基于PLC的水力发电厂渗漏排水系统智能控制研究

潘梁伟 舒效伟 祁 星 刘明威

（1.河南开元空分集团有限公司，河南 开封 475004；2.河南天方药业有限公司，河南 驻马店 463000）

根据中小型水电厂渗漏排水装置自动控制过程的特点和要求，结合“无人值班，少人值守”水电厂远程通信的要求，论述了其常规设计制约整个水电厂的生产与调度的缺陷，提出了采用PLC构成的控制方案，并以某水电厂渗漏排水控制系统为例，重点探讨了其工作原理、硬件及软件结构。

1 设计原则

PLC叫可编程控制器，是一种带有指令存储器，数字或模拟输入/输出接口，以位运算为主，能够完成逻辑、顺序、定时、记数和算术运算等功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。

PLC控制电路相对于电气控制电路的优点：

①从控制方式上看：电器控制硬接线，逻辑一旦确定，要改变逻辑或增加功能很是困难；而PLC 软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能［1］。

②从工作方式上看：电器控制并行工作，而PLC串行工作，不受制约。

③从控制速度上看：电器控制速度慢，触点易抖动；而PLC 通过半导体来控制，速度很快，无触点，因而无抖动。

④从定时、记数看：电器控制定时精度不高，容易受环境温度变化影响，且无记数功能；PLC时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽；有记数功能［1］。

⑤从可靠、维护看：电器控制触点多，会产生机械磨损和电弧烧伤，接线也多，可靠、维护性能差；PLC 无触点，寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的监控功能，现场调试和维护方便［2］。

⑥由专业大公司精心设计的硬件和软件系统，功能强大、可靠性好。

⑦编程方法简单易学，即使是不熟悉电脑的工程师也可以用它开发复杂的控制系统。

⑧抗干扰能力强，适用于环境恶劣的工业控制场合。

⑨有丰富的扩展模块和联网能力，可以做成大型复杂的工业控制系统。

2 控制对象及测控点统计

2.1 控制对象主要包括：潜水泵多台、液位开关、润滑油电磁阀、润滑油流量指示信号器、水泵出口流量指示信号器、深水井水面液位传感器等。

2.2 测控点数量统计

表1 排水控制系统测控点数量统计

3 控制系统功能

控制系统具有如下功能：

第一，控制方式设置，在操作台上对2台潜水泵分别设有“智能、人工、停止”控制方式万能转换开关，三种方式各自独立运行，相互没有影响。

第二，通过液位传感器检测到的液位高低和实际情况来自动控制潜水泵的启停。

第三，潜水泵的工作方式可以智能地、循环往复地切换。

第四，在操作台和中控制设置完整的信号指示。

第五，在操作台上设置灵敏的声光警报系统。

第六，操作台与中控室，设备与操作台，设备与中控室通过MODBUS PLUS（MB+）进行通讯。

4 控制过程

4.1 人工维护和保养：万能转换开关手柄打向人工位时，万能转换开关的接点1 接通，通过按钮1、按钮2 人工切断/开启电动阀门，通过按钮3、按钮4人工切断/开启潜水泵，以便于现场维护和保养。

4.2 智能控制潜水泵：万能转换开关手柄打向智能时，万能转换开关接点2 接通，这时即可智能开启、切断潜水泵。

4.3 差压变送器智能控制潜水泵：万能转换开关手柄打向空位时，若潜水泵进、出水口的差压高于差压变送器设定值时，潜水泵自动运行工作，直到进、出水口产生的压力小于差压控制器设定值时，潜水泵自动停止。

4.4 差压过高停车：潜水泵进、出水口内部的杂质导致滤膜堵死，潜水泵的进、出水口的差压值过高，在进行相应的操作后，潜水泵进、出口差压仍然无法下降，差压变送器内的微型动作开关长时间保持（8～10min），需要立即停车，并发出声光警报。

4.5 计数功能：每次潜水泵起动、停止后都要有记录，因此需要记录除杂排污次数（5位）。

4.6 其他必要的电气联锁与保护，受控对象运行状态显示等。

5 结语

如水力发电厂采用以上设计有以下优势：以西门子的S200系列PLC替代原来的中间继电器控制，通过西门子S200的内置软件实现自动化运转，以完成不同工作方式对排污作业的不同要求；采用新型的多晶硅固态软启动器取代水阻柜，减少电机启动瞬间的启动电流过大冲击电网的危险；采用最新型的液位计等先进设备，同时在深水井液位检测环节采用了液位浮子开关来智能化控制深水井潜水泵的启动和停止，提高了液位测量环节的准确性和稳定性；该设计可靠性高、控制能力强、使用编程方便。

［1］邱公伟.可编程控制器网络通信及应用［M］.北京：清华大学出版社，2000.

［2］宋宗仁.可编程控制器及其通信网络技术［M］.北京：人