試析PLC應(yīng)用于水電站綜合自動(dòng)化中的措施

1、    試析plc應(yīng)用于水電站綜合自動(dòng)化中的措施    歐明【摘 要】plc技術(shù)在水電站中的合理應(yīng)用可顯著提升水電站的自動(dòng)化運(yùn)行水平，確保系統(tǒng)的安全和可靠運(yùn)行，提高水電站運(yùn)行的效率。且其編程難度較小，接線(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，維護(hù)和使用十分方便。本文主要分析了plc技術(shù)在水電站綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用策略，以供參考?！娟P(guān)鍵詞】plc技術(shù)；水電站綜合自動(dòng)化；策略；當(dāng)前plc的應(yīng)用大大提高了水電站的自動(dòng)化運(yùn)行水平。很多水電站所處的地理位置不佳，因此要不斷完善水電站綜合自動(dòng)化水平，為工作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。1水電站自動(dòng)化建設(shè)的必要性1.1提高電能質(zhì)量電壓與頻率是衡量電能質(zhì)量

2、的重要指標(biāo)，電壓和頻率的決定性因素是無(wú)功功率和有功功率的平衡性。電壓和頻率的穩(wěn)定性直接決定了電能質(zhì)量。傳統(tǒng)手動(dòng)控制模式下，若發(fā)電系統(tǒng)電荷出現(xiàn)較大的變化，則無(wú)法科學(xué)調(diào)整有功功率和無(wú)功功率，因此電壓與頻率的穩(wěn)定性降低，極大地影響了電能的質(zhì)量。但在應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)后，系統(tǒng)能夠結(jié)合發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際情況對(duì)其予以科學(xué)調(diào)整，提高電能的質(zhì)量。1.2優(yōu)化工作環(huán)境水電站所在地區(qū)一般為偏僻的地區(qū)，工作環(huán)境較為惡劣，未應(yīng)用水電站電氣自動(dòng)化技術(shù)前，主要以人工方式完成數(shù)據(jù)采集和控制。應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)后，控制和數(shù)據(jù)采集均由計(jì)算機(jī)完成，工作人員只需要在電腦前輸入命令，這也為工作人員提供了更好的工作環(huán)境。另外，計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)

3、操作可有效減少人為錯(cuò)誤，提高工作效率。1.3降低成本投入水電站在未使用電氣自動(dòng)化技術(shù)前，每一個(gè)工作環(huán)節(jié)均由工作人員手動(dòng)完成，因此在工作中也極易出現(xiàn)人為失誤，這在一定程度上增大了人力成本。應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)后，工作中不再需要較多的工作人員，工作人員可對(duì)更大范圍進(jìn)行妥善的控制和管理，進(jìn)而有效減少了工作中的人力成本。電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用后，發(fā)動(dòng)機(jī)組可按照具體的情況調(diào)節(jié)發(fā)電模式，從而增大水資源的利用率。與傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗(yàn)以人為方式調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)組的方式相比，其在經(jīng)濟(jì)性上的優(yōu)勢(shì)更為明顯。應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)后，出現(xiàn)意外事故時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)開(kāi)啟報(bào)警與保護(hù)裝置，避免水電站在運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生系統(tǒng)崩潰，減少了系統(tǒng)運(yùn)行中所

4、產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。再者，水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的合理應(yīng)用大大降低了水電站運(yùn)行中的成本投入，提高了水電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。2 m340plc的系統(tǒng)組成m340plc主要應(yīng)用于中小型水電站中的中壓與低壓水輪發(fā)電機(jī)組，考慮到我國(guó)中小型水電站的操作要求，實(shí)現(xiàn)了一次開(kāi)關(guān)設(shè)備與控制設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，同時(shí)提供保護(hù)、scada、同期與自動(dòng)控制功能，利用mpi網(wǎng)將幾臺(tái)機(jī)組聯(lián)合控制起來(lái)。整個(gè)系統(tǒng)由plc（cpu226、cpu216）、pc機(jī)、操作面板（op3）、智能電量檢測(cè)儀表、調(diào)制解調(diào)器（modem）組成。其中，上位機(jī)可以監(jiān)視機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，包括成組顯示、開(kāi)關(guān)量輸出顯示、趨勢(shì)曲線(xiàn)顯示、模擬量輸入顯示、工藝流程圖顯示，可

5、以根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)來(lái)發(fā)布相關(guān)的控制命令。下位機(jī)應(yīng)用了plc，軟件選擇m340step7microwin32，可以實(shí)現(xiàn)各類(lèi)機(jī)組的開(kāi)關(guān)量控制、數(shù)據(jù)通信以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的功能需求。此外，采用觸摸屏或者op3來(lái)完成模擬量顯示、開(kāi)關(guān)量輸入顯示、開(kāi)關(guān)導(dǎo)葉、參數(shù)設(shè)置操作功能，利用modem來(lái)查詢(xún)現(xiàn)場(chǎng)，操作人員只要借助網(wǎng)絡(luò)，即可隨時(shí)觀察系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。3軟件設(shè)計(jì)與通信實(shí)現(xiàn)3.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)可以接受數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理，完成數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、報(bào)表打印等工作，利用windows平臺(tái)中的vb軟件來(lái)變成，利用多線(xiàn)程技術(shù)、消息管理技術(shù)調(diào)用起系統(tǒng)函數(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用了傳統(tǒng)的bde引擎，網(wǎng)絡(luò)通信基于tco/ip協(xié)議。在pc機(jī)軟件設(shè)計(jì)上

