ＰＬＣ在梯级电站的应用

孙延红

[摘要]采用PC+PLC综合自动化控制系统实现对水电站的管理控制，提高系统的管理控制水平及可靠性。对系统的硬件结构及控制功能进行阐述。

[关键词]PC+PLC

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0120027－01

一、引言

以微处理机为核心的工业控制装置--可编程序控制器（Programmable Controller简称PLC），体积小、功能强、可靠性高、使用灵活、维护方便、抗干扰能力强，在自动控制领域得到广泛应用，特别在水电站的水轮机、发电机、辅助设备及公用设备自动控制中，能够保证设备可靠、安全、准确运行，提高自动化程度，减少劳动强度，提高电站效益。另一方面，随着PLC功能的不断强大，大多已经具备了利用网络技术进行分散分级控制的能力，采用上位机与PLC进行通讯，能够进行生产过程的动态管理和监控，大大地提高了电站全面质量管理水平。本系统采用PC+PLC实现对水电站的机组起停过程控制。

二、机组自动起停机过程

1．机组开机程序顺序为：润滑工作油泵在自动位置、润滑备用油泵在备用位置、顶转子油泵在自动位置、润滑直流油泵在自动位置。停机继电器未动作、无机械事故、制动系统无压力、断路器在分闸位置、无制动解除信号、开机继电器未动作、球阀在开启位置、导叶在全关位置时，开机准备灯亮，具备开机条件。开机令发出（包括现地开机、中控室开机、操作员站开机）执行开润滑油泵、开冷却水、开顶转子油泵，待润滑油压力正常后，同时停机继电器未动作、机组未在发电状态、无开机未完成信号，启动开机继电器，联动调速器开机，导叶由全关位置开到空载位置，同时开机未完成继电器启动。机组转速达到72%额定转速时，顶转子油泵停止。机组转速达到95%额定转速时，励磁短时间起磁、励磁开关投入、同期中间继电器动作去自动及手动准同期装置。同期开关投入，断路器同期合闸，机组并入电网。调整励磁增磁、减磁，调速器增功率、减功率。

2．机组正常停机程序顺序为：停机令发出（包括现地停机、中控室停机、操作员站停机）停机继电器动作，联动调速器停机。机组转速下降到35%额定转速时，制动电磁阀动作，刹车装置投入。制动电磁阀动作延时100秒后，解除制动，同时关冷却水、关润滑油泵。

3．机组事故停机程序顺序为：机组动作期限间发生电气事故、轴承温度过高以及手动按下“事故停机按钮”联动调速器停机、励磁开关分断，以下同正常停机程序顺序。

4．机组紧急事故停机程序顺序为：机组动作期限间发生停机过程中剪断销剪断、机组过速、调速器油压事故以及手动按下“紧急事故停机按钮”联动调速器停机、励磁开关分断、球阀关闭，以下同正常停机程序顺序。

三、系统的硬件

本系统采用德国VIPA公司200V系列PLC实现对水电站的机组起停过程控制，上位机选用研华工控机来实现机组监控等功能，构成PC+PLC控制系统。

PLC由CPU模块、通讯模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块及底板组成。CPU模块型号为VIPA242-1BA00，是PLC的中央处理单元，包含存贮器EEPROM，15针插座为编程口，配备一条编程电缆可接至便携机9针串口1，在DOS状态下启动编程软件MC5，即可进行监视、修改、编译自控程序。通讯模块型号为VIPA240-1BA10，25针插座为接至上位机9针485通讯口。模拟量输入模块型号为VIPA231-1BD00，4点4-20mA或0-10V模拟量输入信号引入。底板型号为VIPA290-0AA40，把每个模块通过下面插头连接在一起构成内部CAN总线方式。

四、系统功能

PLC自动化系统分为水电站公用设备控制、机组自动起停控制两部分。

（一）水电站公用设备控制

公用屏一体化工控机通过485串行口负责采集公用屏PLC数据（包括净水头水位、下游水位、集水井水位、清水池水位、中压机、渗漏排水泵），并通过以太网络上发至通讯服务器，或上发调度系统进行遥测、遥控，或下发厂长（站长）终端、工程师站、操作员站。

（二）机组自动起停控制

机组微机屏一体化工控机通过485串行口负责采集机组微机屏PLC数据（包括机组启停部分、球阀装置、顶转子油泵、润滑油泵、漏油箱、调速器油压装置、球阀油压装置、技术供水、制动装置等）、转速信号、励磁机数据、调速器数据、温度巡检装置数据，并通过以太网络上发至通讯服务器，或上发调度系统，或下发厂长终端、工程师站、操作员站。

（三）MC5程序组成

MC5程序由组织块、逻辑块、数据块、程序块组成。定义上位机发送及接收通讯，即遥信(YX)、遥测(YC)、遥控(YK)功能；定义机组启停、球阀开启及关闭程序；压气机、渗漏排水泵开启及关闭程序；定义机组辅助设备（如润滑系统、冷却系统等）开启及关闭程序。

（四）上位网络系统

上位系统设二台操作员站，一台工程师站，一台厂长终端，一台打印/通讯服务器。

（五）操作员站功能

1．打印功能：（1）定时打印：打印电站所需的各类月、日、时报表（亦可以召唤打印方式打印）。（2）随机打印：打印机组开机、关机，断路器等变位、保护动作及故障发生情况。当有保护动作发生时，打印保护报文。（3）召唤打印：打印屏幕上显示的图形、数据及曲线。

2．微机控制功能：微机控制水机开机、关机，各断路器跳合闸。

3．运行参数修改功能：可方便准确地设置并修改运行方式，负荷给定值及运行参数限值等。

4．事故处理功能：数据越限或遥信变位时，计算机自动进行事故登录，推出相关画面、报警语句并打印输出。采用多媒体技术，实现语音报警。

5．系统管理功能：对水电站采集数据进行分类、处理、存储等管理工作。定时或随机更新数据库，自动编制技术管理统计报表。

6．人机接口功能：（1）在线设置电度量初值及峰、谷、丰、枯时间。（2）在线设置遥测量的上、下限值及控制阈值。（3）在线修改PT、CT变比。（4）用户可组态修改画面及表格。（5）在线设置安全运行天数。（6）在线设置系统时钟。

7．模拟操作及操作标打印功能：操作员可在主画面上进行模拟水机开机、关机和倒闸操作，具有防误闭锁功能，误操作语音告警。并可按用户给定的闭锁条件，形成可打印的操作票文本，并可对操作票文本进行编辑修改及模拟执行，微机可打印出现场操作票。

8．谐波分析功能：召唤分析直测交流模拟量谐波含量。

9．数据库功能：（1）各类报表及遥信变位信息保存一年数据。（2）保护报文保存二年。（3）设备参数表。

五、结束语

PLC控制系统是一个步骤有序的系统工程，要想做到熟练自如，需要大量的实践，本文是PLC系统实践经验的总

结，在实际应用中具有良好的效果。

参考文献：

[1]PLC原理及应用，机械工业出版社，2006.

[2]水电站自动化技术，中国水利水电出版社，2006.