謝萬(wàn)鋒(杭州西湖電力電子技術(shù)有限公司，浙江杭州310030)

基于GE VersaMax PLC的水電站控制系統(tǒng)實(shí)例解析

謝萬(wàn)鋒
(杭州西湖電力電子技術(shù)有限公司，浙江杭州310030)

摘要:美國(guó)GE PLC中的VersaMax系列，成本低、品質(zhì)高，在越南A ROANG電站中采用，較好地完成了水電站的自動(dòng)化編程;對(duì)其系統(tǒng)組態(tài)和PLC程序控制流程進(jìn)行了詳細(xì)介紹。圖4幅，表3個(gè)。

關(guān)鍵詞:水電站; PLC;組態(tài);編程控制;網(wǎng)絡(luò)

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1　概述

A ROANG電站系越南中部最大的電力公司開發(fā)的1座水電站，為亞洲開發(fā)銀行貸款資助項(xiàng)目。根據(jù)電站的實(shí)際情況以及業(yè)主對(duì)PLC的接受度，筆者所在單位采用GE家族中的VersaMax系列PLC為控制核心設(shè)計(jì)，并順利中標(biāo)。VersaMax PLC提供了大型PLC具有的特性，具有豐富的I/O模塊和可選模塊，帶有網(wǎng)絡(luò)接口模塊的VersaMax I/O站能夠靈活地連接到其他網(wǎng)絡(luò)中去。作為一個(gè)具有可縮放結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化解決方案，VersaMax I/O結(jié)合了緊湊性和模塊性，具有很強(qiáng)的方便易用性。

該項(xiàng)目中，PLC主要完成所有自動(dòng)化的控制，主要有:模擬量采集、開關(guān)信號(hào)監(jiān)視、設(shè)備控制、順序控制、事故處理、故障報(bào)警以及數(shù)據(jù)上傳。

2　電站概況

A ROANG電站位于越南中部，屬順化市，裝機(jī)容量2×3 600 kW，兩機(jī)兩變一出線。全站采用微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，按“無(wú)人值班(少人值守)”進(jìn)行總體設(shè)計(jì)和系統(tǒng)配置。監(jiān)控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主，簡(jiǎn)易常規(guī)控制設(shè)備為輔的配置方式，整個(gè)系統(tǒng)采用全分布開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由電廠主控層、現(xiàn)地控制單元(LCU)組成，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理和計(jì)算機(jī)控制。主控層由2臺(tái)主控機(jī)組成;現(xiàn)地LCU控制層共計(jì)2個(gè)機(jī)組LCU、1個(gè)公用LCU、2個(gè)機(jī)組保護(hù)屏，1個(gè)變壓器線路保護(hù)屏、輔機(jī)控制箱。主控層與LCU控制層之間通過10/ 100 M以太網(wǎng)通訊總線通訊聯(lián)接。

3　控制系統(tǒng)組態(tài)

3.1計(jì)算機(jī)控制監(jiān)控系統(tǒng)

主控層與機(jī)組LCU屏、公用LCU屏、勵(lì)磁、調(diào)速器、閥門控制柜、保護(hù)、電度表等完成通訊，同時(shí)與調(diào)度通訊，上傳數(shù)據(jù)(見圖1)。

圖1　計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)示意

3.2硬件主要配置

機(jī)組LCU屏參數(shù)如下所示(見表1)。

表1　機(jī)組LCU屏參數(shù)

公用LCU屏參數(shù)如下所示(見表2)。

表2　公用LCU屏參數(shù)

開關(guān)站LCU屏參數(shù)如下所示(見表3)。

表3　開關(guān)站LCU屏參數(shù)

4　 PLC程序控制

4.1模塊核心功能使用

IC200CPUE05。程序內(nèi)存: 128 KB;內(nèi)置通訊端口: RS—232 RS485 RJ45;內(nèi)置通訊協(xié)議: SNP，RTU，串行I/O，SRTP，EGD。

