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一種基于可編程控制器（PLC）構(gòu)成的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備信號(hào)的采集與自動(dòng)控制。本文以八盤(pán)峽水電廠低壓空壓機(jī)技術(shù)改造為例，介紹設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的主要內(nèi)容。
1. 八盤(pán)峽水電廠概況：
八盤(pán)峽水電廠是黃河蘭州段劉、鹽、八梯級(jí)水電廠的最后一級(jí)，是徑流河床式調(diào)峰電站。全廠共6臺(tái)機(jī)組，單機(jī)容量36MW，是一個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行了30年的老廠。
2. 原設(shè)備概況：
我廠低壓風(fēng)系統(tǒng)的兩臺(tái)2V-6/8型低壓機(jī)，是全廠輔助系統(tǒng)中的主要設(shè)備，由其提供的0.8MPa風(fēng)壓，主要供給發(fā)電機(jī)制動(dòng)風(fēng)閘、頂蓋圍帶密封等處。由于該風(fēng)壓是全廠發(fā)電機(jī)組開(kāi)機(jī)條件之一，因此是不允許間斷的。
原控制回路主要由老式繼電器構(gòu)成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，老化嚴(yán)重，給運(yùn)行及檢修人員帶來(lái)極大不便。氣壓信號(hào)由電接點(diǎn)壓力表采集，由三相交流接觸器啟停電機(jī)，故障報(bào)警及電機(jī)（40KW）保護(hù)裝置十分簡(jiǎn)單，控制回路故障頻繁發(fā)生，難以保證全廠低壓技術(shù)用風(fēng)的正常供給。
3． 改造方案：
經(jīng)過(guò)具體研究和分析后，決定采用性價(jià)比高的PLC集中控制模式，更換原有的控制盤(pán)，將交流接觸器更換為無(wú)觸點(diǎn)的固態(tài)開(kāi)關(guān)，用壓力變送器取代電接點(diǎn)壓力表。預(yù)備用PLCRS-485串行通訊接口，通過(guò)雙絞線與發(fā)電機(jī)組監(jiān)控上位機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控（見(jiàn)圖1）。為了便于運(yùn)行人員掌握，系統(tǒng)操作方式完全移植原有的運(yùn)行操作方式。方案確立后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要選定了所需設(shè)備型號(hào)。
4. 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
5．控制系統(tǒng)組成及主要設(shè)備技術(shù)指標(biāo)：
采用標(biāo)準(zhǔn)控制盤(pán)柜，選用日本三菱公司PLC及串行通訊設(shè)備，恩威電子公司的兩臺(tái)型固態(tài)開(kāi)關(guān)，北京三吉利佳兆公司的氣壓變送器。選用相應(yīng)的操作把手、電源開(kāi)關(guān)、按鈕、光字牌、信號(hào)指示燈、電源隔離變壓器及電源監(jiān)視繼電器。
PLC
固態(tài)開(kāi)關(guān)(SWK)
壓力變送器
6．流程的設(shè)計(jì)：
控制流程切合實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)多方面的調(diào)試,完全滿足現(xiàn)場(chǎng)各方面的需要。
程序設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)
7．控制系統(tǒng)運(yùn)行方式：
7.1 切換運(yùn)行方式
兩臺(tái)低壓機(jī)分別由兩個(gè)操作把手控制，可任意切換四種運(yùn)行方式——自動(dòng)、備用、手動(dòng)、切除。
7.2電源運(yùn)行方式
控制系統(tǒng)分別由廠用一段、廠用二段電源供電，互為備用�？刂葡到y(tǒng)盤(pán)柜上的電源切換把手，任意切換三種供電方式——廠用一段電源投入、廠用二段電源投入、電源切除。
7.3 PLC運(yùn)行方式
PLC有兩種工作方式——運(yùn)行及調(diào)試，由一控制按鍵切換。運(yùn)行態(tài)時(shí)PLC正常開(kāi)入，運(yùn)算，控制開(kāi)出。調(diào)試態(tài)時(shí)PLC正常開(kāi)入，但禁止所有開(kāi)出控制。
8．實(shí)現(xiàn)功能:
8.1對(duì)兩臺(tái)低壓機(jī)實(shí)現(xiàn)可靠的自動(dòng)控制。
