炉膛安全监控系统中延时逻辑移动学习平台研究与实现

2017-12-04崔彦锋王雨婷

山东农业工程学院学报 2017年10期

关键词：炉膛绘图时序

崔彦锋薛锐王雨婷

（1.南京工程学院江苏南京 211167；2.浙江大学浙江杭州 310058）

炉膛安全监控系统中延时逻辑移动学习平台研究与实现

崔彦锋1薛锐1王雨婷2

（1.南京工程学院江苏南京 211167；2.浙江大学浙江杭州 310058）

在全面分析延时带电、延时失电和单稳态脉冲逻辑原理和工作过程的基础上，基于脚本语言给出了各延时逻辑的模拟方法，进一步阐述了动态时序图的绘制方法，给出了基于微信的炉膛安全监控系统延时逻辑移动学习平台。

炉膛安全监控系统；延时逻辑；移动学习

0.引言

炉膛安全监控系统是现代大型火电机组锅炉必须具备的一种监控系统，也是热能与动力工程专业学生的一门主要专业课。炉膛安全监控系统的学习核心是开关量顺序控制与保护逻辑，在典型的炉膛安全监控系统逻辑中，以延时带电器、延时失电器和单稳态脉冲为代表的延时器件是学习的重点与难点[1-2]。教学实践表明，课堂教学偏重器件的工作过程，实践教学偏重器件在整体逻辑中的单一应用，在传统的课堂教学和实践环节之外，需要新的学习方式进行补充，基于移动学习的延时逻辑学习平台是解决延时逻辑学习不够深入和全面问题的有效手段。

1.延时逻辑原理与应用

1.1 延时带电

延时带电的一般工作过程是当输入信号存在时，延时设定时间之后输出信号出现，其特殊点在于，当输入信号存在的时间长度小于延时设定时间，输出信号将不会出现。为便于分析，引入内部定时器ET，并绘制输入信号IN、输出信号Q和内部定时器ET的工作时序图，如图 1所示[3]。

图1 延时带电时序图

针对图1从各信号上升沿下降沿角度进行分析，可发现输出信号Q的出现时机（上升沿）仅受内部定时器ET的影响，下降沿则与输入信号的下降沿保持一致。基于这个分析可知延时带电在炉膛安全监控系统中的两种典型应用，一是用以在设定时间到期后输入信号继续存在前提下完成后续逻辑（如炉膛开始吹扫直至结束），二是用来对干扰信号进行滤波（如短时的炉膛压力超限波动不引起主燃料跳闸）。

1.2 延时失电

延时失电的一般工作过程是当输入信号消失后输出信号不立即消失而是延时设定时间后消失，其特殊点在于，当输入信号出现短时（小于延时设定时间）的波动时，输出信号持续保持稳定不发生波动。延时失电的工作时序图如图2所示。

图2 延时失电时序图

与延时带电同理，由图2可知，延时失电的输出信号出现（输出信号上升沿）仅与输入信号上升沿保持一致，输出信号的消失仅与内部定时器到期有关。当出现信号下降沿，内部定时器开始计时，当出现信号下降沿，内部定时器复位。因此延时失电一般适用于当输入信号消失，当前动作继续在延时设定时间内保持输出，预设时间一到，输出消失；特殊的，延时失电还可以应用于当输入信号出现小于延时设定时间的短时中断时，输出信号不受影响。

1.3 单稳态脉冲

单稳态脉冲的工作逻辑相对简单，当输入信号出现时，输出信号立即出现并持续设定时间后消失，若在延时设定时间内输入信号二次出现或多次出现，延时时间不变。单稳态脉冲的工作时序图如图3所示。

图3 单稳态脉冲时序图

由图3可知，输出信号的上升沿取决于输出信号的上升沿，输出信号的下降沿仅取决于内部定时器，内部定时器开始取决于输入信号的上升沿，在内部定时器开始工作后，将不受输入信号影响，并持续工作至内部定时器到期。

