摘要：隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，各種計算機(jī)技術(shù)在水電站綜合自動化控制方面得到了很大的應(yīng)用。其中可編程邏輯控制器PLC在控制方面有著得天獨厚的優(yōu)勢，因此在水電站機(jī)電設(shè)備控制領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用空間。本文主要對PLC在水電站輔助設(shè)備控制系統(tǒng)的技術(shù)改造進(jìn)行了初步的探討。

　　關(guān)鍵詞：工程師論文發(fā)表,PLC,水電站,輔助設(shè)備控制系統(tǒng)

　　可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)是一種新型的專門為工業(yè)控制而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的自動控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有功能強(qiáng)、通用性好、靈活、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性好、編程簡單、使用和維護(hù)方便，以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于水電站機(jī)電設(shè)備控制領(lǐng)域。PLC為水電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了保障，為電站實現(xiàn)“無人值班、少人職守”奠定了良好的基礎(chǔ)。下文主要闡述PLC在水電站輔助設(shè)備控制系統(tǒng)技術(shù)改造中的應(yīng)用。

　　1、PLC 的工作原理

　　第一階段，輸入處理階段。在這一階段，可編程邏輯控制器用掃描的方式來讀取采樣數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)存儲于輸入映像寄存器中所對應(yīng)的單元。在這過程中，即使輸入的數(shù)據(jù)狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器中的處理單元所接收的數(shù)據(jù)也不會被改變，直到下一個掃描周期到來，才進(jìn)行輸入采樣，重新進(jìn)入可輸入狀態(tài)。

　　第二階段，程序處理階段。在用戶程序執(zhí)行的過程中，可編程邏輯控制器的執(zhí)行順序總是自上而下地對用戶程序進(jìn)行掃描，在掃描的過程中，按照固定的順序和路線進(jìn)行運(yùn)算，其中掃描順序也是由左至右、自上而下，從0步開始順序運(yùn)算，得出運(yùn)算結(jié)果并將該結(jié)果寫入映像寄存器中，最終確定是否執(zhí)行用戶程序中的處理指令。

　　第三階段，輸出處理階段。在全部程序執(zhí)行完畢，輸出映像器中的輸出繼電器的通斷狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，成為PLC的輸出，驅(qū)動外部負(fù)載。這一階段中的輸出，才是可編程邏輯控制器所要完成的真正任務(wù)。

　　2、PLC 在油壓裝置控制中的應(yīng)用

　　2.1 油壓裝置控制系統(tǒng)的基本要求

　　油壓裝置是水電站不可缺少的重要輔助設(shè)備，它產(chǎn)生并貯存高壓油，供機(jī)組操作之用，是機(jī)組起動、停止、調(diào)整負(fù)荷等操作的動力，不論機(jī)組是處于運(yùn)行還是停機(jī)狀態(tài)，油壓裝置都應(yīng)處于準(zhǔn)備狀態(tài)，當(dāng)有一臺油泵發(fā)生故障時，一定要能起動備用油泵，并及時發(fā)出故障信號，便于檢查和維修，并且要求2臺泵都能夠互為主備用，確保機(jī)組安全。

　　2.2 傳統(tǒng)的油壓裝置控制系統(tǒng)的不足

　　傳統(tǒng)的有觸點控制線路需要大量的中間繼電器，回路也需要許多閉鎖條件，導(dǎo)致接線復(fù)雜化、可靠性差，時常發(fā)生中間繼電器線圈燒毀、壓力接點和中間繼電器觸點粘連燒毀，甚至發(fā)生燒毀電動機(jī)等事故，導(dǎo)致整個系統(tǒng)基本不能自動和安全運(yùn)行。原因有以下幾點：

　　(1)圖1是改造前油壓裝置油泵電動機(jī)操作結(jié)線圖，采用直流220V或交流380V強(qiáng)電控制是造成中間繼電器觸點、壓力接點粘連燒毀的主要原因。

　　(2)輪換中間繼電器1(2)ZJ長期帶電(交流380V)是造成繼電器線圈燒毀的主要原因。

　　(3)當(dāng)主用泵起動時，如果輪換到的主用泵剛好有故障，不能馬上起動備用泵，而要等到備用起動線路來起動備用泵，并且故障油泵不能發(fā)出故障信號。

　　(4)電動機(jī)主回路保護(hù)過于簡單，熱繼電器只能保護(hù)過流，不能很好地保護(hù)缺相運(yùn)行的電動機(jī)。而實際運(yùn)行中，大部分電動機(jī)燒毀都因缺相所引起。縱使更換了交流固態(tài)控制器，雖然在起動過流、運(yùn)行過流、過電壓等保護(hù)方面有比較可靠的作用，但對電動機(jī)的缺相保護(hù)仍然存在著問題。

