plc在水電站綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用

1、<p>　　PLC在水電站綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用</p><p>　　【摘要】隨著當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，水電站的綜合自動(dòng)化對(duì)于水電站的開(kāi)發(fā)和發(fā)展具有極其重要的意義。水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在水電站中得到了廣泛的應(yīng)用，本文主要闡述了有關(guān)PLC在水水電站綜合自動(dòng)化中應(yīng)用的一些列問(wèn)題。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】PLC，水電站，綜合自動(dòng)化，應(yīng)用 </p><p&

2、gt;　　中圖分類(lèi)號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　一.前言 </b></p><p>　　隨著社會(huì)的快速發(fā)展以及科技的不斷進(jìn)步，大大促進(jìn)了各類(lèi)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，使得PLC控制系統(tǒng)的編程過(guò)程越來(lái)越簡(jiǎn)單化、越來(lái)越靈活化，可靠性與抗干擾能力不斷增強(qiáng)。而隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了現(xiàn)代化水電站的發(fā)展步伐。怎樣在水水電站中充分運(yùn)用PLC技術(shù)已經(jīng)成為了

3、相關(guān)人員現(xiàn)階段所關(guān)注的焦點(diǎn)話(huà)題。 </p><p>　　二.水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的作用 </p><p>　　水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，使水電站運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備的操作工作量大大減少，減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了水電站的運(yùn)行人員數(shù)量，使水電站實(shí)現(xiàn)了少人值守（目前實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的條件嘗未成熟），降低了運(yùn)行費(fèi)用及發(fā)電成本。同時(shí)，使水電站實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化運(yùn)行的功能，最大限度地利用水

4、能，給水電站帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確而迅速地反映水電站各設(shè)備正常運(yùn)行的狀態(tài)及參數(shù)，還能及時(shí)反映水電站設(shè)備的不正常狀態(tài)及事故情況，自動(dòng)實(shí)施安全處理。水電站的自動(dòng)控制減少了運(yùn)行人員直接操作的步驟，從而大大降低了發(fā)生誤操作的可能性，避免運(yùn)行人員在處理事故的緊要關(guān)頭，發(fā)生誤操作，保證了水電站設(shè)備運(yùn)行的可靠性，從而也保證了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。在設(shè)備可靠運(yùn)行的情況下，綜合自動(dòng)化

5、系統(tǒng)能自動(dòng)控制發(fā)電機(jī)組的頻率和電壓，保障水電站發(fā)出電能的質(zhì)量。 </p><p>　　在原常規(guī)水電站的設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)計(jì)工作非常繁瑣，訂貨時(shí)要提供原理圖、布置圖，還要進(jìn)行大量繼電器的選型。而自動(dòng)控制設(shè)備集成后，設(shè)計(jì)人員只要提供一次主接線圖和保護(hù)配置及自動(dòng)化要求即可，故能以選型的方法代替電氣二次設(shè)計(jì)，減少了大量工作量，極大地提高了設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量和效率。 </p><p>　　水電站綜合自動(dòng)

6、化系統(tǒng)具有提高工作的可靠性、提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、保證電能質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件等重要作用。 </p><p>　　三.PLC技術(shù)在水電站綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用 </p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展與進(jìn)步，PLC已經(jīng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及通信技術(shù)這三方間進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，給水電站自動(dòng)化提供了有利的條件。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，只要按照順序控制器公式以及元件節(jié)拍表，就可繪畫(huà)出各種控

7、制器的部分梯圖，如果設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)生了問(wèn)題，應(yīng)采用模擬仿真形式做相關(guān)的檢查，這樣就能夠很好的對(duì)其進(jìn)行維修。目前，PLC技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。 </p><p>　　1.自動(dòng)控制模塊 </p><p>　　（1）可以接收主站機(jī)設(shè)備與觸摸屏發(fā)來(lái)的控制命令來(lái)完成水輪發(fā)電機(jī)組各種機(jī)組工況的轉(zhuǎn)換，事故停機(jī)，緊急停機(jī)，機(jī)組出口斷路器和機(jī)組輔助設(shè)備的控制，機(jī)組有功功率、無(wú)功功率

8、調(diào)節(jié)。 </p><p>　　正常開(kāi)機(jī)方向流程：接受命令后，判斷機(jī)組在停機(jī)態(tài)并且開(kāi)機(jī)條件正常發(fā)開(kāi)冷卻水命令，延時(shí)判斷冷卻水正常后開(kāi)啟主閥，主閥開(kāi)啟后發(fā)調(diào)速器開(kāi)機(jī)令然后延時(shí)等待機(jī)組轉(zhuǎn)速上升至95%額定轉(zhuǎn)速進(jìn)入空轉(zhuǎn)態(tài)，當(dāng)判斷以轉(zhuǎn)速信號(hào)以后合滅磁開(kāi)關(guān)發(fā)勵(lì)磁裝置開(kāi)機(jī)令，延時(shí)等待發(fā)電機(jī)出口電壓上升至85%額定電壓后機(jī)組進(jìn)入空載態(tài)，判斷同期條件滿(mǎn)足后給同期裝置發(fā)啟動(dòng)同期令，當(dāng)判斷機(jī)組出口斷路器合上以后機(jī)組狀態(tài)進(jìn)入發(fā)電態(tài)流程成

