基于PLC技术的水利自动化监控系统的设计与应用

2015-04-05周柏青毛建生

水电站机电技术 2015年10期

关键词：监控系统

周柏青，毛建生

（浙江同济科技职业学院，浙江杭州 311231）

基于PLC技术的水利自动化监控系统的设计与应用

周柏青，毛建生

（浙江同济科技职业学院，浙江杭州 311231）

摘要：针对目前水利系统的自动化监控系统水平相对偏低，水利自动化程度不高等问题。为了实现水利系统控制、运行和管理的可靠性和稳定性，以及提高无人机舱的自动化水平，本文探讨了基于PLC的水利系统网络式监控系统的设计。

关键词：PLC；水利系统；监控系统

1引言

水利自动化是水利系统的核心及重要的组成部分，水利系统管理和集中监控的各项参数指标在整个系统中占有极其重要地位。随着网络技术的普遍应用，远程监控也成为水利系统管理的1个重要内容。优秀的监控系统可降低工作员的劳动强度，提高工作员的工作效率，提高水利系统的可靠性和稳定性。可编程的逻辑控制器（PLC）在恶劣的水利系统环境中，它的稳定性和抗干扰性相对计算机的控制系统有较明显的优势。

2总体构架

水利自动监控系统由水利自动控制系统、自动监测报警系统及安全系统组成。

（1）控制系统

当出现故障、严重事故时，进行水利系统的自动管理，具备并车、解列、自起动等各种的控制功能。

（2）自动监测报警系统

当被测量越限的时侯，将设置有相应的报警应答装置，并且会发出相对应的声光报警信号。

（3）安全系统

其主要任务是：在运行的过程中，当水利控制系统和监测系统，发生危及水利系统内部各个主要设备安全的严重故障时，安全系统能够自动产生保护性动作。避免事故扩大，危及设备和人身安全[1]。

3基于PLC技术的系统设计

3.1总体设计

本系统结合DCS、FCS、PLC，构造控制层、设备层、网络层。以现场的总线Profibus-DP为例，PLC、I/0设备利用PLC及智能仪器来采集运行数据，控制现场的设备。采用以太网的方式，实现上位机和系统的集控室及值班轮机员舱室、轮机长室等地的监控网络通信。西门子Step300控制机组、每台硬件连接、程序设计、各种智能仪器仪表、变送器、转换器等，独立地完成程序控制的任务。即使PLC发生了故障，也不会影响其它的控制器正常运行，实现了过程控制级理念，即分散控制。PLC之间，由工控机上位协调来完成整个水利系统监控的任务，通过以太网和驾驶室的操作站等联系，实现和上层管理级设备的联系[2]。

3.2程序设计

（1）组态编辑

通过WinCC工控组态软件的图形设计，编辑用户界面，PLC网络上获取各种监控数据，来显示不同的形式界面，完成一定的功能。操作员通过这些界面知道操作级别、机组运行参数、运行的状态、报警信息、产生故障报警信息、故障显示方式等情况[3]。

（2）程序设计

利用图形的设计功能Win-CC设计，创建一系列用户的界面，当程序运行时，操作员可通过界面显示内容和运行监控过程。用户界面由一系列图形、按钮、I/O框、文本框、图形意义、结构按钮、I/O框、运行的参数、文本显示框等组成。

（3）采集和传递

计算机在线监控WinCC作为过程映象，由PLC采集绕组的温度、柴油机滑油的转速、压力、电流、电压、功率、模拟量、数字量、工程化数据、标定、数据块、读取数据、归档、图形显示、打印、输出处理、显示操作台、故障状态、故障判断、故障记录、数据功能、PLC判断记录、故障信息和数据、WinCC的故障记录数据、故障信息、输出模拟量、输出数字等到执行的相应机构[4]。

3.3可靠性设计

过于恶劣的水利系统现场环境，各种机械振动干扰和电磁干扰强烈，各种干扰可能使PLC接收错误的信号，导致PLC误动作、数据丢失、系统失控、可靠性减少、干扰运行正常等。当监控系统中的开关量信号，较远传输距离时，选用屏蔽电缆接受高速信号、模拟量信号。选用屏蔽电缆、通信电缆信号、专用电缆、光纤电缆、高速低电平装置、直接接地方式等，提高了可靠性设计。