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        PLC在水電站自動(dòng)控制系統(tǒng)中的運(yùn)用及其串行通訊

        2017-10-19 00:11:16潘培華
        水能經(jīng)濟(jì) 2017年12期
        關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制系統(tǒng)水電站

        潘培華

        【摘要】自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能與水平是衡量我國(guó)水電站發(fā)展現(xiàn)代化水平的重要指標(biāo),同時(shí)也是保障水電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行不可或缺的技術(shù)手段。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,水電站自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展也迎來(lái)了新的機(jī)遇,PLC是一種具備邏輯編程功能的控制器,其在水電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用提高了水電站控制系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化、科技化水平。為此,文章對(duì)PLC在水電站自動(dòng)控制系統(tǒng)中的運(yùn)用以及串行通訊進(jìn)行深入的探討,以便充分發(fā)揮PLC的作用。

        【關(guān)鍵詞】PLC;水電站;自動(dòng)控制系統(tǒng)

        PLC是在結(jié)合我國(guó)工業(yè)發(fā)展情況基礎(chǔ)上發(fā)明的數(shù)字運(yùn)行電子系統(tǒng),具有可編程控制功能,在系統(tǒng)中設(shè)置了可編程存儲(chǔ)器,工業(yè)生產(chǎn)中可以結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要將控制程序輸入到存儲(chǔ)器中,從而提高控制系統(tǒng)的針對(duì)性,在我國(guó)機(jī)械生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。而在水電站中的應(yīng)用能夠?yàn)樗娬镜陌踩?、穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障,降低水電站發(fā)生故障的幾率,為此,需要對(duì)PLC在水電站自動(dòng)控制系統(tǒng)中的運(yùn)用以及串行通訊進(jìn)行具體的分析。

        1、PLC在水電站自動(dòng)控制系統(tǒng)中運(yùn)用的結(jié)構(gòu)與原理

        PLC作為一種可編程邏輯控制器,其具有一套完整的編程程序,水電站可以根據(jù)實(shí)際控制情況,將控制要求以PLC語(yǔ)言算法進(jìn)行轉(zhuǎn)換,輸入到系統(tǒng)中,系統(tǒng)會(huì)對(duì)輸入信息進(jìn)行處理,轉(zhuǎn)換成水電站的控制要求輸出信息。但輸入控制要求信號(hào)過(guò)程中,必須排除干擾信號(hào)對(duì)控制器的影響,否則會(huì)影響控制效果。

        PLC的主要應(yīng)用結(jié)構(gòu)為計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),具體的部分有CPU、ROM、RAM以及輸入、輸出電路接口。其具備的功能有:指令接受、指令讀取、指令執(zhí)行、指令中斷處理。其中ROM為水電站編制的控制要求存儲(chǔ)位置,并記錄已完成的控制程序;RAM一般存儲(chǔ)控制中產(chǎn)生的邏輯變量以及內(nèi)部程序運(yùn)行應(yīng)用的各項(xiàng)工作單元;輸入電路接口主要負(fù)責(zé)的是信號(hào)轉(zhuǎn)換,調(diào)整為系統(tǒng)能夠執(zhí)行與處理的信號(hào)語(yǔ)言;輸出電路接口主要負(fù)責(zé)的是將控制信號(hào)輸出,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制系統(tǒng)發(fā)揮作用,是控制信號(hào)的執(zhí)行單元。

        與傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)相比,PLC控制系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢(shì),例如,在水電站油壓裝置的控制上,其主要功能是為自動(dòng)補(bǔ)氣,主要通過(guò)油壓信號(hào)器節(jié)點(diǎn)的信號(hào)來(lái)控制繼電器IKM的開(kāi)合,實(shí)現(xiàn)油壓的調(diào)整,當(dāng)油壓上升到上限時(shí),繼電器IKM處于閉合狀態(tài);但油壓下降到下限值低于額定要求時(shí),繼電器IKM也處于閉合狀態(tài);從而影響到補(bǔ)氣閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài),這樣的控制能夠始終將水電站的油壓控制在額定要求范圍內(nèi)。而使用PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制后,可以直接輸入控制信號(hào)代替繼電控制系統(tǒng)的中間介質(zhì),代替IKM等元件,直接進(jìn)行控制驅(qū)動(dòng)。從這個(gè)角度來(lái)看,繼電控制系統(tǒng)主要是通過(guò)各獨(dú)立元件發(fā)揮作用來(lái)保障控制功能的實(shí)現(xiàn),而PLC主要是通過(guò)輸入的控制信號(hào)以及軟元件來(lái)完成最終的控制要求,將控制信號(hào)輸入到水電站的線圈、接線、觸點(diǎn)等位置上。PLC內(nèi)部到軟元件,代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電控制系統(tǒng)中的繼電接觸器,提高了控制的穩(wěn)定性。而且PLC控制主要通過(guò)程序完成,繼電控制系統(tǒng)主要是通過(guò)控制元件完成,PLC控制更靈活、方便。

