PLC 在水轮机顶盖排水控制系统中的应用

欧小冬

(黄河万家寨水利枢纽有限公司，山西太原 030002)

黄河万家寨水电站每套(共6 套)水轮机顶盖排水系统装有2 台抽水泵机组(单台抽水泵电机功率为4kW)，由于其控制系统采用常规“液位计—继电器—接触器”式控制电路，再加上元器件设计、选型不合理等原因，致使经常出现元器件触点动作不到位、损坏和故障查找及处理麻烦等问题，严重影响了顶盖排水系统的正常运行。为此，我们采用PLC 对顶盖排水控制系统进行了改造。现将其改造方案及PLC 应用体会介绍如下，以供同行参考。

1 原顶盖排水系统控制原理

原顶盖排水系统控制原理如图1 所示。

2 改造方案

2.1 改造后排水系统动力图

将AC380V 动力电源用小变压器转变为AC220V和DC24V，给PLC 工作回路、控制回路、接触器线圈、PLC 柜日光灯及插座等提供电源，其具体连接情况如图2 所示。

2.2 PLC 选型

分析原顶盖排水控制原理，可以得知:有3 套单触点液位计，2 只4 位切换开关，2 对空气开关辅助触点，6 只继电器线圈及8 对辅助触点，2 对过流继电器辅助触点，2 只接触器线圈，共计14 个输入点、10 个输出点。再考虑一定的I/O 裕量，以便以后扩展控制功能之用，我们选用性价比较高的日本三菱FX2N－40MR 机型。

图1 原顶盖排水系统控制原理

图2 改造后顶盖排水系统动力图

2.3 PLC 输入、输出端子分配

PLC 输入、输出端子分配情况见表1、表2。

表1 输入端子分配

表2 输出端子分配

2.4 PLC 编程

为了便于理解，直接把原排水系统控制原理改成PLC 梯形图，如图3 所示。

图3 PLC 梯形图

3 PLC 应用分析

3.1 编程小技巧

(1)尽量使用PLC 内部辅助继电器M，以减少占用宝贵的输出端子。

(2)在每个逻辑行上，并联触点和串联触点多的电路块应分别安排在梯形图最左边和最上面，以便将梯形图转换为指令语句表时减少使用“ANB”和“ORB”指令。

(3)如果多个逻辑行中有相同的控制条件，可将每个逻辑行中相同的部分合列在一起，共用同一控制条件，以简化梯形图。

(4)设计梯形图时，一定要了解PLC 的扫描工作方式，即“在程序处理阶段，对梯形图按从上到下、从左到右的顺序逐一扫描处理，而不是几条并列支路同时动作”，掌握这一点，可设计出较简单的梯形图。

3.2 防干扰措施

(1)PLC 电源回路应设置隔离变压器，以减少外界设备对PLC 的影响。

(2)PLC 的交流电源线应单独从机顶进入控制柜中，不能与其它直流信号线、模拟信号线捆在一起走线，以减少对其控制线路的干扰。

(3)良好的接地是保证PLC 可靠工作的重要条件。接线时要分清“N 线”和“地线”，以避免偶然发生的电压冲击危害。同时应接专用的地线，且接地点要与其它动力设备接地点分开，禁止与其它设备串联或通过水管、避雷器等接地。

(4)如果PLC 输入、输出端有感性元件，应在输入、输出端并接RC 吸收电路或续流二极管，以防感应电势和突变电流损坏模块。

4 改造效果

用PLC 改造后的顶盖排水控制系统，经3 年多运行，至今良好，并且能在相对潮湿的环境下可靠工作，达到了预期的目标和效果。

［1］ 廖常初.PLC 编程及应用［M］.第3 版.北京:机械工业出版社，2008.

［2］ 李建兴.可编程序控制器应用技术［M］.北京:机械工业出版社，2010.