PLC控制技术在泵站自动化监控系统中的应用

2017-11-21罗智勇

科技与创新 2017年22期

关键词：泵站继电器监控

罗智勇

(广东省云浮市云安区六都泵站,广东云浮 527500)

PLC控制技术在泵站自动化监控系统中的应用

罗智勇

(广东省云浮市云安区六都泵站,广东云浮 527500)

PLC(可编程控制器)作为一种工业控制的微型计算机,在工业自动化监控系统中正不断得到应用.因它具有编程简单、响应速度快、信息记忆和储存容量大、组网能力和抗干扰能力强、维护方便以及可靠性高等一系列优点,所以近几年来,PLC在我国大、中型泵站自动化控制系统中也得到了越来越广泛的应用.PLC将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一体,降低了系统的故障率,减少了能耗,节省了资源,提高了泵站安全运行的可靠性和效率.主要介绍了PLC的概念、特点和发展趋势以及PLC在泵站自动化监控系统中的应用实例.

PLC;自动化控制;泵站;监控系统

1 PLC的概述

早期的可编程控制器是为取代继电控制系统而设计的,用于开关量控制、进行逻辑运算.20世纪70年代后期,可编程逻辑控制从开关量控制发展到计算机数字控制领域,更多地具有了计算机的功能.因此,国际电工委员会(IEC)将可编程逻辑控制器称为"可编程控制器",简称"PLC".PLC是一种数字运算操作的电子装置,是直接应用于工业环境,用程序来改变控制功能,易于与工业控制系统连成一体的工业计算机.它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC主要应用在工业生产的计算机监控系统中,主要由中央处理单元(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源单元、扩展接口、编程器接口和编程器组成.

2 PLC的工作原理

PLC的工作原理与计算机的工作原理基本一致,可以简单地表述为在系统程序的管理下,通过运行用户设计的程序来完成控制任务.但其两者的工作方式不同,计算机一般采用等待命令的工作方式,而PLC则采用循环扫描的工作方式.PLC有RUN(运行)与STOP(编程)2种基本工作模式.当处于STOP模式时,PLC只进行内部处理和通信服务等内容,一般用于程序的写入与修改;当处于RUN模式时,PLC除了要进行内部处理、通信服务之外,还要执行反映控制要求的用户程序,即执行输入处理、程序处理、输出处理.

3 PLC的特点

3.1 可靠性高,抗干扰能力强

传统的继电控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器,由于这些继电器的触点多,动作频繁,经常出现接触不良,因此故障率高.而PLC用软元件代替了大量的继电器,输入输出的有关硬件减少,继电器触点接触不良造成的故障也大为减少.同时,PLC也有系列的软硬保护措施和光电隔离.因此,其具有很高的可靠性和很强的抗干扰能力.

3.2 功能强大,性价比高

PLC除了具有开关量逻辑处理功能外,还具有完善的数据运算能力.其应用已渗透到位置控制、温度控制、计算机数控等控制领域,还可以与计算机组成强大的通信功能.

3.3 编程简易,可现场修改

PLC作为通用的工业控制计算机,其编程语言为工程技术人员所接受.其中的梯形图就是使用最多的编程语言,其图形符号和表现形式与继电控制电路图相似,工程技术人员可以根据生产现场边调试边修改.

3.4 配套齐全,使用方便

PLC发展到今天,其产品已经标准化、系列化、模块化,用户能灵活方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统,而且系统的设计、安装、调试、维修工作量少,维护也方便.

3.5 寿命长,体积小,能耗低

PLC不仅具有数万小时的平均无故障时间,且其使用寿命长达几十年.小型PLC的体积相当于2个继电器的大小,能耗仅为数瓦.

4 PLC的发展趋势

PLC经过几十年的发展,从最初的简单逻辑控制到现在的运动控制、过程控制、数据处理和联网通信.随着技术的进步,PLC的发展趋势还有以下几方面.