8.2對(duì)兩臺(tái)低壓機(jī)及控制系統(tǒng)本身實(shí)現(xiàn)全面可靠的自動(dòng)保護(hù)
l 對(duì)低壓機(jī)的保護(hù)
低壓機(jī)兩級(jí)氣缸溫度過(guò)高的保護(hù)
低壓機(jī)兩級(jí)氣缸壓力過(guò)高的保護(hù)
l 對(duì)40KW電動(dòng)機(jī)的保護(hù)
過(guò)流、過(guò)載、欠壓、缺相、三相不平衡
l 對(duì)PLC的保護(hù)
PLC的工作電源用隔離變壓器隔離，減少尖峰波形電壓對(duì)PLC的沖擊。
8.3完善的報(bào)警系統(tǒng)及顯示光字
現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警系統(tǒng)共有10個(gè)顯示光字，遠(yuǎn)方中控室有2個(gè)顯示光字，組合起來(lái)共反映24種不同故障。
8.4壓力變送器可對(duì)氣壓信號(hào)進(jìn)行模擬量的采集,便于監(jiān)視。
8.5 隨時(shí)根據(jù)需要與上位機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控。
9．新系統(tǒng)在運(yùn)行中體現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)
9.1 PLC工作性能可靠，免去了對(duì)原設(shè)備繼電器的校驗(yàn)與清掃工作。
9.2 固態(tài)開(kāi)關(guān)優(yōu)良的性能以及對(duì)電機(jī)全方位的保護(hù)
固態(tài)開(kāi)關(guān)，控制低壓機(jī)三相交流電動(dòng)機(jī)的啟停，主回路采用電力晶閘管為開(kāi)關(guān)元件，并采用先進(jìn)的電子技術(shù)進(jìn)行全方位的檢測(cè)與控制。啟動(dòng)電流與運(yùn)行電流的調(diào)整完全數(shù)字化，整定方便。固態(tài)開(kāi)關(guān)無(wú)觸點(diǎn)損耗，不存在主接觸頭接觸不良、三相拉弧等現(xiàn)象，能夠頻繁啟動(dòng)大型電機(jī)，可免維護(hù)使用。
固態(tài)開(kāi)關(guān)能對(duì)負(fù)載的短路、電機(jī)的過(guò)流、三相不平衡、電源欠壓進(jìn)行綜合保護(hù)。操作簡(jiǎn)單，狀態(tài)顯示直觀，保護(hù)迅速可靠。
9.3 氣壓變送器的使用
用數(shù)字式壓力變控器采集氣壓信號(hào)，壓力值顯示直觀，動(dòng)作值準(zhǔn)確，校驗(yàn)調(diào)整方便。
9.4 PLC操作簡(jiǎn)單
PLC人機(jī)接口簡(jiǎn)單方便，邏輯控制回路完全由軟件實(shí)現(xiàn)，隨時(shí)可按運(yùn)行人員要求改變控制流程，滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行需要。
9.5 報(bào)警系統(tǒng)的完善：
低壓機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警顯示明確，運(yùn)行人員通過(guò)光字顯示，可直接了解故障點(diǎn)，從而迅速處理。保護(hù)范圍全面。
9.6 工作環(huán)境的改善
PLC控制柜布局緊湊，結(jié)構(gòu)合理，盤(pán)面美觀大方，運(yùn)行顯示一目了然，控制操作方便。
9.7 遠(yuǎn)方監(jiān)控
PLC可隨時(shí)建立與上位機(jī)的通訊，將采集的開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)及模擬量數(shù)據(jù)上傳遠(yuǎn)方ALP工作站，便于遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)。上位機(jī)還可下傳控制指令，實(shí)現(xiàn)低壓機(jī)的遠(yuǎn)方控制。
10．新系統(tǒng)的運(yùn)行效果：
10.1 PLC的使用消除了原控制系統(tǒng)多發(fā)故障的因素, 大大提高了我廠輔助設(shè)備的自動(dòng)化控制水平。自99年6月投運(yùn)以來(lái)，在運(yùn)行缺陷記錄本上，再未出現(xiàn)低壓機(jī)控制系統(tǒng)故障的記錄。
10.2 多次及時(shí)的反應(yīng)了低壓機(jī)的機(jī)械故障，準(zhǔn)確保護(hù)了運(yùn)行中的主要機(jī)械設(shè)備。
10.3 控制系統(tǒng)已達(dá)到了免檢性能。自投運(yùn)以來(lái)從未進(jìn)行檢修維護(hù)，大大降低了檢修工作量，節(jié)約了大量的檢修費(fèi)用。
10.4 本系統(tǒng)操作方式完全移殖原系統(tǒng)操作方式，運(yùn)行人員不需培訓(xùn)便可直接