IC200MDL650。輸入電壓: 24 V + ;響應(yīng)時(shí)間:≤0.5 ms;點(diǎn)數(shù): 32點(diǎn);輸入阻抗: 28 K。

IC200MDL750。輸出電源: 24 V + ;響應(yīng)時(shí)間:≤0.2 ms;點(diǎn)數(shù): 32點(diǎn)。

IC200ALG264。通道數(shù): 15路;輸入范圍: 4 ～20 mA或0～20 mA，本項(xiàng)目選擇0～20 mA;對(duì)應(yīng)數(shù)字量: 0～32 000。

IC200ALG 260。通道數(shù): 8路;輸入范圍: ±10 V DC/0～10 V DC，4～20 mA，本項(xiàng)目選擇4 ～20 mA;對(duì)應(yīng)數(shù)字量: 0～32 000。

4.2程序控制

(1)自動(dòng)開機(jī)流程如下所示(見圖2)。

圖2　自動(dòng)開機(jī)流程

(2)自動(dòng)停機(jī)流程如下所示(見圖3)。

圖3　自動(dòng)停機(jī)流程

(3)事故停機(jī)流程如下所示(見圖4)。

圖4　事故停機(jī)流程

(4)功率調(diào)節(jié)

有功分段調(diào)節(jié): 20 kW＜△P＜200 kW，200 kW＜△P＜800 kW，800 kW＜△P＜2 000 kW，200 kW＜△P＜4 000 kW (△P為設(shè)定有功功率與實(shí)際有功功率的差值)。

無(wú)功分段調(diào)節(jié): 20 kvar＜△Q＜200 kvar，200 kvar＜△Q＜600 kvar，600 kvar＜△Q＜1 200 kvar，1 200 kvar＜△Q＜3 000 kvar (△Q為設(shè)定無(wú)功功率與實(shí)際無(wú)功功率的差值)。

(5)測(cè)試輸出

為方便做靜態(tài)調(diào)試、對(duì)點(diǎn)，我們需要在PLC上做一個(gè)開出測(cè)試功能，動(dòng)作繼電器輸出。

(6)斷路器控制

方便上位機(jī)及觸摸屏操作控制斷路器的分合閘程序。

(7)輔機(jī)控制

控制廠房?jī)?nèi)的風(fēng)機(jī)、消防泵、濾油器泵等。

(8)模擬量采集

采集溫度、水位、功率、壓力、流量、開度等。

(9)事故、故障報(bào)警

電氣事故:各保護(hù)動(dòng)作、失磁、功率突變。

水機(jī)事故:事故低油壓、各瓦溫過高、剪斷銷剪斷。

緊急事故:轉(zhuǎn)速大于140%、緊急按鈕。

(10)開關(guān)量監(jiān)視

廠站內(nèi)位置信號(hào)上傳。

5　軟件構(gòu)成

操作系統(tǒng): Win7 32位旗艦版。上位機(jī)軟件:組態(tài)王6.53英文版。觸摸屏軟件: MCGS7.7。PLC軟件: Proficy Machine Edition8.0。數(shù)據(jù)庫(kù): Microsoft。對(duì)時(shí)軟件: Timesever，杭州西湖電力電子技術(shù)有限公司開發(fā)。調(diào)度軟件:基于104規(guī)約，杭州西湖電力電子技術(shù)有限公司開發(fā)。另外，還有報(bào)警語(yǔ)音播放軟件。

6　結(jié)語(yǔ)

越南A ROANG水電站項(xiàng)目于2015年11月順利并網(wǎng)發(fā)電，PLC的自動(dòng)控制程序完全滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。由此可見，GE VersaMax系列的PLC得到了充分的應(yīng)用，工程的自動(dòng)化部分得到業(yè)主的一致認(rèn)可。

責(zé)任編輯吳昊

作者簡(jiǎn)介:謝萬(wàn)鋒(1982－)，男，工程師，主要從事水電站自動(dòng)化方案設(shè)計(jì)、編程、項(xiàng)目實(shí)施管理、勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)試、調(diào)速器運(yùn)行等工作。

收稿日期:2015－12－24