6、，采用下載器來(lái)下載并存儲(chǔ)pc程序，系統(tǒng)人機(jī)界面應(yīng)用了fxduwin編寫(xiě)法，該種軟件可以及時(shí)反饋并處理機(jī)組自動(dòng)化元件信息、機(jī)組軸承溫度信號(hào)。其中，plc系統(tǒng)肩負(fù)著開(kāi)關(guān)控制、復(fù)位控制、重啟等重要任務(wù)。在開(kāi)關(guān)控制方面，在系統(tǒng)接收到指令之后，即可判斷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出控制狀態(tài)；在初始化方面，可以完成對(duì)定時(shí)器、繼電器以及存儲(chǔ)器的初始化處理；在復(fù)位控制上，可以監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)，及時(shí)向pc反饋。3.2通信實(shí)現(xiàn)m340cpu具有多協(xié)議通信能力，網(wǎng)絡(luò)支持多個(gè)協(xié)議，如ppi協(xié)議、mpi協(xié)議、profibus協(xié)議，這都可以利用令牌環(huán)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，具有一個(gè)偶校驗(yàn)位、起始位和停止位、通信幀由起始字符與結(jié)束字符組成，只要波

7、特率吻合，那么協(xié)議可以在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，相互之間不會(huì)產(chǎn)生影響。在數(shù)據(jù)的傳送上，使用m340ppi、mpi令牌來(lái)傳送，在水電站系統(tǒng)中，對(duì)于運(yùn)行的實(shí)時(shí)性有著嚴(yán)格要求，只要具備初始化通訊權(quán)利，即可發(fā)出信息，對(duì)于ppi令牌傳送網(wǎng)絡(luò)，需要合理利用令牌循環(huán)時(shí)間。對(duì)于6站邏輯環(huán)，如果每一個(gè)令牌都發(fā)送雙字值信息，那么需要花費(fèi)1s的循環(huán)時(shí)間，如果站數(shù)或者字節(jié)數(shù)增加，都會(huì)延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間。在m340網(wǎng)絡(luò)之中，循環(huán)時(shí)間可以根據(jù)令牌時(shí)間相加來(lái)計(jì)算，在plc方面，可以利用mpi口與上位機(jī)進(jìn)行通信，在上位機(jī)中安裝isa卡，使用delphi編寫(xiě)程序，mpi可以為主/從通信或者主/主通信，而m340采用的是非公用連接。因此，每個(gè)

8、cpu只要支持4個(gè)連接，即可滿(mǎn)足運(yùn)行需求。利用plc通信，上位機(jī)可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，并發(fā)出相關(guān)的控制指令。plc與電量測(cè)量?jī)x表采用自由口通信形式，plc與modem通信采用rs485/232標(biāo)準(zhǔn)。自由口通信主要借助用戶(hù)程序控制m340cpu通信口的操作模式，從而保證多種智能設(shè)備的有效連接。plc定時(shí)讀取電量測(cè)量?jī)x表的電量信號(hào)，儀表會(huì)將數(shù)據(jù)以打包的方式傳送給plc系統(tǒng)。plc接收完成后調(diào)用pc發(fā)送子程序，將plc采集到的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信號(hào)和相應(yīng)的控制信息向pc機(jī)發(fā)送。在有報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，自動(dòng)調(diào)用撥號(hào)報(bào)警子程序，加強(qiáng)通訊的可靠性。4水電站綜合自動(dòng)化中存在的不足與解決方法4.

9、1水電站綜合自動(dòng)化中存在的不足其一是環(huán)境問(wèn)題。在工程建設(shè)中，自然水文環(huán)境發(fā)生了較大改變，其對(duì)水中的魚(yú)類(lèi)、水生物和河口上下游等均產(chǎn)生了較大影響。土地利用的過(guò)程中對(duì)原有的文物古跡也產(chǎn)生了較大的影響，對(duì)防洪、灌溉和旅游等多項(xiàng)設(shè)施均造成了較大的破壞。其二是技術(shù)發(fā)展不平衡?，F(xiàn)階段，很多發(fā)電綜合自動(dòng)化應(yīng)用中片面重視自動(dòng)化運(yùn)行的控制，而對(duì)人事和財(cái)務(wù)等諸多方面均沒(méi)有高度關(guān)注。4.2水電站綜合自動(dòng)化的優(yōu)化措施首先要建立科學(xué)的綜合信息采集系統(tǒng)，以原有的信息采集設(shè)施為基礎(chǔ)，創(chuàng)建信息綜合采集系統(tǒng)，從而有效提高采集內(nèi)容的時(shí)效性及實(shí)用性。按照業(yè)務(wù)需要改進(jìn)原有的系統(tǒng)，創(chuàng)建綜合信息采集體系，將區(qū)級(jí)與鎮(zhèn)級(jí)水利機(jī)構(gòu)內(nèi)部較為分散的信息進(jìn)行整合與處理，從而建立相對(duì)完善的管理方法，增強(qiáng)信息維護(hù)的有效性和一致性。其次構(gòu)建相對(duì)較為完善的水利信息網(wǎng)。以原有的防汛指揮設(shè)施為基礎(chǔ)，建立多級(jí)信息傳輸網(wǎng)，水利局對(duì)省和各區(qū)的水利信息傳輸網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)和統(tǒng)一的規(guī)劃，同時(shí)在這一過(guò)程中還要實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化管理。最后由各區(qū)對(duì)內(nèi)部的水利信息傳輸網(wǎng)完成建設(shè)工作，從而保證多個(gè)節(jié)點(diǎn)以及各級(jí)信息均可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊，提高水電站綜合自動(dòng)化的有效性，強(qiáng)化智能化和集成化的效果，進(jìn)而充分展現(xiàn)出系統(tǒng)的目標(biāo)分析、狀態(tài)分析、故障維護(hù)和決策分析等多個(gè)功能。5結(jié)語(yǔ)總而言之，在水電站運(yùn)行的過(guò)程中合理應(yīng)用plc