基于GE VersaMax PLC的水电站控制系统实例解析

谢万锋(杭州西湖电力电子技术有限公司，浙江杭州310030)

基于GE VersaMax PLC的水电站控制系统实例解析

谢万锋
(杭州西湖电力电子技术有限公司，浙江杭州310030)

摘要:美国GE PLC中的VersaMax系列，成本低、品质高，在越南A ROANG电站中采用，较好地完成了水电站的自动化编程;对其系统组态和PLC程序控制流程进行了详细介绍。图4幅，表3个。

关键词:水电站; PLC;组态;编程控制;网络

E_ mail: xiewanfeng@163.com

1　概述

A ROANG电站系越南中部最大的电力公司开发的1座水电站，为亚洲开发银行贷款资助项目。根据电站的实际情况以及业主对PLC的接受度，笔者所在单位采用GE家族中的VersaMax系列PLC为控制核心设计，并顺利中标。VersaMax PLC提供了大型PLC具有的特性，具有丰富的I/O模块和可选模块，带有网络接口模块的VersaMax I/O站能够灵活地连接到其他网络中去。作为一个具有可缩放结构的自动化解决方案，VersaMax I/O结合了紧凑性和模块性，具有很强的方便易用性。

该项目中，PLC主要完成所有自动化的控制，主要有:模拟量采集、开关信号监视、设备控制、顺序控制、事故处理、故障报警以及数据上传。

2　电站概况

A ROANG电站位于越南中部，属顺化市，装机容量2×3 600 kW，两机两变一出线。全站采用微机综合自动化系统，按“无人值班(少人值守)”进行总体设计和系统配置。监控系统采用计算机监控为主，简易常规控制设备为辅的配置方式，整个系统采用全分布开放式系统结构，由电厂主控层、现地控制单元(LCU)组成，可以实现数据管理和计算机控制。主控层由2台主控机组成;现地LCU控制层共计2个机组LCU、1个公用LCU、2个机组保护屏，1个变压器线路保护屏、辅机控制箱。主控层与LCU控制层之间通过10/ 100 M以太网通讯总线通讯联接。

3　控制系统组态

3.1计算机控制监控系统

主控层与机组LCU屏、公用LCU屏、励磁、调速器、阀门控制柜、保护、电度表等完成通讯，同时与调度通讯，上传数据(见图1)。

图1　计算机监控系统示意

3.2硬件主要配置

机组LCU屏参数如下所示(见表1)。

表1　机组LCU屏参数

公用LCU屏参数如下所示(见表2)。

表2　公用LCU屏参数

开关站LCU屏参数如下所示(见表3)。

表3　开关站LCU屏参数

4　 PLC程序控制

4.1模块核心功能使用

IC200CPUE05。程序内存: 128 KB;内置通讯端口: RS—232 RS485 RJ45;内置通讯协议: SNP，RTU，串行I/O，SRTP，EGD。

IC200MDL650。输入电压: 24 V + ;响应时间:≤0.5 ms;点数: 32点;输入阻抗: 28 K。

IC200MDL750。输出电源: 24 V + ;响应时间:≤0.2 ms;点数: 32点。

IC200ALG264。通道数: 15路;输入范围: 4 ～20 mA或0～20 mA，本项目选择0～20 mA;对应数字量: 0～32 000。

IC200ALG 260。通道数: 8路;输入范围: ±10 V DC/0～10 V DC，4～20 mA，本项目选择4 ～20 mA;对应数字量: 0～32 000。

4.2程序控制

(1)自动开机流程如下所示(见图2)。

图2　自动开机流程

(2)自动停机流程如下所示(见图3)。

图3　自动停机流程

(3)事故停机流程如下所示(见图4)。

图4　事故停机流程

(4)功率调节

有功分段调节: 20 kW＜△P＜200 kW，200 kW＜△P＜800 kW，800 kW＜△P＜2 000 kW，200 kW＜△P＜4 000 kW (△P为设定有功功率与实际有功功率的差值)。

无功分段调节: 20 kvar＜△Q＜200 kvar，200 kvar＜△Q＜600 kvar，600 kvar＜△Q＜1 200 kvar，1 200 kvar＜△Q＜3 000 kvar (△Q为设定无功功率与实际无功功率的差值)。

(5)测试输出

为方便做静态调试、对点，我们需要在PLC上做一个开出测试功能，动作继电器输出。

(6)断路器控制

方便上位机及触摸屏操作控制断路器的分合闸程序。

(7)辅机控制

控制厂房内的风机、消防泵、滤油器泵等。

(8)模拟量采集

采集温度、水位、功率、压力、流量、开度等。

(9)事故、故障报警

电气事故:各保护动作、失磁、功率突变。

水机事故:事故低油压、各瓦温过高、剪断销剪断。

紧急事故:转速大于140%、紧急按钮。

(10)开关量监视

厂站内位置信号上传。

5　软件构成

操作系统: Win7 32位旗舰版。上位机软件:组态王6.53英文版。触摸屏软件: MCGS7.7。PLC软件: Proficy Machine Edition8.0。数据库: Microsoft。对时软件: Timesever，杭州西湖电力电子技术有限公司开发。调度软件:基于104规约，杭州西湖电力电子技术有限公司开发。另外，还有报警语音播放软件。

6　结语

越南A ROANG水电站项目于2015年11月顺利并网发电，PLC的自动控制程序完全满足现场需求。由此可见，GE VersaMax系列的PLC得到了充分的应用，工程的自动化部分得到业主的一致认可。

责任编辑吴昊

作者简介:谢万锋(1982－)，男，工程师，主要从事水电站自动化方案设计、编程、项目实施管理、励磁系统调试、调速器运行等工作。

收稿日期:2015－12－24