PLC应用于水电站综合自动化中的措施

王春泉

摘 要：将PLC应用在水电站中可以提升水电站的综合自动化水平，保证系统的运行安全性与可靠性，减轻值班人员的工作压力，提高工作效率，有着编程简单、接线容易、便于维护、使用方便、可靠性高的优势。本文主要以法国施耐德公司M340PLC为例分析PLC在水电站综合自动化中的应用。

关键词：PLC；水电站自动化；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.128

自动化是判断水电站现代化水平的一个标志，也是经济安全运行的一项技术手段，在可编程控制器（PLC）的推行下，水电站自动化水平得到了有效提升。多数水电站处于偏僻位置，条件十分艰苦，为此，必须要提升水电站的综合自动化水平，推行无人值班制度，降低运营成本，改善人员工作条件，PLC的应用可以实现各类逻辑运算，且其硬件有着编程简单、接线容易、便于维护、使用方便、可靠性高的优势。以下就以法国施耐德公司M340PLC为例来分析PLC在水电站综合自动化中的应用。

1 M340PLC的系统组成

M340PLC主要应用于中小型水电站中的中压与低压水轮发电机组，考虑到我国中小型水电站的操作要求，实现了一次开关设备与控制设备的有机结合，可以同时提供保护、SCADA、同期与自动控制功能，利用MPI网将几台机组联合控制起来。

整个系统由PLC（CPU226、CPU216）、PC机、操作面板（OP3）、智能电量检测仪表、调制解调器（MODEM）组成。其中，上位机可以监视机组的运行状态，包括成组显示、开关量输出显示、趋势曲线显示、模拟量输入显示、工艺流程图显示，可以根据机组运行状态来发布相关的控制命令。下位机应用了PLC，软件选择M340 STEP7 Microwin32 ，可以实现各类机组的开关量控制、数据通信以及实时数据采集的功能需求。

此外，采用触摸屏或者OP3来完成模拟量显示、开关量输入显示、开关导叶、参数设置操作功能，利用MODEM来查询现场，操作人员只要借助网络，即可随时观察系统运行状态，并发布远程指令。

2 软件设计与通信实现

2.1 系统软件设计

上位机可以接受数据，并进行处理，完成数据储存、报表打印等工作，利用Windows平台中的VB软件来变成，利用多线程技术、消息管理技术调用起系统函数，数据库应用了传统的BDE引擎，网络通信基于TCO/IP协议。

在PC机软件设计上，采用下载器来下载并存储PC程序，满足系统重启、数据恢复的操作要求，系统人机界面应用了FXDUWIN编写法，该种软件可以及时反馈并处理机组自动化元件信息、机组轴承温度信号。

其中，PLC系统肩负着开关控制、初始化、复位控制、重启等重要的任务，这均是通过编程来实现的。在开关控制方面，在系统接收到指令之后，即可判断系统的运行状态，发出控制状态；在初始化方面，可以完成对定时器、继电器以及存储器的初始化处理；在复位控制上，可以监控设备能否处在正常的工作状态中，如果出现故障，可以及时向PC反馈。

2.2 通信实现

M340 CPU具有多协议通信能力，网络支持多个协议，如PPI协议、MPI协议、PROFIBUS协议，这都可以利用令牌环网来实现，这都是基于字符产生的协议，具有一个偶校验位、起始位和停止位、通信帧由起始字符与结束字符组成，只要波特率吻合，那么协议可以在一个网络中运行，相互之间不会产生影响。

在数据的传送上，使用M340 PPI、MPI令牌来传送，在水电站系统中，对于运行的实时性有着严格的要求，只要具备初始化通讯权利，即可发出信息，实现完整循环，对于PPI令牌传送网络，需要合理利用令牌循环时间。对于6站逻辑环，如果每一个令牌都发送双字值信息，那么需要花费1s的循环时间，如果站数或者字节数增加，都会延長循环时间。在M340网络之中，循环时间可以根据令牌时间相加来计算，

在PLC方面，可以利用MPI口与上位机进行通信，在上位机中安装ISA卡，使用Delphi编写程序，MPI可以为主/从通信或者主/主通信，而M340采用的是非公用连接，因此，每个CPU只要支持4个连接，即可满足运行需求。利用PLC通信，上位机可以随时监测机组运行状态，对各项数据进行综合分析，发出相关的控制指令，实现机组联合运行控制。

PLC与电量测量仪表之间的通信采用自由口通信方式， PLC与MODEM通信采用RS485/ 232标准。自由口通信通过用户程序可以控制M340CPU通信口的操作模式，实现用户定义的通信协议连接多种智能设备。PLC定时读取电量测量仪表的电量信号，电量测量仪表采用数据打包的形式向PLC发送数据， PLC接收完成后调用PC发送子程序将PLC采集到的现场状态信号和相应的控制信息向PC机发送。在有报警信号产生时，自动调用拨号报警子程序，从而在实现多点通信的同时，保证了通讯的可靠性。

3 结语

利用PLC系统来改造水电站之后，有效提升了水电站的综合自动化水平，保证了系统的运行安全性与可靠性，减轻了值班人员的工作压力，提高了工作效率，为电站无人值班工作的顺利开展提供了系统支持。

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