提供的列表、開關、按鈕以及側邊欄組件為用戶提供專業(yè)化的交互界面。在開發(fā)完成定時器邏輯學習頁面后，將其發(fā)布到Web服務器，并在微信公眾平臺中設定對應鏈接調用菜單，即可完成平臺學習頁面的發(fā)布。發(fā)布后的界面如圖5所示。

圖5 移動學習平臺界面

5.結論

通過在微信中引入專用的延時邏輯學習平臺，學生可隨時隨地自主的發(fā)起輸入信號并控制其復位時機，直觀的觀察輸出信號、內部定時器與輸入信號的關系，從而更加深刻的理解延時相關邏輯，為更為復雜的業(yè)務邏輯學習打下扎實基礎。

［1］吳天一.鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)FSSS的應用[J].化工自動化及儀表,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,2001,(1).

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

［4］麥冬，岑賢生.開源圖形庫 Highcharts與 jQuery的整合應用[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學習活動設計[J].現代遠距離教育,2015,(1).

T-01

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2095-7327（2017）-10-0143-02

本文獲南京工程學院教學改革項目支持，項目編號為JG201317。

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