9、功。 </p><p>　　正常停機(jī)方向流程：接受命令后，判斷機(jī)組在發(fā)電態(tài)即開(kāi)始卸負(fù)荷至機(jī)組額定有無(wú)功出力的5%然后發(fā)跳發(fā)電機(jī)出口斷路器命令，當(dāng)判斷發(fā)電機(jī)出口斷路器斷開(kāi)后機(jī)組進(jìn)入空載態(tài)發(fā)勵(lì)磁停機(jī)令，延時(shí)判斷機(jī)組出口電壓小于額定電壓的10%機(jī)組進(jìn)入空轉(zhuǎn)態(tài)，發(fā)調(diào)速器停機(jī)令延時(shí)等待機(jī)組轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速的35%時(shí)發(fā)剎車(chē)投入命令，直到機(jī)組轉(zhuǎn)速為0后延時(shí)20秒退發(fā)退出剎車(chē)令機(jī)組進(jìn)入停機(jī)態(tài)，此時(shí)退出冷卻水。 </p&g

10、t;<p>　　當(dāng)在上述流程中任何時(shí)候條件不滿(mǎn)足的情況下PLC流程退出并發(fā)報(bào)警信號(hào)。 </p><p>　?。?）在控制模塊中加入控制閉鎖功能主要如下 </p><p>　　LCU遙控/現(xiàn)地控制方式由切換按鈕互鎖；有關(guān)模件故障或測(cè)點(diǎn)退出時(shí)，LCU將自動(dòng)禁止相應(yīng)的控制操作；LCU檢查控制流程每一步操作相關(guān)的閉鎖條件，符合要求時(shí)才進(jìn)行操作；控制過(guò)程受阻時(shí)，將給出受阻原因；事故停機(jī)

11、操作命令優(yōu)先級(jí)高于正常開(kāi)停機(jī)操作；機(jī)械及電氣保護(hù)動(dòng)作引起的事故停機(jī)操作，不受控制方式的約束；采取必要的邏輯判斷以減少誤啟動(dòng)事故停機(jī)的可能性；負(fù)荷調(diào)節(jié)采取了一系列的限制與保護(hù)措施，如功率限值保護(hù)、電壓保護(hù)、電流保護(hù)等，保證調(diào)節(jié)的可靠和機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 </p><p><b>　　2.現(xiàn)地控制級(jí) </b></p><p>　　首先，機(jī)組LCU涵蓋溫度巡檢裝置、電量

12、及非電量采集單元、PLC自動(dòng)化裝置等；溫度巡檢裝置主要作用是對(duì)全場(chǎng)機(jī)組導(dǎo)軸承以及發(fā)電機(jī)定子溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)；電氣量采集單元主要作用是及時(shí)有效監(jiān)測(cè)和記錄下全廠各機(jī)組和線路的三相電壓、三相電流、功率因素、有功電能、無(wú)功電能等情況，并送至工控主機(jī)，同時(shí)，進(jìn)行微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的安裝，以確保全場(chǎng)各機(jī)組間能夠?qū)崿F(xiàn)同期并網(wǎng)。非電量采集單元的主要作用是及時(shí)監(jiān)測(cè)冷卻水壓力、調(diào)速器油壓等。機(jī)組LCU單元的作用是完成輔助設(shè)備的自動(dòng)化控制操作。其次，公共LCU涵

13、蓋了線路單元、廠用變單元等諸多單元的信號(hào)采集與控制工作。 </p><p><b>　　3.上位機(jī)系統(tǒng) </b></p><p>　　中控室微機(jī)主要是詳細(xì)認(rèn)真的分析和處理水電站的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)，定期的記錄下運(yùn)行數(shù)據(jù)；所有記錄的文件都應(yīng)放到服務(wù)器中進(jìn)行儲(chǔ)存；向控制器發(fā)出相關(guān)的操作指令，及時(shí)調(diào)節(jié)和控制機(jī)組的啟動(dòng)、停機(jī)。在控制室中，可通過(guò)鼠標(biāo)向各現(xiàn)地控制單元PLC發(fā)

14、出各種指令，或者對(duì)諸多的運(yùn)行數(shù)據(jù)、歷史文件等進(jìn)行查詢(xún)。實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)主要以分頁(yè)顯示方法為主，根據(jù)實(shí)際需求對(duì)歷史文件查看、調(diào)用。通過(guò)菜單方式，提示操作工作者選擇要查看或者打印的內(nèi)容。在控制水電站發(fā)電機(jī)組時(shí)，可采用立即鼠標(biāo)控制、計(jì)劃指令控制這兩種方法。發(fā)電機(jī)組應(yīng)根據(jù)事先確立的程序進(jìn)行開(kāi)停機(jī)操作，并且也可由運(yùn)行工作者用鼠標(biāo)加以及時(shí)控制。 </p><p><b>　　4.通信模塊 </b><