        2、PLC與水電站控制系統(tǒng)其它控制設(shè)備間的串行通訊

        PLC與水電站控制系統(tǒng)中其它控制設(shè)備間的通訊主要通過(guò)三種方式來(lái)完成,第一種是PLC控制軟件間的通訊、第二種是PLC與上位計(jì)算機(jī)之間的通訊、第三種是PLC與水電站中其它智能裝置間的通訊。在集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上,通過(guò)物理連接的方式將PLC與主控計(jì)算機(jī)以星型、總線型、環(huán)型等方式連接,使連接產(chǎn)生的局域網(wǎng)更科學(xué)、更合理,但還需要注意到以下事項(xiàng):

        一是物理層的協(xié)議問(wèn)題:PLC與其它控制設(shè)備的通信會(huì)應(yīng)用到接收線路、驅(qū)動(dòng)電路、通信介質(zhì)接口等元件而且還要考慮到插件的類(lèi)型、功能與數(shù)量,保障數(shù)字信號(hào)編碼的準(zhǔn)確,查看硬件功能是否滿足控制鏈路的要求。

        二是鏈路層的協(xié)議問(wèn)題:通過(guò)對(duì)鏈路的控制,能夠根據(jù)控制系統(tǒng)的要求組成適應(yīng)格式的信息幀。

        三是通訊中信息數(shù)據(jù)的更新問(wèn)題:PLC在與主控計(jì)算機(jī)連接成局域網(wǎng)后就必須尊重通訊協(xié)議,根據(jù)每個(gè)設(shè)備的物理地址,與其保持實(shí)時(shí)有效的通訊連接。其中數(shù)據(jù)的交換主要通過(guò)計(jì)算機(jī)查詢方式來(lái)完成,主控計(jì)算機(jī)可以按照一定的周期規(guī)律對(duì)PLC設(shè)備進(jìn)行查詢,但PLC設(shè)備對(duì)主控計(jì)算機(jī)的查詢進(jìn)行回應(yīng)后,數(shù)據(jù)就開(kāi)始進(jìn)行交換。而數(shù)據(jù)信息的更新主要是通過(guò)主控計(jì)算機(jī)的廣播方式來(lái)完成,根據(jù)不同節(jié)點(diǎn)按照主控計(jì)算機(jī)的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的更新。另外,通過(guò)例外報(bào)告法也可以完成信息數(shù)據(jù)的更新,其主要是根據(jù)事先在PLC內(nèi)編制的信息預(yù)定表,了解不同節(jié)點(diǎn)PLC的信息變化情況和變化數(shù)量,然后再根據(jù)主控計(jì)算機(jī)的要求調(diào)整PLC編制的預(yù)定表。

        四是差錯(cuò)可以利用抗干擾編碼進(jìn)行控制,通過(guò)抗干擾編碼的制定可以自動(dòng)進(jìn)行差錯(cuò)糾正。

        五是通過(guò)PLC與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行串行通訊需要兩組程序來(lái)完成,一組程序是PLC的通訊程序,另一組是上位計(jì)算機(jī)的通訊程序。例如,利用FX2N系列的RS通訊指令進(jìn)行PLC通訊程序編制,可以將操作數(shù)S放置在數(shù)據(jù)傳輸區(qū)域的首地址,這樣在傳入中就可以接收到來(lái)自相應(yīng)數(shù)據(jù)地址單元中的信息反饋,通過(guò)傳輸參數(shù)的辨認(rèn),實(shí)現(xiàn)通訊,但是在正式通訊之前必須對(duì)設(shè)置的指令進(jìn)行激活,F(xiàn)X2N系列的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度在8位至16位之間。

        3、結(jié)束語(yǔ)

        綜上所述,PLC在我國(guó)水電站的事故信息處理、電源監(jiān)視、水力機(jī)組自動(dòng)化操作上發(fā)揮著不可替代的作用,提高了自動(dòng)化控制的操作水平。而串行通訊在其中的應(yīng)用,提高了通訊的及時(shí)性,已成為我國(guó)水電站運(yùn)行不可缺少的通信環(huán)節(jié)。而且這種操作可以應(yīng)用到大型泵站的控制系統(tǒng)中,從整體上對(duì)我國(guó)水電站的運(yùn)行提供更為全面的保障。

        參考文獻(xiàn):

        [1]趙罡.基于PLC在水電站排水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2016,29(26):21.

        [2]陳國(guó)志.PLC在水輪發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].云南水力發(fā)電,2012,17(5):89-90,104.

        [3]涂麗琴, 程玉婷, 嚴(yán)國(guó)強(qiáng), 等.PLC M218在水電站油壓裝置控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2013,22(11):101-104,118.

        [4]楊建明.鳳灘水電廠油壓裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].水電站機(jī)電技術(shù),2012,29(3):102-103.

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