2.基于脚本语言的延时逻辑原理模拟

基于对延时逻辑的分析，可以知道内部定时器是一个重要的中间量，通过引入该中间量，可以准确的控制输出信号与输入信号的关系并进行延时过程模拟。

考虑到学习平台的实现基于网页，本文使用网页开发技术中广泛应用的Javascript语言对该过程进行模拟。首先定义SIN、SOUT变量分别表示输入输出信号，定义ET变量表示内部定时器当前状态和当前值。定义AE表示输入信号上升沿出现，定义IE变量表示输入信号下降沿出现。用户可通过学习平台上输入信号的上升沿下降沿控制按钮来控制输入信号，当点击上升沿按钮时，上升沿信号出现，当点击下降沿按钮时，下降沿信号出现。则延时带电的模拟过程为：

（1）判断输入信号是否出现上升沿，若出现则将SIN置1，然后清除上升沿（AE置false）。

（2）判断是否出现下降沿，出现则将SIN置0，将内部定时器复位（ET 置 0），将 SOUT 置 0，清除下降沿（IE 置 false）。

（3）判断SIN 是否为1，若SIN为1，则ET自加1。

（4）判断ET是否大于等于预设时间，若成立则ET保持预设时间PT不变，SOUT置 1。

通过setInterval函数定时循环调用以上过程，并用ET的大小代替定时时间长度，即可完成对延时带电过程的模拟。

延时失电与延时带电类似，但需要注意在延时失电中，需要引入IEOK变量来记录上升沿下降沿的互斥关系，并在上升沿出现时清零ET，启动SOUT和SIN并设置IEOK为false，当下降沿出现时置位IEOK，当SIN不存在但IEOK为真时ET自加，当ET大于等于预设时间时复位SOUT并停止ET自加。单稳态脉冲的过程的模拟过程不再赘述。

3.基于Highcharts的时序图绘制

通过描述并分析典型过程的静态时序图，可以理清延时逻辑的原理，实现对延时逻辑的模拟。但作为学习平台，更重要的是，学生可以在自己操作上升沿下降沿触发按钮后，直观地观察到输出信号、内部定时器与输入信号三者之间的关系。

本文使用Highcharts作为绘图组件动态绘制时序图。Highcharts是一套基于Web的绘图组件，通过配置JSON参数并传递给chart函数，即可完成曲线绘制[4]。不同于一般曲线的是，时序图的纵坐标值从一个状态变为另一个状态是在同一时刻完成的，因此需要配置绘图数据的绘图系列为步进模式，而非一般模式。绘图系列的配置参数如下：

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'}]。

需要强调的是学生需要不断的看到动态时序图，因此，需要不间断的将新的输入信号、输出信号状态以及当前内部定时取值无刷新的增加到当前绘图系列的data对象中。加入方法为在定时器中调用绘图系列的动态加点addPoint方法，代码如下：

var series=chartIN.series[0];

series.addPoint(SIN,true,true);

使用Highcharts的绘图效果如图4所示。

图4 基于Highcharts的时序图绘制

4.基于微信公众平台的学习页面发布

微信是目前国内使用最为广泛的移动终端APP，同时微信不仅是沟通工具，通过微信公众平台可以实现业务的移动平台化功能。微信公众平台是运营者通过公众号方式为微信用户提供资讯和服务的平台，该平台提供了通用的开发接口和一致的界面标准，这些接口和标准可以结合HTML5开发技术和Javascript语言，协助开发者高效的建立专用移动化平台[5]。

为了给学生提供良好的用户体验，本平台引入了MUI作为人界交互主框架，利用其中提供的列表、开关、按钮以及侧边栏组件为用户提供专业化的交互界面。在开发完成定时器逻辑学习页面后，将其发布到Web服务器，并在微信公众平台中设定对应链接调用菜单，即可完成平台学习页面的发布。发布后的界面如图5所示。