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1、PLC技术在水轮发电机组自动化改造中的应用江淮水利科技?2008年第2期17PLC技术在水轮发电机组自动化改造中的应用郭键（安徽省佛子岭水库管理处安徽霍山237272）摘要木文以佛子岭水电站机组自动化改造为例,对机组PLC自动控制系统的组成,控制程序的设计思想及实现方法进行了较为详尽的阐述•实际运行情况表明，该系统运行可靠，能够满足机组安全稳定运行的需要.关键词佛子岭水电站自动控制系统PLC设计改造佛子岭水电站投运于二十世纪五十年代,电站共装有水轮发电机组8台，总装机容量61000kW.与投运于上世纪九十年代之前的大多数中小型水轮发电机组一样,其机组自动控制系统主要由电
2、磁式继电器构成,存在接线复杂，故障率高，运行操作不便等诸多问题，严重影响机组的安全稳定运行.针对这一现象•电站从2002年开始，通过自主开发PLC控制软件,陆续对机组自动化系统进行了改造.1系统组成1.1系统结构机组及辅助设备控制系统主要包括机组控制系统，压力油罐高压油系统，集水井排水系统,低压气系统四个部分•其核心元件均采用西门子公司的S7-200系列PLC可编程序控制器，由PLC接收各输入信号,经软件逻辑处理后输出信号来控制执行元件,实现程序预定功能•齐控制系统组成结构框图如图1所示.ir-124V电源模块卜一「叫s7—200PLC卜输入信号I厂］丿1厂一L24V继
3、电器11皇••1堕兰11垫堑1图1控制系统结构框图1.2系统的输人与输出121输入部分PLC输入包括开关量和模拟量两种形式.输入量主要来自变送器，控制开关，按钮，断路器，压力或行程开关，各自动化元件(如示流,剪断销，液位信号器等)的动作接点以及各自动测量装置的控制输出等.122输出部分输出采用继电器输出方式.继电器输出为无源接点，直接接入控制及信号回路,PLC通过控制继电器输出来实现对各执行元件的控制操作.2机组自动化系统的改造2.1控制系统的改造取消了原水机的常规控制回路，采用PLC代替原由继电器完成的控制和保护功能,大大简化了系统接线，提高了可靠性，减少了检修维护工
4、作量，控制冋路修改方便•机组运行过程中所需的局部测量和操作等过程，主要利用各种自动装置去进行,PLC控制系统是将各自动装置联系起来，实现各种控制功能•主要包括：(1)数据的采集和处理功能.接收来自现场的各输入信号，并自动处理不正常状态,当发生事故吋，保护机组及其它设备的安全.(2)完成各种控制功能.实现机组的开停机顺控,运行工况的转换以及对其它设备如励磁调节系统，调速器，断路器，阀门的控制操作等.2.2自动装置的选用221转速信号装置过去的机组测速装置，多采用永磁机残压测频，其输出点少,定值整定困难，功能设置不能满足PLC控制程序要求.为此，我们改用具有设定参数在线修改
5、，可以通过键盘整定不同的转速点和发信时间的数字转速信号装置，作为控制系统的转速信号输入.2.2.2温度测量装置机组运行过程屮各测点的温度变化情况是判断机组运行是否正常的重要依据.为确保温度信号量采集的准确性，我们采用数字型多功能巡测仪来实现对机组各测点温度的巡检，通过巡测收稿FI期:20017—12—20作者简介:郭键(19"72〜).男，助理工程师.主要从事水电站生产技术管理工作.仪发岀温度越限或事故信号，供机组控制系统采集处理.2.2.3同期装置机组采用手动准同期并网方式,其分立元件误差较大，并网时间长，对机组冲击较大•而采用微机自动准同期装置，利用它对合闸相角差进
6、行预测控制，对被同期对象的电压，频率进行PID调节，则可以有效解决这一问题，同吋大大提高了同期精度和并网速度•为防止其电源模块因长期带电，发热严重而影响设备使用寿命，在机组控制系统中我们设定为只有在开机令下达后，机组转速达到95%额定转速以上时，才让装置通电，同时投入同期电压，进行同期点的捕捉和发出合闸脉冲，并网1分钟后，同期装置又恢复到断电状态.PLC技术在水轮发电机组自动化改造中的应用?郭键3辅助设备的自动化改造为了保证各辅助设备控制的独立性和完整性，我们通过各自独立的PLC控制器，对辅助设备的控制系统进行了改造•充分利用PLC控制器的抗干扰能力强，环境要求低的特点
7、,保证了设备的正常稳定运行•综合起来看，改造后的辅机控制有以下特点：(1)屯站油，气，水三个系统均采用两台泵互为备用工作方式，通过PLC控制程序实现了各自两台泵之间的自动轮流启动,互为主备用.(2)将各辅助设备的运行情况送至中央控制室，使运行人员不用巡检就可掌握辅机的运行状况.(3)通过油系统PLC控制程序根据压力油罐压力，液位信号对油泵，高压气泵，电磁空气阀，电磁排油阀等执行元件进行操作，实现压力油罐自动补油，排油，补气，排气的控制，以保证油罐内油气比为1:2.(4)水泵，气泵的控制取消了原自耦变压器和接触器等元件，采用交流电动机软启动
