PLC在水电厂高低压风机控制设备中的应用

□ ［1］张　鹤　（身份证号码：210112198804093414）

□ ［2］叶　崇　（身份证号码：210112198601261828）

PLC在水电厂高低压风机控制设备中的应用

□ ［1］张鹤（身份证号码：210112198804093414）

□ ［2］叶崇（身份证号码：210112198601261828）

高、低压风机是水电厂的重要辅助设备，它们的正常运行是水轮发电机组正常工作的重要保证。由于PLC组件的高可靠性及硬件电路的简化，可靠性就得以大大的提高，并为水电厂计算机监控系统的实现奠定了良好基础。本文主要分析了PLC在水电厂高低压风机控制设备中的应用。

PLC；水电厂高低压风机；控制设备应用

PLC在某水电厂高、低压风机控制设备中的应用，该厂装有高、低压风机各两台，它们互为热备用。原控制设备是继电器控制，二次回路比较复杂，可靠性较差，并且不利于水电厂无人值班（少人值守）的实现。我们以1756-L7 1系列PLC为核心研制了一套新型控制设备。它不仅承担原设备的控制功能，而且增加了智能处理、实时显示、与上位机通讯等功能。

1.PLC简介

AB的1756-L71系列PLC具有很高的可靠性和先进的编程性能，易于安装和配置，其软件采用在80188微处理器中管理存储器和执行优先级的软件结构。这一操作同时支持程序运行和基本的内务操作，诸如，诊断程序、输入/输出扫描、报警处理等，应用程序（用户逻辑）将控制PLC所用的终结过程，而这些程序又被专门的指令时序器式协处理器（ ISCP）控制，ISCP和80188微处理器能够并行操作，当ISCP执行主要应用程序的同时，允许微处理器必须执行非逻辑（布尔）功能的程序块。在指令功能上，它不支持变址寻址，除此之外与其它种类的PLC大致相同，而其特色在于定时器资源较为丰富，它拥有1ms—1min的内部定时器可供选择，这就为那些长时间的控制提供了较大方便。

2.应用

2.1控制系统的要求

在启动风机电机时，先关闭风机阀门，待风机正常运转后再根据生产需要打开风机阀门，以减少风机的启动负荷。电机启动时线圈采用星形接法，待电机达到正常的速度后切换为三角形运转，这样启动电流是直接启动时的1/3。当电机线圈由星形切换为三角形时，因PLC内部程序设计上运行速度快，内部切换时间短而接触器转换需要时间长，因此PLC内部程序设计上有防火花的内部锁定。

2.2设备功能

该控制设备必须满足电厂现场运行条件，抗干扰能力强，平均无故障时间不少于1万h，在此基础之上应很好地完成如下功能： 一是对两台低压风机和两台高压风机进行自动控制，具有自动启动、停止、事故（故障）自动报警、事故保护自动停机。二是两台低压风机（两台高压风机）运行时，一台自动，一台备用，当低压储气罐（高压储气罐）压力降至“压力稍低”整定值时，自动风机启动，压力恢复正常值后，风机停止； 当压力降至“压力过低”整定值时，自动风机和备用风机均启动，待压力恢复正常后风机停止，现场控制装置和中控室均有“备用风机启动”故障信号。三是当自动压风机退出运行时，备用压风机能自动变为自动压风机运行。自动/备用压风机自动倒班，每24h 倒班一次。具有与计算机接口功能，能满足今后与全厂计算机监控系统连接的要求。所有模拟量测量全部实现PLC一对一进行测量，所有模拟量均可实现数字显示。四是具有风机电动机断相保护功能，可在柜体控制控制面板上进行控制方式选择和模拟量显示方式选择。

2.3硬件结构

（1）核心部分。其核心部分为PLC组件，开关量输入/输出各32点， A /D模块为8路，测温模块为6路， 而实际上只有6个压力和4个温度须检测，故可保证所有模拟量全部实现PLC一对一进行测量。（2）断相保护部分。具体结构如图1所示。其中： （ b）图为（ a）图的具体实现，其中AX J、BX J、CX J为A、B、C三相断相保护继电器的接点，它们串联起来就可保证一旦产生断相，风机立刻被关闭，不致引起更大的事故。

