□ ［1］張　鶴?。ㄉ矸葑C號碼：210112198804093414）

□ ［2］葉　崇?。ㄉ矸葑C號碼：210112198601261828）

PLC在水電廠高低壓風(fēng)機(jī)控制設(shè)備中的應(yīng)用

□ ［1］張鶴（身份證號碼：210112198804093414）

□ ［2］葉崇（身份證號碼：210112198601261828）

高、低壓風(fēng)機(jī)是水電廠的重要輔助設(shè)備，它們的正常運(yùn)行是水輪發(fā)電機(jī)組正常工作的重要保證。由于PLC組件的高可靠性及硬件電路的簡化，可靠性就得以大大的提高，并為水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了良好基礎(chǔ)。本文主要分析了PLC在水電廠高低壓風(fēng)機(jī)控制設(shè)備中的應(yīng)用。

PLC；水電廠高低壓風(fēng)機(jī)；控制設(shè)備應(yīng)用

PLC在某水電廠高、低壓風(fēng)機(jī)控制設(shè)備中的應(yīng)用，該廠裝有高、低壓風(fēng)機(jī)各兩臺，它們互為熱備用。原控制設(shè)備是繼電器控制，二次回路比較復(fù)雜，可靠性較差，并且不利于水電廠無人值班（少人值守）的實(shí)現(xiàn)。我們以1756-L7 1系列PLC為核心研制了一套新型控制設(shè)備。它不僅承擔(dān)原設(shè)備的控制功能，而且增加了智能處理、實(shí)時(shí)顯示、與上位機(jī)通訊等功能。

1.PLC簡介

AB的1756-L71系列PLC具有很高的可靠性和先進(jìn)的編程性能，易于安裝和配置，其軟件采用在80188微處理器中管理存儲器和執(zhí)行優(yōu)先級的軟件結(jié)構(gòu)。這一操作同時(shí)支持程序運(yùn)行和基本的內(nèi)務(wù)操作，諸如，診斷程序、輸入/輸出掃描、報(bào)警處理等，應(yīng)用程序（用戶邏輯）將控制PLC所用的終結(jié)過程，而這些程序又被專門的指令時(shí)序器式協(xié)處理器（ ISCP）控制，ISCP和80188微處理器能夠并行操作，當(dāng)ISCP執(zhí)行主要應(yīng)用程序的同時(shí)，允許微處理器必須執(zhí)行非邏輯（布爾）功能的程序塊。在指令功能上，它不支持變址尋址，除此之外與其它種類的PLC大致相同，而其特色在于定時(shí)器資源較為豐富，它擁有1ms—1min的內(nèi)部定時(shí)器可供選擇，這就為那些長時(shí)間的控制提供了較大方便。

2.應(yīng)用

2.1控制系統(tǒng)的要求

在啟動(dòng)風(fēng)機(jī)電機(jī)時(shí)，先關(guān)閉風(fēng)機(jī)閥門，待風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后再根據(jù)生產(chǎn)需要打開風(fēng)機(jī)閥門，以減少風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)負(fù)荷。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)線圈采用星形接法，待電機(jī)達(dá)到正常的速度后切換為三角形運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣啟動(dòng)電流是直接啟動(dòng)時(shí)的1/3。當(dāng)電機(jī)線圈由星形切換為三角形時(shí)，因PLC內(nèi)部程序設(shè)計(jì)上運(yùn)行速度快，內(nèi)部切換時(shí)間短而接觸器轉(zhuǎn)換需要時(shí)間長，因此PLC內(nèi)部程序設(shè)計(jì)上有防火花的內(nèi)部鎖定。

2.2設(shè)備功能

該控制設(shè)備必須滿足電廠現(xiàn)場運(yùn)行條件，抗干擾能力強(qiáng)，平均無故障時(shí)間不少于1萬h，在此基礎(chǔ)之上應(yīng)很好地完成如下功能： 一是對兩臺低壓風(fēng)機(jī)和兩臺高壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，具有自動(dòng)啟動(dòng)、停止、事故（故障）自動(dòng)報(bào)警、事故保護(hù)自動(dòng)停機(jī)。二是兩臺低壓風(fēng)機(jī)（兩臺高壓風(fēng)機(jī)）運(yùn)行時(shí)，一臺自動(dòng)，一臺備用，當(dāng)?shù)蛪簝夤蓿ǜ邏簝夤蓿毫抵痢皦毫ι缘汀闭ㄖ禃r(shí)，自動(dòng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，壓力恢復(fù)正常值后，風(fēng)機(jī)停止； 當(dāng)壓力降至“壓力過低”整定值時(shí)，自動(dòng)風(fēng)機(jī)和備用風(fēng)機(jī)均啟動(dòng)，待壓力恢復(fù)正常后風(fēng)機(jī)停止，現(xiàn)場控制裝置和中控室均有“備用風(fēng)機(jī)啟動(dòng)”故障信號。三是當(dāng)自動(dòng)壓風(fēng)機(jī)退出運(yùn)行時(shí)，備用壓風(fēng)機(jī)能自動(dòng)變?yōu)樽詣?dòng)壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行。自動(dòng)/備用壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)倒班，每24h 倒班一次。具有與計(jì)算機(jī)接口功能，能滿足今后與全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接的要求。所有模擬量測量全部實(shí)現(xiàn)PLC一對一進(jìn)行測量，所有模擬量均可實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示。四是具有風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù)功能，可在柜體控制控制面板上進(jìn)行控制方式選擇和模擬量顯示方式選擇。

2.3硬件結(jié)構(gòu)

