羅智勇

(廣東省云浮市云安區(qū)六都泵站,廣東 云浮 527500)

PLC控制技術(shù)在泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

羅智勇

(廣東省云浮市云安區(qū)六都泵站,廣東 云浮 527500)

PLC(可編程控制器)作為一種工業(yè)控制的微型計(jì)算機(jī),在工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中正不斷得到應(yīng)用.因它具有編程簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、信息記憶和儲(chǔ)存容量大、組網(wǎng)能力和抗干擾能力強(qiáng)、維護(hù)方便以及可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn),所以近幾年來,PLC在我國(guó)大、中型泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)中也得到了越來越廣泛的應(yīng)用.PLC將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體,降低了系統(tǒng)的故障率,減少了能耗,節(jié)省了資源,提高了泵站安全運(yùn)行的可靠性和效率.主要介紹了PLC的概念、特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)以及PLC在泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例.

PLC;自動(dòng)化控制;泵站;監(jiān)控系統(tǒng)

1 PLC的概述

早期的可編程控制器是為取代繼電控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的,用于開關(guān)量控制、進(jìn)行邏輯運(yùn)算.20世紀(jì)70年代后期,可編程邏輯控制從開關(guān)量控制發(fā)展到計(jì)算機(jī)數(shù)字控制領(lǐng)域,更多地具有了計(jì)算機(jī)的功能.因此,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)將可編程邏輯控制器稱為"可編程控制器",簡(jiǎn)稱"PLC".PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置,是直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境,用程序來改變控制功能,易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一體的工業(yè)計(jì)算機(jī).它采用可編程序的存儲(chǔ)器,用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程.PLC主要應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中,主要由中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源單元、擴(kuò)展接口、編程器接口和編程器組成.

2 PLC的工作原理

PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本一致,可以簡(jiǎn)單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下,通過運(yùn)行用戶設(shè)計(jì)的程序來完成控制任務(wù).但其兩者的工作方式不同,計(jì)算機(jī)一般采用等待命令的工作方式,而PLC則采用循環(huán)掃描的工作方式.PLC有RUN(運(yùn)行)與STOP(編程)2種基本工作模式.當(dāng)處于STOP模式時(shí),PLC只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信服務(wù)等內(nèi)容,一般用于程序的寫入與修改;當(dāng)處于RUN模式時(shí),PLC除了要進(jìn)行內(nèi)部處理、通信服務(wù)之外,還要執(zhí)行反映控制要求的用戶程序,即執(zhí)行輸入處理、程序處理、輸出處理.

3 PLC的特點(diǎn)

3.1 可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)

傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器,由于這些繼電器的觸點(diǎn)多,動(dòng)作頻繁,經(jīng)常出現(xiàn)接觸不良,因此故障率高.而PLC用軟元件代替了大量的繼電器,輸入輸出的有關(guān)硬件減少,繼電器觸點(diǎn)接觸不良造成的故障也大為減少.同時(shí),PLC也有系列的軟硬保護(hù)措施和光電隔離.因此,其具有很高的可靠性和很強(qiáng)的抗干擾能力.

3.2 功能強(qiáng)大,性價(jià)比高

PLC除了具有開關(guān)量邏輯處理功能外,還具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力.其應(yīng)用已滲透到位置控制、溫度控制、計(jì)算機(jī)數(shù)控等控制領(lǐng)域,還可以與計(jì)算機(jī)組成強(qiáng)大的通信功能.

3.3 編程簡(jiǎn)易,可現(xiàn)場(chǎng)修改

PLC作為通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī),其編程語(yǔ)言為工程技術(shù)人員所接受.其中的梯形圖就是使用最多的編程語(yǔ)言,其圖形符號(hào)和表現(xiàn)形式與繼電控制電路圖相似,工程技術(shù)人員可以根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)邊調(diào)試邊修改.

3.4 配套齊全,使用方便

PLC發(fā)展到今天,其產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化,用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置,組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng),而且系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維修工作量少,維護(hù)也方便.

3.5 壽命長(zhǎng),體積小,能耗低

PLC不僅具有數(shù)萬(wàn)小時(shí)的平均無(wú)故障時(shí)間,且其使用壽命長(zhǎng)達(dá)幾十年.小型PLC的體積相當(dāng)于2個(gè)繼電器的大小,能耗僅為數(shù)瓦.

4 PLC的發(fā)展趨勢(shì)

PLC經(jīng)過幾十年的發(fā)展,從最初的簡(jiǎn)單邏輯控制到現(xiàn)在的運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理和聯(lián)網(wǎng)通信.隨著技術(shù)的進(jìn)步,PLC的發(fā)展趨勢(shì)還有以下幾方面.

從規(guī)模上看,隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,為適應(yīng)市場(chǎng)的需求,PLC的產(chǎn)品會(huì)向品種更豐富、規(guī)格更齊全、配套設(shè)備更完善的方向發(fā)展.從技術(shù)上看,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果更多地應(yīng)用到PLC的設(shè)計(jì)和制造上,PLC會(huì)向運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、功能更廣、性能更穩(wěn)定、性價(jià)比更高的方向發(fā)展.從網(wǎng)絡(luò)通信上看,隨著PLC和其他工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展,PLC將向標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、網(wǎng)絡(luò)化和通信的簡(jiǎn)便化方向發(fā)展.

