美AB1746-OW16

我廠建于80年代初期，位于貴州省北部、距省會(huì)貴陽(yáng)105公里,距遵義45km，原電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量為630MW，安裝3臺(tái)單機(jī)容量210MW水輪發(fā)電機(jī)組。電站在系統(tǒng)中的主要作用是調(diào)峰、調(diào)頻，承擔(dān)系統(tǒng)事故備用，是一項(xiàng)以發(fā)電為主的綜合利用工程。早期的機(jī)組自動(dòng)化及其輔助設(shè)備完全采用電磁繼電器方式參與控制，盤(pán)柜龐大、臃腫，接線復(fù)雜，其安全、穩(wěn)定性能低，抗干擾能力差，設(shè)備故障、事故頻繁發(fā)生。我廠機(jī)組及其輔助設(shè)備PLC改造大致分為三個(gè)階段：90年代中期開(kāi)始著手機(jī)組及其輔助控制設(shè)備的改造，于1996年底成功完成機(jī)組進(jìn)水口閘門(mén)的PLC改造，是我廠的一次成功嘗試；1998年初對(duì)3#發(fā)電機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)化元件改造，1999年完成全廠輔助設(shè)備的PLC安裝調(diào)試工作；2000年底至2001年初完成三臺(tái)機(jī)組及公用系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)安裝調(diào)試，使我廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)走向完善和成熟；更為烏江公司培養(yǎng)出一批實(shí)力雄厚的機(jī)組計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)人才。

2  PLC在我廠的運(yùn)用范疇

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2.1  我廠機(jī)組的順序控制

    我廠的自動(dòng)操作包括水輪發(fā)電機(jī)組各種工況轉(zhuǎn)化，機(jī)組輔助設(shè)備的調(diào)整和對(duì)全廠的公用設(shè)備進(jìn)行的自動(dòng)化控制，這類(lèi)控制在自動(dòng)控制范疇內(nèi)屬于順序控制系統(tǒng)，每個(gè)順序控制都是按照生產(chǎn)流程的要求及生產(chǎn)設(shè)備的特點(diǎn)來(lái)設(shè)定。

2.2  根據(jù)操作對(duì)象可分為

2.2.1  機(jī)組自動(dòng)操作

    要求以一個(gè)脈沖自動(dòng)按預(yù)定的順序完成下列操作，即機(jī)組的自動(dòng)開(kāi)機(jī)至空載、開(kāi)機(jī)至空轉(zhuǎn)、發(fā)電轉(zhuǎn)空載、發(fā)電轉(zhuǎn)空轉(zhuǎn)、發(fā)電轉(zhuǎn)停機(jī)、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相、調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電、調(diào)相轉(zhuǎn)停機(jī)等，其操作對(duì)象包括水輪發(fā)電機(jī)及調(diào)速器、勵(lì)磁系統(tǒng)、機(jī)組冷卻系統(tǒng)等附屬設(shè)備。

2.2.2  公用設(shè)備的操作

    公用設(shè)備包括整個(gè)廠房排水系統(tǒng)、給排油系統(tǒng)、高低壓壓縮氣系統(tǒng)、智能直流模塊整流電源與蓄電池浮充系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)等，遠(yuǎn)線控制時(shí)還包括自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)裝置。

2.2.3  全廠性的操作

    全廠性的操作包括消防報(bào)警系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)、刀閘設(shè)備等操作。

    對(duì)以上這些自動(dòng)操作的總體要求是運(yùn)行安全可靠、維護(hù)方便、清晰明了、經(jīng)濟(jì)合理。

3  PLC在我廠順序控制中的運(yùn)用

    所謂順序控制是指生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)過(guò)程，根據(jù)工藝要求按照邏輯運(yùn)算、順序操作、定時(shí)和計(jì)算數(shù)等規(guī)則通過(guò)預(yù)先編制的程序，在現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)（包括開(kāi)關(guān)量、模擬量）的作用下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定程序動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)以開(kāi)關(guān)量為主的自動(dòng)控制。我廠PLC的設(shè)計(jì)安裝就是根據(jù)這一原則來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其輸入主要是靠按鈕、行程開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、動(dòng)斷觸點(diǎn)等開(kāi)關(guān)量為主的控制、信號(hào)。輸出為繼電器、電磁閥等驅(qū)動(dòng)元件。PLC內(nèi)部控制部分有定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中間繼電器等元器件以及許多的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn) 。而傳統(tǒng)的順序控制是由繼電器控制屏來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于設(shè)備體積大、功耗高、動(dòng)作速度緩慢、接線復(fù)雜、通用性、靈活性差、維護(hù)工作量大、故障頻發(fā)率高而導(dǎo)致可靠性差，沒(méi)有計(jì)算和儲(chǔ)存功能，而PLC控制系統(tǒng)克服了繼電器控制的弱點(diǎn)，把計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器控制有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，為工業(yè)自動(dòng)化提供了十分的現(xiàn)代化控制裝置，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：

