PLC在水轮发电机自动控制系统中的应用问题研究

王智慧 朱俊杰

摘要：水轮发电机是水电厂中的重要组成部分，在目前自动控制系统不断完善的同时，PLC技术也在其中发挥着重要作用。本文在介绍PLC技术的结构、原理和功能、特点的基础上，分析PLC在水轮发电机自动控制系统中的具体应用情况，以供参考。

关键词：PLC；水轮发电机；自动控制

1引言

近年来随着全球经济的快速发展，全球资源紧缺和环境恶化问题不断加剧，因此各国都加大了对水能、太阳能、风能等可再生资源的开发和利用力度，其中我国的对于水能的开发和利用技术较为成熟，且水电站的建设数量和规模也在不断增加，水轮机组发电在并网中所占的比例不断提高。此外，在目前计算机技术以及相关技术的发展和进步过程中，目前在水电站的运行和管理中也基本实现了自动化运行和管理控制，代替了传统的人工操作为主的操作和控制方式，不仅节省了人力、降低了人工劳动强度，而且提高了水电站的运行和管理效率和质量。其中在水轮发电机的自动控制系统中，PLC的应用大大提高了其自动化水平，其具有较强的逻辑功能和较为灵活的控制方式，而且具有较高的可靠性，大水轮发电机自动控制系统中发挥着重要作用。

2 PLC技术概述

PLC技术是随着计算机技术的发展而不断发展演化而来的一种工业控制装置，其主要作用是进行逻辑控制和数据处理，是目前自动化技术的三个支柱技术之一，在目前的工业控制领域中具有广泛的应用。PLC是可编程逻辑控制器的简称，其主要由CPU、电源、存储器、I/O电力以及接口电路等组成，其实质是一种可编程的存储器，可以用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式“输入-输出”方式，实现对工业生产中各种机械以及生产过程进行控制。在其组成结构中，CPU即中央处理器的主要作用就是进行逻辑和数学运算，对PLC的整个工作进行协调。而存储器则主要是存储系统的监控、逻辑变量、信息存储和用户程序等。接口电路是由键盘和显示接口进行连接、I/O接口与通信接口进行连接而组成的现场设备和外围设备等。输入电路的作用就是对输入信号进行隔离和电平转化，而输出电路则是对输出的结果起到放大与电平转化的作用，因而可以起到对现场设备进行驱动的作用。

3水轮发电机自动控制系统

近年来随着我国经济的快速发展，人们的生活水平有了较大的提高，而且生产方式也有了较大的改变，不仅对电能的需求量逐渐增加，而且对于电能的依赖程度也不断增强。在我国进行能源结构调整以及电力企业改革的过程中，水轮发电机组在电力系统中的作用越来越重要，并对于维持电力系统的稳定性运行起到重要作用。在水电站的日常运行过程中，为了维持其供电的稳定性，传统的控制方式中需要较多的工作人员对水轮发电机的运行情况进行检查与调节和控制，不仅耗费较多的人力和物力，而且增加了水电站的运行费用。但是随着水字画信息技术以及通讯技术等先进技术的发展以及在水轮发电机组中的应用，尤其是PLC技术的应用，实现了水段发电机的自动控制，通过对传统控制方式中的问题和不足进行总结，并利用PLC进行技术改造，从而实现对水轮发电机的自动控制。目前的水轮发电机自动控制系统主要可以实现能够根据用电负荷对系统运行中发电机的电压、转速、功率等参数进行自动调节，而且实现对系统保护设备等装置的自动控制，并且促进了水电站运行中无人值班模式的推广和应用，确保发电机按照PLC编程的逻辑进行自动运转。

4 PLC在水轮发电机自动控制系统中的应用

在水电厂中对水轮发电机的控制主要是对有功调节和无功调节两个方面，而且水轮发电机的启停操作也需要严格按照一定的顺序进行，属于典型的顺序和逻辑控制系统。所以在传统的水轮发电机控制系统中采用的是中间继电器来实现控制效果的，但是此种方式组成的控制系统较为复杂且检修与维护不方便，而PLC本身具有较强的逻辑功能和较为灵活的控制方式，还具有运行可靠和检修维护方便的特点，所以已经代替传统的中间继电器应用于水轮发电机自动控制系统中。下面以某水电厂中PLC在水轮发电机自动控制系统中的应用情况进行介绍。

4.1在自动监控系统中的应用

在某水电厂中，其主要采用的是分散型自动监控系统，主要就是采用现场总线技术进行就地的仪表和设备控制，其是通过PLC以及远程I/O来实现远程控制的，而且此监控系统与水轮发电系统中的其他保护系统、调速系统、励磁系统、主变控制单元、机组测温单元以及技术供水等系统通过自动装置接口进行连接，并通过远程I/O以及现场总线的方式实现监控系统对上述系统中各种数据和信息的收集，进而可以通过对数据的整理、分析对系统运行中的异常情况进行判断。在整个系统中采用了PLC控制器来是的实时监控以及测量功能得以实现。

4.2在闸门自动控制中的应用

在水轮发电机系统中的闸门控制中，传统的控制方式就是通过模拟设备对闸门的位置进行测量，然后将测量信号通过相应的线路进行传输，因此不仅需要较多的测量和信号传输线路，而且具有较低的运行可靠性。而在此水电厂的闸门控制系统中，同样采用现场总线技术，由相应的旋转编码器来对闸门位置进行测量，而且测量信号的传输是通过数字信号的方式进行传输，大大减少了系统所用现场接线数量，提高了系统的可靠性，而且在此系统中采用的西门子公司的S7-400PLC控制器来实现编程控制的。

4.3在泵站自动化监控系统中的应用

在水电厂的泵站自动化监控系统中，PLC是此系统的基本RTU单元，其主要作用就是进行测量和控制作用，而且在水电厂的分布式控制系统中，PLC还可以作为此系统中的节点与中心控制节点进行通讯。而且PLC与此中心控制节点进行配合来实现对本站运行中的各种参数的集中处理，以及通过图形的形式对水位进行显示、对抽水进行自动定时控制、并可进行自动报警和数据存储等功能。正是由于PLC的应用才使得此系統的运行满足监测、控制以及现代化管理的要求，也提高了此系统运行的可靠性。

此外，在水电厂水轮发电机中选用PLC的过程中，应确保此电站中PLC的型号统一，在对其输入/输出单元进行选取时应确保留有一定的裕量。在PLC的安装和应用的过程中，应对其软硬件采取相应的抗干扰保护措施，而且确保PLC装置中电池的寿命符合设计和使用要求。

5结语

在目前微电子技术和计算机技术快速发展的背景下，PLC在我国工业领域中各个行业中具有广泛的应用，而且其在水电厂水轮发电机自动控制系统中也发挥着重要作用，推动水电厂管理中真正实现无人操作和无人值班的管理模式，并且对其控制系统的操作流程进行简化，降低了人工劳动强度和人工成本，提高水轮发电机的运行效率和运行可靠性，提高了水电厂的经济和社会效益。

参考文献：

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