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SIEMENS PLC在水电厂(站)应用与编程

供稿:653A294E-B5E1-4E23-9DC7-BFE7D2FF483E 2004/6/28 10:57:00

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1. 水电厂(站)顺序控制
  水电厂(站)的自动操作包括水轮发电机组各种工况转化、调整和全厂的公用设备进行的自动化控制。这类控制在自动控制范畴内属于顺序控制系统,每个控制顺序都是按照生产流程的要求及生产设备的特点来设定的。
根据操作对象可分为:
  1.1 机组自动操作:要求以一个脉冲自动按预定的顺序完成下列操作,即开机发电、卸载停机、发电转调相、调相转发电、开机调相、调相转停机、发电转抽水、抽水转发电等等,其操作对象包括机水轮发电组及调速器、励磁系统、制动装置等附设设备。
  1.2 水电厂站公共设备的自动操作:包括油压装置等压油排油系统、技术供水与排水系统、高低压压缩空气系统、智能直流模块整流电源与蓄电池浮充系统、厂用电系统等,选线控制时还包括同期并网装置。
  1.3 水工建筑物设备的自动操作:这包括溢洪闸门的操作、引水式水电厂站首部枢纽取水口闸门的操作、主阀球阀及其它液牙阀门的操作等。
  1.4 全厂性操作:如报警信号系统、远动通讯系统、开关站设备的操作等。
对水电厂(站)自动操作的总要求是运行可靠、维护方便、经济合理。

2. PLC在水电厂(站)顺序控制中的应用
  顺序控制是指生产设备及生产过程根据工艺要求按照逻辑运算、顺序操作,定时和计数等规则,通过预先编制的程序,在现场输入信号作用下,使执行机构按预定程序动作,实现以开关量为主的自动控制。水电厂站顺序控制当然也不例外。其输入主要是一些按钮、按点、行程开关、限位开关、动断触点等开关量为主的控制信号。输出为继电器、电磁阀等驱动元件。内部控制部分有定时器、计数器、中间继电器等器件,以及许多常开、常闭触点。传统的水电厂站顺序控制是由继电器控制屏来实现的。由于设备体积大、动作速度慢、接线复杂,通用性、灵活性较差,维护工作量大,维修也相当困难,特别是可靠性差,没有计算和存储功能,与水电厂站的其它计算机控制系统联接需要许多接口设备,而PLC(Programmable Logic Controller)控制系统克服继电器控制的弱点,把计算机技术与继电器控制技术有机地结合起来,为工业自动化提供了几乎完美的现代化控制装置,主要表现在:
  2,1 PLC是继电器、接触器、顺序控制器以及由中、小规模集成电路及其它电气元件的复杂控制系统装置上发展起来的一种新型控制器,它采用了微电脑技术即大规模的集成电路,取代了以往靠硬线布线的逻辑控制电路,具有成本低、功耗小、体积小、重量轻等优点。
  2.2 PLC及其有关设备都按易于与工业控制器系统联成一个整体,易于扩充功能,其接口简单、线路工作量小,能运行于恶劣的工业环境,故障率低、可靠性好、抗电气干扰能力强,不需要空调和UPS,维护方便。
  2.3 PLC采用扫描式工作方式,适于处理顺序控制。
  2.4 水电厂站的顺序控制系统流程复杂,用常规继电器硬接线控制方式往往系统规模庞大、维护困难、查找故障麻烦;采用PLC控制后,不仅高可靠,而且易于在线或离线修改控制系统,无需改动硬件。

3. 水电厂(站)生产控制程序设计
  在遵循满足要求、安全可靠、经济实用、适应发展等原则完成系统设计后编制程序时,首先要根据整个生产控制过程的要求把程序分块,其次是合理利用指令,严格注意信号名称定义,利用各种方法正确地编写各个程序块的程序。然后经过单元调试、软硬件联调与系统总调,对程序进行修改,经过一定时间运行考验,方可投入实际现场工作。分块结构的程序是根据工程的特点,把一个控制工程分成多个比较简单的、规模较小的控制任务。可以把这些控制任务分配给一个子程序块。在子程序中编制具体任务的控制程序,最后由主程序调用的方式把整个控制程序统管起来。以水轮发电机组自动操作为例,首先考虑整个程序分成开机发电、开机发电、卸载停机、发电转调相、调相转发电、开机调相、调相转停机、发电转抽水、抽水转发电、发电转调相、调相转发电、开机调相、调相转停机、发电转抽水、抽水转发电等八块,再来看看卸载停机子程序块的编程。下面先给出水轮发电机组卸载停机主要过程(客观规律)流程框图:



图 水轮发电机组卸载停机主要过程(客观规律)流程框图
  绘制输入输出电路图后,PLC输入输出地址分配同志们自己规定一下就行了,这里略去。下面给出本子程序用到的内存变量地址分配对应表:


  考虑构成微机—PLC—PLC网络,现在可以得出水轮发电机组卸载停机子程序(采用西门子S7-200指令)了,它构成SBR_2:
LD I1.0
O Q7.1
LDN T101
A Q1.0
AN Q0.0
OLD
= Q1.0
A I7.0
AN Q3.7
AN I6.3
= Q0.7
LD Q1.0
NOT
= Q1.7
LD Q1.0
AN Q3.7
AN I6.2
LD Q7.1
AN Q2.4
OLD
= Q1.2
LD I3.7
= Q3.7
LDN Q3.7
A Q1.0
AN Q2.4
A I4.2
= Q4.1
LD Q1.0
AN Q2.4
LD Q2.0
AN Q0.0
OLD
A I5.3
= Q5.1
LD I1.7
AN I4.0
TON T101, 900
LDN T101
= Q1.6
  现场调试是整个控制系统完成的重要环节,通过现场调试去发现控制回路和控制程序不能满足系统要求之处;发现控制电路和控制程序矛盾之处;测试调整以适应控制系统的要求。

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