孫延紅

[摘要]采用PC+PLC綜合自動化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對水電站的管理控制，提高系統(tǒng)的管理控制水平及可靠性。對系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及控制功能進(jìn)行闡述。

[關(guān)鍵詞]PC+PLC

中圖分類號：TP2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0120027－01

一、引言

以微處理機(jī)為核心的工業(yè)控制裝置--可編程序控制器（Programmable Controller簡稱PLC），體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)，在自動控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別在水電站的水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、輔助設(shè)備及公用設(shè)備自動控制中，能夠保證設(shè)備可靠、安全、準(zhǔn)確運(yùn)行，提高自動化程度，減少勞動強(qiáng)度，提高電站效益。另一方面，隨著PLC功能的不斷強(qiáng)大，大多已經(jīng)具備了利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行分散分級控制的能力，采用上位機(jī)與PLC進(jìn)行通訊，能夠進(jìn)行生產(chǎn)過程的動態(tài)管理和監(jiān)控，大大地提高了電站全面質(zhì)量管理水平。本系統(tǒng)采用PC+PLC實(shí)現(xiàn)對水電站的機(jī)組起停過程控制。

二、機(jī)組自動起停機(jī)過程

1．機(jī)組開機(jī)程序順序?yàn)椋簼櫥ぷ饔捅迷谧詣游恢?、潤滑備用油泵在備用位置、頂轉(zhuǎn)子油泵在自動位置、潤滑直流油泵在自動位置。停機(jī)繼電器未動作、無機(jī)械事故、制動系統(tǒng)無壓力、斷路器在分閘位置、無制動解除信號、開機(jī)繼電器未動作、球閥在開啟位置、導(dǎo)葉在全關(guān)位置時，開機(jī)準(zhǔn)備燈亮，具備開機(jī)條件。開機(jī)令發(fā)出（包括現(xiàn)地開機(jī)、中控室開機(jī)、操作員站開機(jī)）執(zhí)行開潤滑油泵、開冷卻水、開頂轉(zhuǎn)子油泵，待潤滑油壓力正常后，同時停機(jī)繼電器未動作、機(jī)組未在發(fā)電狀態(tài)、無開機(jī)未完成信號，啟動開機(jī)繼電器，聯(lián)動調(diào)速器開機(jī)，導(dǎo)葉由全關(guān)位置開到空載位置，同時開機(jī)未完成繼電器啟動。機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到72%額定轉(zhuǎn)速時，頂轉(zhuǎn)子油泵停止。機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到95%額定轉(zhuǎn)速時，勵磁短時間起磁、勵磁開關(guān)投入、同期中間繼電器動作去自動及手動準(zhǔn)同期裝置。同期開關(guān)投入，斷路器同期合閘，機(jī)組并入電網(wǎng)。調(diào)整勵磁增磁、減磁，調(diào)速器增功率、減功率。

2．機(jī)組正常停機(jī)程序順序?yàn)椋和C(jī)令發(fā)出（包括現(xiàn)地停機(jī)、中控室停機(jī)、操作員站停機(jī)）停機(jī)繼電器動作，聯(lián)動調(diào)速器停機(jī)。機(jī)組轉(zhuǎn)速下降到35%額定轉(zhuǎn)速時，制動電磁閥動作，剎車裝置投入。制動電磁閥動作延時100秒后，解除制動，同時關(guān)冷卻水、關(guān)潤滑油泵。

3．機(jī)組事故停機(jī)程序順序?yàn)椋簷C(jī)組動作期限間發(fā)生電氣事故、軸承溫度過高以及手動按下“事故停機(jī)按鈕”聯(lián)動調(diào)速器停機(jī)、勵磁開關(guān)分?jǐn)?，以下同正常停機(jī)程序順序。

4．機(jī)組緊急事故停機(jī)程序順序?yàn)椋簷C(jī)組動作期限間發(fā)生停機(jī)過程中剪斷銷剪斷、機(jī)組過速、調(diào)速器油壓事故以及手動按下“緊急事故停機(jī)按鈕”聯(lián)動調(diào)速器停機(jī)、勵磁開關(guān)分?jǐn)唷⑶蜷y關(guān)閉，以下同正常停機(jī)程序順序。

三、系統(tǒng)的硬件

本系統(tǒng)采用德國VIPA公司200V系列PLC實(shí)現(xiàn)對水電站的機(jī)組起停過程控制，上位機(jī)選用研華工控機(jī)來實(shí)現(xiàn)機(jī)組監(jiān)控等功能，構(gòu)成PC+PLC控制系統(tǒng)。

PLC由CPU模塊、通訊模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及底板組成。CPU模塊型號為VIPA242-1BA00，是PLC的中央處理單元，包含存貯器EEPROM，15針插座為編程口，配備一條編程電纜可接至便攜機(jī)9針串口1，在DOS狀態(tài)下啟動編程軟件MC5，即可進(jìn)行監(jiān)視、修改、編譯自控程序。通訊模塊型號為VIPA240-1BA10，25針插座為接至上位機(jī)9針485通訊口。模擬量輸入模塊型號為VIPA231-1BD00，4點(diǎn)4-20mA或0-10V模擬量輸入信號引入。底板型號為VIPA290-0AA40，把每個模塊通過下面插頭連接在一起構(gòu)成內(nèi)部CAN總線方式。