从规模上看,随着PLC应用领域的不断扩大,为适应市场的需求,PLC的产品会向品种更丰富、规格更齐全、配套设备更完善的方向发展.从技术上看,随着计算机技术的新成果更多地应用到PLC的设计和制造上,PLC会向运算速度更快、存储容量更大、功能更广、性能更稳定、性价比更高的方向发展.从网络通信上看,随着PLC和其他工业控制计算机组网构成大型控制系统及现场总线的发展,PLC将向标准化、通用化、网络化和通信的简便化方向发展.

5 PLC在泵站自动化监控系统中的应用

泵站自动化监控系统中主要包括机组的冷却水自动技术供水、闸门自动控制、高压电气的自动监控和机组的开停机等,这些都按设计流程严格进行,是典型的顺序和逻辑控制系统.传统的逻辑控制由各种继电器构成,控制系统复杂,故障率高,维修、维护很不方便.所以PLC具有的逻辑功能强、控制灵活、编程简易、可靠性高等优点,正逐步取代传统的继电控制方式,在泵站自动化监控系统中广泛应用.

5.1 应用实例

六都泵站位于西江右岸的云浮市蓬远河大堤内,泵站始建于1976年,主要担负蓬远河流域内和城区的排涝任务.每年汛期出现的内涝洪水经由泵站直接排出西江.工程总设计流量为42 m3/s,装机2台,总容量为3 200 kW.2010年,泵站更新扩容改造后,工程总设计流量为95 m3/s,装机5台,总容量为11 250 kW.其中,旧站改造后排涝能力达42 m3/s,装机2台,容量为4 800 kW;扩建的新站排涝能力达53 m3/s,装机3台,容量为6 450 kW.

图1 PLC在泵站自动化监控系统中的网络分布图

本站的计算机监控系统是采用GE FANUC 90系列PLC与计算机组成的自动化监控系统.整个监控网络由星形以太网组成,采用上、下机位分层分布结构.全站由7套LCU分别对5台机组和全部公用设备进行实时监控.下机位每套LCU对现地机组所采集的各种数据和事件,既可以上行至上机位中控室计算机监控,由中控室远程操作,又可以脱离中控室在各自LCU柜上的触摸屏进行现地独立操作.PLC在泵站自动化监控系统中的网络分布如图1所示.

泵站厂房中控层(上机位中控室)和现地层(下机位LCU)通过各机电设备数据的采集和合理布置,利用调度中心交换机将计算机与PLC组态建网,就形成了本泵站整个自动化监控系统.这套计算机监控系统能够简易而直观地实行电气一次线路的监控;开、关机流程的控制;闸门开、闭状态监控,机组运行状态监控,机组的温度监控;副机监控,事件报警与报表打印等功能.

5.2 监控系统在维护中要注意的事项

监控系统在维护中要注意以下几点:①操作系统出现死机时,如果此时正处于操作状态,应立即切换到现地控制屏操作,控制权会由远程自动转换为现地控制,然后才可进行计算机的故障检查.②监控画面变成黑色时,表示电脑与现地的PLC通讯失败,应检查电脑与现地PLC的网络状况,比如交换机是否有电,交换机与电脑联接的接头指示灯是否正常,网线是否断开等.③保持交换机接口清洁,保证交换机接口与通讯电缆连接可靠和电源正常.④保持中控室空气清新,注意监控主机的防尘、防潮,不得将监控主机连接互联网,以避免网络病毒入侵;保证监控主机的通讯端口能正常通讯.用于系统监控的计算机请不要在上面作其他操作,尤其是删除电脑上的文件和安装其他的应用软件,原则上都是不允许的.⑤注意打印机的防潮、防尘,如果不能正常打印,请检查打印机是否有纸张或碳墨,打印头是否有故障,与网络连接线是否正确,网络是否添加了打印机设备,保证打印机与电脑通讯可靠和电源正常.⑥液晶显示屏出现故障时,看电源是否正常,信号源选择是否有问题,如果以上均正常,显示屏仍没图像,应立即通知工程维修人员检修.