PLC在水电厂高低压风机控制设备中的应用.pdf

第 l 7卷第 l 期 1 9 9 9年 3月 水电能源科学 I n t e r n a t i o n a 1 J o ur r m1 HYDROELECTRI C ENERGY V0 1 ． 1 7Ho． 1 M ar ． 1 9 g9 P L C在水电厂高低压风机控制设备中的应用 厂 、 ． 。 魏守旱 ； r 华 中 理 大 学 乙 ／ 。童 潞一池恒毅 武双 东兴 电子技 术研 究 所 7 了 ； 摘 要 简要地介 绍 j以 GE9 0 3 0 P LC为核心 的新型 控制设备 ， 说明 j其特点 、 功能及 其在 广 西 麻 石 水 电 厂 中的 应 用 ． 关 键 词苎 垫 垒 ；． 堡 丝 墨 内 部 定 时 器 ； 可 靠 性 电 T． 网 n 一 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 本 文着重 介绍 了 P L C在广 西麻石 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 GE9 0 3 0 P L C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 由予 P L C 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 该厂 今后全 厂计算 机监控 系 统 的实现奠定 了良好 基础 ． 1 GEg 0 3 0 P L C简介 GE9 0 3 0 P L C 是美 国 GE 公 司生 产 的 ， 它具 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 8 0 1 8 8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 P L C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 I S C P 控 制 I S CP 和 8 0 1 8 8微 处 理 器能 够 并行 操 作 ， 当 I S CP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 P L C大致相 同． 而其特色在 于定 时 器资源 较为 丰富 ， 它拥有 l ms ～1 rai n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 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 ． a l 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 ． b ． 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_ c ． 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 d ． 自 动／ 备用压 风机 自动倒 班 ， 每 2 4 h倒 班 一次． e ． 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． f ． 所有 模拟量 测量全 部实 现 P L C一对一进行测量． g ． 所有模拟量均可实现 数字显示． h ． 具有 风机 电动机 断相保护 功能． i ． 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 的选择 ． 收稿 日期 1 9 9 8 一 o 9 2 4 ． 任振 宇 ， 男 ． 1 9 7 1年 生 ． 硕 士研 究生 ， 武投 ， 华 中理 工大 学 电力工 程 系 4 3 0 0 7 4 维普资讯 4 4 水电能源科学 3 硬件结 构 3 ． 1核心部分 硬件 框图如 图 1所示 图 1 硬件 框 图 其 中 I C6 9 3 MD L6 5 5为 开 关 量 输 入 模 块 ； I c6 9 3 MDL7 5 3为 开 关 量 输 出 模 块 ； I C 6 9 3 AL G 2 2 2 为模拟 量输 入模 块 ； HE6 9 3 RTD6 0 0 为温度 测 量模 块 ； I C6 9 3 C MM3 O l 为通讯模块． 其 核心部 分 为 P LC组件 ， 开 关 量输 入／ 输 出 各 3 2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 P LC一对一进行测量 ． 3 ． 2断相保护部分 具 体结构如图 2所示． 二 二 j 卜 _J 厂 1 厂 一 图 2断相保 护 图示 其 中 b 图为 a 图的具体 实现． 其 中 AXJ 、 B X3 、 C Xl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 ． 3测温部分 用 P t l 0 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 ， 固此就 没有 用外 围辅助 电路 ． 直接使 用三线制 接法与 HE6 9 3 RTD6 O O模 块相 连． 如图 3所示 ． ①国 ． 一 ． ④ 图 3 测 温模 块 接线 图 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 ， 其框图见图 4 ． 磊． ． 1 始化 多模块 厦存贮 单元 数据 采集 数 据处理 数据 显 示 开机 、 停 机、 倒 班等 控厦故 障和 事故 自 把示 牌 显 示 报 警 等 图 {软件 框 图 4 ． 