（1）核心部分。其核心部分為PLC組件，開關(guān)量輸入/輸出各32點(diǎn)， A /D模塊為8路，測溫模塊為6路， 而實(shí)際上只有6個(gè)壓力和4個(gè)溫度須檢測，故可保證所有模擬量全部實(shí)現(xiàn)PLC一對一進(jìn)行測量。（2）斷相保護(hù)部分。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中： （ b）圖為（ a）圖的具體實(shí)現(xiàn)，其中AX J、BX J、CX J為A、B、C三相斷相保護(hù)繼電器的接點(diǎn)，它們串聯(lián)起來就可保證一旦產(chǎn)生斷相，風(fēng)機(jī)立刻被關(guān)閉，不致引起更大的事故。

（3）測溫部分。用Pt10 0鉑電阻測溫，鉑電阻采用最新式的電子陶瓷式，其結(jié)構(gòu)為直接傳感，抗過載能力大，膜片不易損壞，在其測量范圍內(nèi)精度足以滿足要求，因此就沒有用外圍輔助電路，直接使用三線制接法與HE693RTD600模塊相連，如圖2所示。

2.4軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)程序可劃分為數(shù)據(jù)采集、處理、顯示與順控兩大部分。（1）順控部分。PLC由繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來，但早已突破原來意義上的可編程序邏輯控制器的狹隘含義，以逐步發(fā)展成為一種高可靠性的適合于現(xiàn)場控制的工業(yè)專用計(jì)算機(jī)，以下僅把幾個(gè)重點(diǎn)問題加以說明：第一壓力變送器與壓力開關(guān)的協(xié)調(diào)總的說來，這可看作是一冗余結(jié)構(gòu)，但壓力變送器測得的模擬量經(jīng)過處理后可顯示出來，更加清晰。由于它們都是用來顯示壓力的變化，從而控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，但它們之間的不同步是不可避免的，我們采取了如下處理方法： 一是如同步，則執(zhí)行預(yù)定操作； 二是如不同步，則延時(shí)，延時(shí)后若同步則按一執(zhí)行；三是若仍不同步，只要有一種仍符合動(dòng)作條件，則執(zhí)行。這樣可以避免一種失靈而設(shè)備不能正常工作。第二，倒班的實(shí)現(xiàn)由于是24h倒班一次，時(shí)間相當(dāng)長，因此我們使用了1756-L71的內(nèi)部1min定時(shí)器線圈，用一累加器，使其每分鐘自動(dòng)加1，這樣24h的計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)起來便顯得比較容易，它的實(shí)現(xiàn)也充分顯示了1756-L71的內(nèi)部定時(shí)器資源的豐富。（2）數(shù)據(jù)采集、處理與顯示部分。第一，數(shù)據(jù)的采集和處理對于開關(guān)量輸入，為了抗干擾我們采取延時(shí)濾波技術(shù)，而模擬量的輸入則相應(yīng)的要復(fù)雜一些，1756-IF6I模塊自身具有幾條濾波曲線供選擇， 因此也可保證數(shù)據(jù)的可靠性，為了保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性，我們用軟件完成濾波以增強(qiáng)其抗干擾能力。第二，數(shù)據(jù)的顯示。首先，我們將處理后的數(shù)據(jù)存放于10個(gè)連續(xù)的寄存器中，定其序號為0—9，然后將序號值乘以16作為循環(huán)移位的控制字，將10個(gè)數(shù)據(jù)循環(huán)移位放在另外10個(gè)連續(xù)寄存器中，每次取起始寄存器內(nèi)容，便實(shí)現(xiàn)了序號與內(nèi)容的匹配.整個(gè)程序的掃描只需四十幾個(gè)毫秒，因此，每次掃描我們完成一組數(shù)據(jù)的匹配， 10組數(shù)據(jù)的匹配完成也不到1s，足以滿足顯示的要求，為了看得清楚，我們在每組數(shù)據(jù)顯示時(shí)予以適當(dāng)?shù)难訒r(shí)。由于小數(shù)點(diǎn)的存在， 我們便需將數(shù)據(jù)作顯示處理，例如右移或左移，當(dāng)然這部分工作應(yīng)在數(shù)據(jù)處理部分完成。

2.5負(fù)荷調(diào)節(jié)

PLC在感知到有功和無功負(fù)荷指標(biāo)發(fā)生變化時(shí)，啟動(dòng)有功和無功的閉環(huán)調(diào)節(jié)程序，進(jìn)行機(jī)組有功和無功的調(diào)節(jié)，并能在短時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)到要求的指標(biāo)。具體的調(diào)節(jié)過程為：在進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí)，PLC操作調(diào)速器來增減導(dǎo)葉的開度，進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，直至有功的測量值達(dá)到上位機(jī)給定值的要求。在有功調(diào)節(jié)過程中，若導(dǎo)葉開度達(dá)到了機(jī)械開限，則PLC自動(dòng)停止開度的調(diào)節(jié)，并向上位機(jī)發(fā)出信號，同時(shí)退出有功的閉環(huán)調(diào)節(jié)。

由于采用了1756-L71系列PLC及其模塊、進(jìn)口的繼電器及壓力開關(guān)和壓力變送器和國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)配件，再加上專業(yè)人員的布線，因此設(shè)備不但具有很高的可靠性，而且外形美觀，深受電廠贊許，雖然工作已基本結(jié)束，但對我們來說仍有許多值得總結(jié)的地方，只有這樣在今后的工作中才有所突破和創(chuàng)新。

［1］趙子濤，魏皓，王小霞，等.小浪底水電站閘門監(jiān)控系統(tǒng)中PLC與上位機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)［J］，水力發(fā)電，2010，32（2）：83一84.

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