3.1  PLC是繼電器、接觸器、順序控制器以及由中、小規(guī)模的集成電路及其它電氣元件的復(fù)雜控制系統(tǒng)裝置上發(fā)展起來(lái)的一種新型控制器，采用微電腦技術(shù)（大規(guī)模集成電路）取帶了以往靠硬導(dǎo)線布線的邏輯控制器，具有成本低，功耗、體積小，重量輕等特點(diǎn)。

3.2  PLC 的配置

    一套完整的PLC主要由6個(gè)模塊構(gòu)成：電源模塊、CPU模塊、熱備模塊（可選）、開(kāi)入/開(kāi)出（I/O）模塊、A/O模塊、通訊模塊。其中電源模塊向PLC提供直流24V工作電源；CPU是微型處理器（PLC的核心部位）；熱備模塊是在兩套PLC均為在線方式下互為熱備用，并且可以人為任意切換至工作或備用狀態(tài)，提高安全可靠性；開(kāi)入/開(kāi)出（I/O）模塊是指外圍回路向PLC輸入高電平（或低電平）和PLC向外圍回路輸出高電平（或低電平）；模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/O）模塊是將外圍設(shè)備輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以供PLC進(jìn)行計(jì)算、判斷、比較和傳輸（配置如圖1所示）。

3.3  由于PLC容易與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展功能，具有接口簡(jiǎn)單快捷、工作量小、適合于較為惡劣的運(yùn)行環(huán)境、故障率低、可靠性好、抗電氣干擾能力強(qiáng)，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

3.4  PLC采用掃描式的工作方式，特別適合于邏輯控制要求較高的順序控制。

3.5  我廠的順序控制系統(tǒng)流程較為復(fù)雜，90年代前期所用常規(guī)的繼電器硬線控制方式規(guī)模龐大、維護(hù)困難、故障和事故發(fā)生機(jī)率較高，出現(xiàn)故障后不利于查找并消除故障，設(shè)備隱患較多，在我廠采用傳統(tǒng)方式的繼電器順序控制方式，其安全生產(chǎn)記錄常常打破，我廠采用PLC控制后，不僅提高了設(shè)備可靠性，而且對(duì)設(shè)備的檢修維護(hù)都十分方便快捷，無(wú)需將機(jī)組及附屬設(shè)備退出運(yùn)行即可解決，大大提高了工作效率，而安全生產(chǎn)記錄已接近3000天，創(chuàng)歷史*高記錄。

4  我廠機(jī)組順序控制程序的設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)已實(shí)施的進(jìn)水口工作閘門(mén)、機(jī)組輔助設(shè)備PLC控制系統(tǒng)改造并結(jié)合其它電廠的成功經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格遵循電力生產(chǎn)必須安全可靠、經(jīng)濟(jì)使用、適合發(fā)展的原則，于2000年初我廠著手2#機(jī)組的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工程的調(diào)研和設(shè)計(jì)工作，并不斷地派出工程技術(shù)人員與科研單位進(jìn)行協(xié)作。先根據(jù)機(jī)組整個(gè)生產(chǎn)控制過(guò)程的要求把程序進(jìn)行分塊；其次是合理利用指令，嚴(yán)格注意信號(hào)名稱(chēng)定義，利用各種方法正確地編寫(xiě)各個(gè)程序塊的程序；然后經(jīng)過(guò)單元調(diào)試，軟硬件聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)總調(diào)，對(duì)程序進(jìn)行不斷修改和完善，經(jīng)過(guò)不停的模擬試驗(yàn)后投入實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工作。分塊結(jié)構(gòu)的程序是根據(jù)工程的特點(diǎn)，把一個(gè)控制工程分成多個(gè)簡(jiǎn)單的、規(guī)模較小的控制任務(wù)；然后把這些控制任務(wù)分配給一個(gè)子程序塊，并在子程序中編制具體任務(wù)的控制程序，*后由一個(gè)主程序進(jìn)行統(tǒng)一管理，以備流程需要時(shí)進(jìn)行適時(shí)調(diào)用，如：自動(dòng)開(kāi)機(jī)至空轉(zhuǎn)、開(kāi)機(jī)至空載、發(fā)電轉(zhuǎn)空載、發(fā)電轉(zhuǎn)空轉(zhuǎn)、發(fā)電轉(zhuǎn)停機(jī)、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相、調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電、