5 PLC在泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中主要包括機(jī)組的冷卻水自動(dòng)技術(shù)供水、閘門自動(dòng)控制、高壓電氣的自動(dòng)監(jiān)控和機(jī)組的開停機(jī)等,這些都按設(shè)計(jì)流程嚴(yán)格進(jìn)行,是典型的順序和邏輯控制系統(tǒng).傳統(tǒng)的邏輯控制由各種繼電器構(gòu)成,控制系統(tǒng)復(fù)雜,故障率高,維修、維護(hù)很不方便.所以PLC具有的邏輯功能強(qiáng)、控制靈活、編程簡(jiǎn)易、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),正逐步取代傳統(tǒng)的繼電控制方式,在泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用.

5.1 應(yīng)用實(shí)例

六都泵站位于西江右岸的云浮市蓬遠(yuǎn)河大堤內(nèi),泵站始建于1976年,主要擔(dān)負(fù)蓬遠(yuǎn)河流域內(nèi)和城區(qū)的排澇任務(wù).每年汛期出現(xiàn)的內(nèi)澇洪水經(jīng)由泵站直接排出西江.工程總設(shè)計(jì)流量為42 m3/s,裝機(jī)2臺(tái),總?cè)萘繛? 200 kW.2010年,泵站更新擴(kuò)容改造后,工程總設(shè)計(jì)流量為95 m3/s,裝機(jī)5臺(tái),總?cè)萘繛?1 250 kW.其中,舊站改造后排澇能力達(dá)42 m3/s,裝機(jī)2臺(tái),容量為4 800 kW;擴(kuò)建的新站排澇能力達(dá)53 m3/s,裝機(jī)3臺(tái),容量為6 450 kW.

圖1 PLC在泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)分布圖

本站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是采用GE FANUC 90系列PLC與計(jì)算機(jī)組成的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng).整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)由星形以太網(wǎng)組成,采用上、下機(jī)位分層分布結(jié)構(gòu).全站由7套LCU分別對(duì)5臺(tái)機(jī)組和全部公用設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控.下機(jī)位每套LCU對(duì)現(xiàn)地機(jī)組所采集的各種數(shù)據(jù)和事件,既可以上行至上機(jī)位中控室計(jì)算機(jī)監(jiān)控,由中控室遠(yuǎn)程操作,又可以脫離中控室在各自LCU柜上的觸摸屏進(jìn)行現(xiàn)地獨(dú)立操作.PLC在泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)分布如圖1所示.

泵站廠房中控層(上機(jī)位中控室)和現(xiàn)地層(下機(jī)位LCU)通過各機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)的采集和合理布置,利用調(diào)度中心交換機(jī)將計(jì)算機(jī)與PLC組態(tài)建網(wǎng),就形成了本泵站整個(gè)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng).這套計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)易而直觀地實(shí)行電氣一次線路的監(jiān)控;開、關(guān)機(jī)流程的控制;閘門開、閉狀態(tài)監(jiān)控,機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控,機(jī)組的溫度監(jiān)控;副機(jī)監(jiān)控,事件報(bào)警與報(bào)表打印等功能.

5.2 監(jiān)控系統(tǒng)在維護(hù)中要注意的事項(xiàng)

監(jiān)控系統(tǒng)在維護(hù)中要注意以下幾點(diǎn):①操作系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)時(shí),如果此時(shí)正處于操作狀態(tài),應(yīng)立即切換到現(xiàn)地控制屏操作,控制權(quán)會(huì)由遠(yuǎn)程自動(dòng)轉(zhuǎn)換為現(xiàn)地控制,然后才可進(jìn)行計(jì)算機(jī)的故障檢查.②監(jiān)控畫面變成黑色時(shí),表示電腦與現(xiàn)地的PLC通訊失敗,應(yīng)檢查電腦與現(xiàn)地PLC的網(wǎng)絡(luò)狀況,比如交換機(jī)是否有電,交換機(jī)與電腦聯(lián)接的接頭指示燈是否正常,網(wǎng)線是否斷開等.③保持交換機(jī)接口清潔,保證交換機(jī)接口與通訊電纜連接可靠和電源正常.④保持中控室空氣清新,注意監(jiān)控主機(jī)的防塵、防潮,不得將監(jiān)控主機(jī)連接互聯(lián)網(wǎng),以避免網(wǎng)絡(luò)病毒入侵;保證監(jiān)控主機(jī)的通訊端口能正常通訊.用于系統(tǒng)監(jiān)控的計(jì)算機(jī)請(qǐng)不要在上面作其他操作,尤其是刪除電腦上的文件和安裝其他的應(yīng)用軟件,原則上都是不允許的.⑤注意打印機(jī)的防潮、防塵,如果不能正常打印,請(qǐng)檢查打印機(jī)是否有紙張或碳墨,打印頭是否有故障,與網(wǎng)絡(luò)連接線是否正確,網(wǎng)絡(luò)是否添加了打印機(jī)設(shè)備,保證打印機(jī)與電腦通訊可靠和電源正常.⑥液晶顯示屏出現(xiàn)故障時(shí),看電源是否正常,信號(hào)源選擇是否有問題,如果以上均正常,顯示屏仍沒圖像,應(yīng)立即通知工程維修人員檢修.

6 結(jié)束語(yǔ)

綜合以上實(shí)際應(yīng)用,PLC控制技術(shù)在我國(guó)大、中型泵站運(yùn)行管理中發(fā)揮著重要的作用.其顯著的特點(diǎn)取代了傳統(tǒng)的繼電式控制自動(dòng)化系統(tǒng),隨著IEC1131標(biāo)準(zhǔn)的誕生,各廠家不同型號(hào)的PLC互不兼用的格局將會(huì)被打破,其性價(jià)比將會(huì)不斷提高,其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)進(jìn)一步擴(kuò)大.

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羅智勇(1975-),男,廣東云安區(qū)人,機(jī)電助理工程師.

〔編輯:劉曉芳〕

TP273;TV736

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.136

2095-6835(2017)22-0136-02