1 顺 控部分 P LC 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． 逻辑 顺控 依 然是其 最强 大的功能 ， 可 以轻松地完成 原设备的各种功能 ． 以下仅 把几 个重点 问题加 以说 明． a _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 之问 的不 同步是 不可避 免 的 ， 我们采 取 了如下处 理方 法 ① 如 同步 ， 则 执行 预定操作 ； ② 如 不 同步 ， 则延 时 ， 延时后若 同步则 按①执行 ； 若 仍不同步 ， 只要 有一 种仍 符合动作条 m 维普资讯 第 l 7卷第 l期 任振宇等 P LC在水 电厂高低压风机控制设备中的应用 4 5 件 ， 则执行 ． 这样 可以避 免一种失灵而设备不能正 常工作． b ． 倒班 的实现 由于是 2 4 h倒班 一次 ， 时间相 当长 ， 因此我 们 使 用 了 GEg 0 3 0 P LC的 内部 l mi n定时 器 线 圈 ， 用一 累加器 ， 使其每分 钟 自动加 1 ， 这样 2 4 h的计 时实现 起来 便 显得 比较容 易． 它 的实现 也 充分显 示 了 GEg 0 3 0 PL C 内部定 时器 资源 的丰富． 4 ． 2 数据 采集 、 处理 与显示部 分 4 2 ． 1 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． HE6 9 3 RTD6 0 0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．而 I C6 9 3 AL G2 2 2 模 块 自身不 具 有滤 波 功 能 ， 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． 以下就是滤波 方法 ． 步骤 1 取平均值 Y Y 一1 Y 一2 a ． 读入 Y b ． y 【 Y K W Y K -- 1 WY K一 -- 2 c ． Y 一 2 一 Y【 一 1 y 一 1 一 Y 步骤 2 剔除坏值I y 【 一y 【 一 1 I ≥ △ 是 a ． 错 误计数器 l b ． Y早 y 崎【 一 1 c ． 错误计数5 7 是a 取 y 【 b 错误 计数器读 零 继续进行 否 a _ 错 误计 数清零 b ． 取 Y 通过 以上两 步 ， 我 们就 可以保证 经 A／ D转 换 后 数据 的真 实性 ， 利 用这 些数据 我 们可 以完成后 序操作． 4 ． 2 ． 2数据 的显示 GEg 0 3 0 P L C不 象 F X2那 样 有 专 门 的 显示 指 令 ， 必 须 自 己去 完成 序号 与 内容 的相 匹配 首 先 ， 我们将处理后 的数据存 放于 l O个连续 的寄存 器 中 ， 定其序 号为 O ～9 ， 然后将 序 号值 乘 以 l 6作 为循环 移位的控 制字 ， 将 l O个数据循环移位放 在 另外 l 0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 ， 1 0组 数据的 匹 配 完成 也 不到 l s ， 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． 由于采 用了 GEg 0 3 0 P L C 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 ． 参考文献 l王定 一 主编 ． 水 电站 控制 技 术 ． 武汉 华 中理 工大 学 出 版社 ， 1 9 9 6 2 GE9 O ～ 3 0和 GE9 O 2 O可 缩程 序控 制 器参 考 手册 - 1 99 4． 3胡 仁 安 ． 可 编 程 序控 制 器 原理 及 发 展 ． 冶 金 自动 化 一 1 g 87 3． 48 ～ 52 The Appl i c a t i o n o f PLC i n a H i g h a nd Low Pr e s s ur e M o t or s Co nt r ol l i ng De v i ce o f H y dr o Po we r Pl a nt i n Pr o vi nc e Re n Zh e n yu W e i Sh o u pl n g Zh a n g L“Ch i H e n ri Ab s t r a c t A b r i e f d e s c r i p t i o n i s ma d e o f a n e w c o n t r o l l i n g d e v i c e b a s e d o n GEg 0 3 0 PLC a n d i t s c h a r a c t e r i s t i c s ， f u n c t i o n s a n d a p p l i c a t i o n i n M a s h i Hy d r o Po we r Pl a n t o f Gu a n g x i Pr o v i n c e ． Ke y wo r d s c o nt r o l l i n g d e v i c e PLC, i n n e r t i me r ； r e l i a b l i t y Re D Zh e n y u Po s t gr a d u a t e；De pt ．o f El e c t r i c a l Po we r En g ．，HUS T ，W u h a n 4 3 0 0 7 4，Chi n a ． 维普资讯