15、/p><p>　　（1）PLC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與主站級(jí)設(shè)備進(jìn)行通信，向主站級(jí)發(fā)送數(shù)據(jù)采集和事件信息，接受其下行的控制命令并將執(zhí)行結(jié)果回送主站級(jí)。 </p><p>　　（2）PLC與各種現(xiàn)地智能設(shè)備的通信。機(jī)組LCU可以與交流采樣裝置、調(diào)速器、勵(lì)磁裝置、保護(hù)裝置等通過(guò)串口進(jìn)行通信將各現(xiàn)地設(shè)備信息經(jīng)過(guò)處理上送到主站級(jí)設(shè)備。 </p><p>　　5.故障、事故處理模塊 &l

16、t;/p><p>　　PLC程序中故障事故處理模塊將實(shí)時(shí)采集到故障信息迅速處理形成報(bào)警記錄上送到主按級(jí)設(shè)備提醒值班人員做相應(yīng)處理。 </p><p>　　PLC直接對(duì)采集到的重大事故信息迅速響應(yīng)和處理，進(jìn)行事故緊急停機(jī)流程直接動(dòng)作于緊急停機(jī)電磁閥和機(jī)組出口斷路器跳閘然后轉(zhuǎn)入機(jī)組正常停機(jī)流程。 </p><p>　　LCU的機(jī)柜上配有緊急停機(jī)按鈕，直接作用于緊急停機(jī)電磁

17、閥和機(jī)組出口斷路器跳閘回路，作為現(xiàn)場(chǎng)緊急停機(jī)的備用手段，即使LCU完全失去作用，也能保證機(jī)組安全解列停機(jī)。 </p><p>　　6.PLC基于模糊控制的機(jī)組自動(dòng)電壓調(diào)節(jié) </p><p>　　模糊控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是模糊數(shù)學(xué)、模糊語(yǔ)言形式的知識(shí)表示和模糊邏輯的規(guī)則推理，將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用進(jìn)去，從而構(gòu)成了以具有智能性的模糊控制器為核心的閉環(huán)結(jié)構(gòu)數(shù)字自動(dòng)控制。電站AVC指的是依據(jù)預(yù)定的條

18、件和要求來(lái)對(duì)水電站母線電壓或全廠元功率進(jìn)行自動(dòng)的控制。這樣就可以將更多的無(wú)功功率提供給系統(tǒng)，既可以不影響到機(jī)組的安全運(yùn)行，又可以實(shí)現(xiàn)電廠功率損耗降低的目的。要知道，它的控制質(zhì)量，將會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電壓質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。那么為了保證系統(tǒng)擁有良好的運(yùn)行電壓，就需要保證系統(tǒng)具有足夠的無(wú)功電源，因?yàn)橄到y(tǒng)的負(fù)荷以及網(wǎng)絡(luò)都需要無(wú)功功率，同時(shí)，這些無(wú)功電源還可以有效地補(bǔ)償無(wú)功功率的損耗。又因?yàn)橄到y(tǒng)的主要無(wú)功電源就是發(fā)電機(jī)，那么電站的AVC控制就顯得愈

19、加重要。PLC基于模糊控制是以語(yǔ)言規(guī)則的形式來(lái)描述和歸納人的控制經(jīng)驗(yàn)或者專(zhuān)家知識(shí)，然后利用模糊集理論來(lái)進(jìn)行推斷判決，然后由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的一種人工智能控制方法。它不需要對(duì)控制對(duì)象建立精確的數(shù)學(xué)模型。人們積累了發(fā)電勵(lì)磁控制器的大量經(jīng)驗(yàn)，可以采用模糊理論來(lái)描述這些經(jīng)驗(yàn)，然后通過(guò)模糊推理和判決，就可以在線調(diào)整發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制器參數(shù)。 </p><p><b>　　四.結(jié)束語(yǔ) </b></p>

20、;<p>　　隨著PLC自身的技術(shù)發(fā)展PLC在水電站方面的應(yīng)該也將更專(zhuān)業(yè)化，簡(jiǎn)單化，應(yīng)用前景更加廣闊。同時(shí)也為水電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)了保障。為電站保證電站運(yùn)行的安全可靠性，并且對(duì)于電站自動(dòng)化水平的提高，也很有幫助。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]黃干將.PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展[J].價(jià)

21、值工程,2011. </p><p>　　[2]沈軍.基于PLC的風(fēng)量測(cè)量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].上海交通大學(xué),2012年. </p><p>　　[3]湯媛;PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因及抗干擾措施[J];石油化工建設(shè);2011年03期 </p><p>　　[4]周大志.基于PLC的過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2012,28(7):115-11