PLC在水电站自动控制系统中的运用及其串行通讯

潘培华

【摘要】自动控制系统的功能与水平是衡量我国水电站发展现代化水平的重要指標，同时也是保障水电站安全、稳定运行不可或缺的技术手段。随着我国科学技术的不断进步与发展，水电站自动控制系统的发展也迎来了新的机遇，PLC是一种具备逻辑编程功能的控制器，其在水电站自动化控制系统中的应用提高了水电站控制系统的自动化、智能化、科技化水平。为此，文章对PLC在水电站自动控制系统中的运用以及串行通讯进行深入的探讨，以便充分发挥PLC的作用。

【关键词】PLC；水电站；自动控制系统

PLC是在结合我国工业发展情况基础上发明的数字运行电子系统，具有可编程控制功能，在系统中设置了可编程存储器，工业生产中可以结合实际生产需要将控制程序输入到存储器中，从而提高控制系统的针对性，在我国机械生产、工业生产中有着广泛的应用。而在水电站中的应用能够为水电站的安全、稳定运行提供坚实的保障，降低水电站发生故障的几率，为此，需要对PLC在水电站自动控制系统中的运用以及串行通讯进行具体的分析。

1、PLC在水电站自动控制系统中运用的结构与原理

PLC作为一种可编程逻辑控制器，其具有一套完整的编程程序，水电站可以根据实际控制情况，将控制要求以PLC语言算法进行转换，输入到系统中，系统会对输入信息进行处理，转换成水电站的控制要求输出信息。但输入控制要求信号过程中，必须排除干扰信号对控制器的影响，否则会影响控制效果。

PLC的主要应用结构为计算机结构，具体的部分有CPU、ROM、RAM以及输入、输出电路接口。其具备的功能有：指令接受、指令读取、指令执行、指令中断处理。其中ROM为水电站编制的控制要求存储位置，并记录已完成的控制程序；RAM一般存储控制中产生的逻辑变量以及内部程序运行应用的各项工作单元；输入电路接口主要负责的是信号转换，调整为系统能够执行与处理的信号语言；输出电路接口主要负责的是将控制信号输出，对现场的控制系统发挥作用，是控制信号的执行单元。

与传统的继电控制系统相比，PLC控制系统具有一定的优势，例如，在水电站油压装置的控制上，其主要功能是为自动补气，主要通过油压信号器节点的信号来控制继电器IKM的开合，实现油压的调整，当油压上升到上限时，继电器IKM处于闭合状态；但油压下降到下限值低于额定要求时，继电器IKM也处于闭合状态；从而影响到补气阀的开关状态，这样的控制能够始终将水电站的油压控制在额定要求范围内。而使用PLC系统进行控制后，可以直接输入控制信号代替继电控制系统的中间介质，代替IKM等元件，直接进行控制驱动。从这个角度来看，继电控制系统主要是通过各独立元件发挥作用来保障控制功能的实现，而PLC主要是通过输入的控制信号以及软元件来完成最终的控制要求，将控制信号输入到水电站的线圈、接线、触点等位置上。PLC内部到软元件，代替传统继电控制系统中的继电接触器，提高了控制的稳定性。而且PLC控制主要通过程序完成，继电控制系统主要是通过控制元件完成，PLC控制更灵活、方便。

2、PLC与水电站控制系统其它控制设备间的串行通讯

PLC与水电站控制系统中其它控制设备间的通讯主要通过三种方式来完成，第一种是PLC控制软件间的通讯、第二种是PLC与上位计算机之间的通讯、第三种是PLC与水电站中其它智能装置间的通讯。在集散控制系统设计上，通过物理连接的方式将PLC与主控计算机以星型、总线型、环型等方式连接，使连接产生的局域网更科学、更合理，但还需要注意到以下事项：

一是物理层的协议问题：PLC与其它控制设备的通信会应用到接收线路、驱动电路、通信介质接口等元件而且还要考虑到插件的类型、功能与数量，保障数字信号编码的准确，查看硬件功能是否满足控制链路的要求。

二是链路层的协议问题：通过对链路的控制，能够根据控制系统的要求组成适应格式的信息帧。

三是通讯中信息数据的更新问题：PLC在与主控计算机连接成局域网后就必须尊重通讯协议，根据每个设备的物理地址，与其保持实时有效的通讯连接。其中数据的交换主要通过计算机查询方式来完成，主控计算机可以按照一定的周期规律对PLC设备进行查询，但PLC设备对主控计算机的查询进行回应后，数据就开始进行交换。而数据信息的更新主要是通过主控计算机的广播方式来完成，根据不同节点按照主控计算机的要求进行数据信息的更新。另外，通过例外报告法也可以完成信息数据的更新，其主要是根据事先在PLC内编制的信息预定表，了解不同节点PLC的信息变化情况和变化数量，然后再根据主控计算机的要求调整PLC编制的预定表。

四是差错可以利用抗干扰编码进行控制，通过抗干扰编码的制定可以自动进行差错纠正。

五是通过PLC与上位计算机进行串行通讯需要两组程序来完成，一组程序是PLC的通讯程序，另一组是上位计算机的通讯程序。例如，利用FX2N系列的RS通讯指令进行PLC通讯程序编制，可以将操作数S放置在数据传输区域的首地址，这样在传入中就可以接收到来自相应数据地址单元中的信息反馈，通过传输参数的辨认，实现通讯，但是在正式通讯之前必须对设置的指令进行激活，FX2N系列的数据长度在8位至16位之间。

3、结束语

综上所述，PLC在我国水电站的事故信息处理、电源监视、水力机组自动化操作上发挥着不可替代的作用，提高了自动化控制的操作水平。而串行通讯在其中的应用，提高了通讯的及时性，已成为我国水电站运行不可缺少的通信环节。而且这种操作可以应用到大型泵站的控制系统中，从整体上对我国水电站的运行提供更为全面的保障。

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