　　(5)不能隨時或及時遠(yuǎn)方起動油壓裝置的油泵。

　　圖 1 傳統(tǒng)的油壓裝置油泵電動機(jī)操作結(jié)線

　　2. 3 對傳統(tǒng)油壓裝置控制系統(tǒng)的改造

　　針對傳統(tǒng)油壓裝置控制系統(tǒng)中存在的問題，我站在前年冬修期間，對傳統(tǒng)油壓裝置控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，并取得了滿意的效果。改進(jìn)有以下幾點：

　　(1)圖2是改造后的油壓裝置油泵電動機(jī)操作結(jié)線圖，將以前直流220V或交流380V強(qiáng)電控制改為直流24V弱電控制，有效地解決了壓力接點輔助觸頭粘連和燒毀的情況。

　　(2)將傳統(tǒng)有觸點油壓裝置控制改為PLC(GE90-30)無觸點可編程邏輯控制器控制，減少了中間繼電器所引起的各種故障。例如：

　　如圖1所示，以前在油壓正常的情況下，當(dāng)輪換中間繼電器1( 2)ZJ的(4、12)這對常閉觸頭接觸不好或者誤動作時，很容易造成2個輪換中間繼電器頻繁跳動，嚴(yán)重影響到油泵的正常起動，而且頻繁的跳動，也無法保證油泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　圖 2 改造后的油壓裝置油泵電動機(jī)操作結(jié)線

　　(3)從圖3可以看到，例如： 當(dāng)輪換到1號泵起動時(%Q0033動作)，恰遇該油泵發(fā)出故障報警信號，即輸入量(%I0031)已動作，可以通過定時器(TMR)延時3S之后，起動中間變量%M0601，馬上起動2號泵而無需等到備用泵起動時，才起動2號泵，并發(fā)出1號泵故障信號。此方法解決了以前在主用泵起動時，由于油泵自身或者交流固態(tài)控制器或交流接觸器有問題時，一定要等到備用泵動作，才能夠保證油壓。如果此時正好遇到線路跳閘甩負(fù)荷，這樣就會因用油量消耗過大而造成事故低油壓停機(jī)，使得機(jī)組無法帶上廠用電，嚴(yán)重威脅電站運(yùn)行安全。因為在雷雨天，我站經(jīng)常會在1天內(nèi)出現(xiàn)多次跳閘，確實碰到過這種緊急情況，所以改造后徹底消除了這個安全隱患。

　　圖3 油壓裝置控制流程

　　(4) 在電動機(jī)主回路中，采取(圖2)在交流固態(tài)控制器或交流接觸器三相輸出電源之間，加裝4個380 V、5 A的繼電器，每臺油泵各2個，將其常開觸點1ZJ(1， 4)、2ZJ(1，4)或 3ZJ(1，4)、4ZJ(1，4)串聯(lián)起來， 作為油泵運(yùn)行狀態(tài)的輸入量(%I0080， %I0081) 引入PLC (圖3) ，如果%Q0033或%Q0034已動作，而%I0080或%I0081未動作，通過延時5S，起動中間變量(%M0494或%M0495)來跳開%Q0033或% Q0034，起到了可靠保護(hù)電動機(jī)缺相運(yùn)行的問題。

　　(5) 在上位機(jī)畫面做出起動按鈕通過%M1077、%M1078、%M1079、%M1080 來實現(xiàn)遠(yuǎn)方控制，隨時或及時保證油壓。

　　(6) 引用壓力變送器(模擬量)實現(xiàn)上位機(jī)可以觀察實時壓力值，并增加模擬量與開關(guān)量并列的報警，實現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)視。

　　3、PLC可編程邏輯控制器的優(yōu)點

　　(1) 利用成熟的 PLC技術(shù)取消了常規(guī)的中間繼電器和時間繼電器，即減少故障點，大大簡化了接線，而且功能更強(qiáng)，可靠性更高。

　　(2) 實現(xiàn)自動輪換(主、備用泵輪換)。

　　(3) 用戶可以根據(jù)需要方便地改寫這些軟件，并重新存入可編程邏輯控制器的相應(yīng)存儲器中，從而實現(xiàn)更改操作規(guī)則(即控制程序)的目的。

　　(4) 無觸點接觸，克服了有觸點接觸可靠性差，以及由固定接線所導(dǎo)致的通用性、靈活性差，維修不方便等問題。

　　4、結(jié)束語

　　目前上述改造已在本站安全可靠地運(yùn)行了1年多，自投入運(yùn)行以來，再也沒有出現(xiàn)因繼電器觸頭或壓力接點的粘連，而燒毀電動機(jī)的現(xiàn)象。整個油壓裝置控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠，為電站的安全運(yùn)行做出了貢獻(xiàn)。

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