（3）测温部分。用Pt10 0铂电阻测温，铂电阻采用最新式的电子陶瓷式，其结构为直接传感，抗过载能力大，膜片不易损坏，在其测量范围内精度足以满足要求，因此就没有用外围辅助电路，直接使用三线制接法与HE693RTD600模块相连，如图2所示。

2.4软件设计

整个程序可划分为数据采集、处理、显示与顺控两大部分。（1）顺控部分。PLC由继电器控制系统发展而来，但早已突破原来意义上的可编程序逻辑控制器的狭隘含义，以逐步发展成为一种高可靠性的适合于现场控制的工业专用计算机，以下仅把几个重点问题加以说明：第一压力变送器与压力开关的协调总的说来，这可看作是一冗余结构，但压力变送器测得的模拟量经过处理后可显示出来，更加清晰。由于它们都是用来显示压力的变化，从而控制风机的运行，但它们之间的不同步是不可避免的，我们采取了如下处理方法： 一是如同步，则执行预定操作； 二是如不同步，则延时，延时后若同步则按一执行；三是若仍不同步，只要有一种仍符合动作条件，则执行。这样可以避免一种失灵而设备不能正常工作。第二，倒班的实现由于是24h倒班一次，时间相当长，因此我们使用了1756-L71的内部1min定时器线圈，用一累加器，使其每分钟自动加1，这样24h的计时实现起来便显得比较容易，它的实现也充分显示了1756-L71的内部定时器资源的丰富。（2）数据采集、处理与显示部分。第一，数据的采集和处理对于开关量输入，为了抗干扰我们采取延时滤波技术，而模拟量的输入则相应的要复杂一些，1756-IF6I模块自身具有几条滤波曲线供选择， 因此也可保证数据的可靠性，为了保证数据的真实性，我们用软件完成滤波以增强其抗干扰能力。第二，数据的显示。首先，我们将处理后的数据存放于10个连续的寄存器中，定其序号为0—9，然后将序号值乘以16作为循环移位的控制字，将10个数据循环移位放在另外10个连续寄存器中，每次取起始寄存器内容，便实现了序号与内容的匹配.整个程序的扫描只需四十几个毫秒，因此，每次扫描我们完成一组数据的匹配， 10组数据的匹配完成也不到1s，足以满足显示的要求，为了看得清楚，我们在每组数据显示时予以适当的延时。由于小数点的存在， 我们便需将数据作显示处理，例如右移或左移，当然这部分工作应在数据处理部分完成。

2.5负荷调节

PLC在感知到有功和无功负荷指标发生变化时，启动有功和无功的闭环调节程序，进行机组有功和无功的调节，并能在短时间内调节到要求的指标。具体的调节过程为：在进行负荷调节时，PLC操作调速器来增减导叶的开度，进行闭环调节，直至有功的测量值达到上位机给定值的要求。在有功调节过程中，若导叶开度达到了机械开限，则PLC自动停止开度的调节，并向上位机发出信号，同时退出有功的闭环调节。

由于采用了1756-L71系列PLC及其模块、进口的继电器及压力开关和压力变送器和国产优质配件，再加上专业人员的布线，因此设备不但具有很高的可靠性，而且外形美观，深受电厂赞许，虽然工作已基本结束，但对我们来说仍有许多值得总结的地方，只有这样在今后的工作中才有所突破和创新。

［1］赵子涛，魏皓，王小霞，等.小浪底水电站闸门监控系统中PLC与上位机通信的实现［J］，水力发电，2010，32（2）：83一84.

［2］顾颖萌，崔建华，付桂芹，等.PLC在水电机组自动化控制系统中的应用研究［J］.测控技术，2012，21（6）：29一31.

［3］胡仁安.可编程序控制器原理及发展［J］.冶金自动化，2010（ 3）： 48—52