四、系統(tǒng)功能

PLC自動化系統(tǒng)分為水電站公用設(shè)備控制、機(jī)組自動起停控制兩部分。

（一）水電站公用設(shè)備控制

公用屏一體化工控機(jī)通過485串行口負(fù)責(zé)采集公用屏PLC數(shù)據(jù)（包括凈水頭水位、下游水位、集水井水位、清水池水位、中壓機(jī)、滲漏排水泵），并通過以太網(wǎng)絡(luò)上發(fā)至通訊服務(wù)器，或上發(fā)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行遙測、遙控，或下發(fā)廠長（站長）終端、工程師站、操作員站。

（二）機(jī)組自動起?？刂?/p>

機(jī)組微機(jī)屏一體化工控機(jī)通過485串行口負(fù)責(zé)采集機(jī)組微機(jī)屏PLC數(shù)據(jù)（包括機(jī)組啟停部分、球閥裝置、頂轉(zhuǎn)子油泵、潤滑油泵、漏油箱、調(diào)速器油壓裝置、球閥油壓裝置、技術(shù)供水、制動裝置等）、轉(zhuǎn)速信號、勵磁機(jī)數(shù)據(jù)、調(diào)速器數(shù)據(jù)、溫度巡檢裝置數(shù)據(jù)，并通過以太網(wǎng)絡(luò)上發(fā)至通訊服務(wù)器，或上發(fā)調(diào)度系統(tǒng)，或下發(fā)廠長終端、工程師站、操作員站。

（三）MC5程序組成

MC5程序由組織塊、邏輯塊、數(shù)據(jù)塊、程序塊組成。定義上位機(jī)發(fā)送及接收通訊，即遙信(YX)、遙測(YC)、遙控(YK)功能；定義機(jī)組啟停、球閥開啟及關(guān)閉程序；壓氣機(jī)、滲漏排水泵開啟及關(guān)閉程序；定義機(jī)組輔助設(shè)備（如潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等）開啟及關(guān)閉程序。

（四）上位網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

上位系統(tǒng)設(shè)二臺操作員站，一臺工程師站，一臺廠長終端，一臺打印/通訊服務(wù)器。

（五）操作員站功能

1．打印功能：（1）定時打?。捍蛴‰娬舅璧母黝愒?、日、時報表（亦可以召喚打印方式打?。?。（2）隨機(jī)打?。捍蛴C(jī)組開機(jī)、關(guān)機(jī)，斷路器等變位、保護(hù)動作及故障發(fā)生情況。當(dāng)有保護(hù)動作發(fā)生時，打印保護(hù)報文。（3）召喚打?。捍蛴∑聊簧巷@示的圖形、數(shù)據(jù)及曲線。

2．微機(jī)控制功能：微機(jī)控制水機(jī)開機(jī)、關(guān)機(jī)，各斷路器跳合閘。

3．運(yùn)行參數(shù)修改功能：可方便準(zhǔn)確地設(shè)置并修改運(yùn)行方式，負(fù)荷給定值及運(yùn)行參數(shù)限值等。

4．事故處理功能：數(shù)據(jù)越限或遙信變位時，計算機(jī)自動進(jìn)行事故登錄，推出相關(guān)畫面、報警語句并打印輸出。采用多媒體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)語音報警。

5．系統(tǒng)管理功能：對水電站采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、處理、存儲等管理工作。定時或隨機(jī)更新數(shù)據(jù)庫，自動編制技術(shù)管理統(tǒng)計報表。

6．人機(jī)接口功能：（1）在線設(shè)置電度量初值及峰、谷、豐、枯時間。（2）在線設(shè)置遙測量的上、下限值及控制閾值。（3）在線修改PT、CT變比。（4）用戶可組態(tài)修改畫面及表格。（5）在線設(shè)置安全運(yùn)行天數(shù)。（6）在線設(shè)置系統(tǒng)時鐘。

7．模擬操作及操作標(biāo)打印功能：操作員可在主畫面上進(jìn)行模擬水機(jī)開機(jī)、關(guān)機(jī)和倒閘操作，具有防誤閉鎖功能，誤操作語音告警。并可按用戶給定的閉鎖條件，形成可打印的操作票文本，并可對操作票文本進(jìn)行編輯修改及模擬執(zhí)行，微機(jī)可打印出現(xiàn)場操作票。

8．諧波分析功能：召喚分析直測交流模擬量諧波含量。

9．?dāng)?shù)據(jù)庫功能：（1）各類報表及遙信變位信息保存一年數(shù)據(jù)。（2）保護(hù)報文保存二年。（3）設(shè)備參數(shù)表。

五、結(jié)束語

PLC控制系統(tǒng)是一個步驟有序的系統(tǒng)工程，要想做到熟練自如，需要大量的實(shí)踐，本文是PLC系統(tǒng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總

結(jié)，在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]PLC原理及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]水電站自動化技術(shù)，中國水利水電出版社，2006.