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试析PLC应用于水电站综合自动化中的措施

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  【摘 要】PLC技术在水电站中的合理应用可显著提升水电站的自动化运行水平,确保系统的安全和可靠运行,提高水电站运行的效率。且其编程难度较小,接线相对简单,维护和使用十分方便。本文主要分析了PLC技术在水电站综合自动化中的应用策略,以供参考。
  【关键词】PLC技术;水电站综合自动化;策略;
  当前PLC的应用大大提高了水电站的自动化运行水平。很多水电站所处的地理位置不佳,因此要不断完善水电站综合自动化水平,为工作人员创造良好的工作环境。
  1水电站自动化建设的必要性
  1.1提高电能质量
  电压与频率是衡量电能质量的重要指标,电压和频率的决定性因素是无功功率和有功功率的平衡性。电压和频率的稳定性直接决定了电能质量。传统手动控制模式下,若发电系统电荷出现较大的变化,则无法科学调整有功功率和无功功率,因此电压与频率的稳定性降低,极大地影响了电能的质量。但在应用电气自动化技术后,系统能够结合发电系统的实际情况对其予以科学调整,提高电能的质量。
  1.2优化工作环境
  水电站所在地区一般为偏僻的地区,工作环境较为恶劣,未应用水电站电气自动化技术前,主要以人工方式完成数据采集和控制。应用电气自动化技术后,控制和数据采集均由计算机完成,工作人员只需要在电脑前输入命令,这也为工作人员提供了更好的工作环境。另外,计算机完成数据操作可有效减少人为错误,提高工作效率。
  1.3降低成本投入
  水电站在未使用电气自动化技术前,每一个工作环节均由工作人员手动完成,因此在工作中也极易出现人为失误,这在一定程度上增大了人力成本。应用电气自动化技术后,工作中不再需要较多的工作人员,工作人员可对更大范围进行妥善的控制和管理,进而有效减少了工作中的人力成本。电气自动化技术应用后,发动机组可按照具体的情况调节发电模式,从而增大水资源的利用率。与传统的依靠经验以人为方式调整发动机组的方式相比,其在经济性上的优势更为明显。应用电气自动化技术后,出现意外事故时,系统能够自动开启报警与保护装置,避免水电站在运行的过程中发生系统崩溃,减少了系统运行中所产生的经济损失。再者,水电站综合自动化系统的合理应用大大降低了水电站运行中的成本投入,提高了水电站运行的经济效益。
  2 M340PLC的系统组成
  M340PLC主要应用于中小型水电站中的中压与低压水轮发电机组,考虑到我国中小型水电站的操作要求,实现了一次开关设备与控制设备的有机结合,同时提供保护、SCADA、同期与自动控制功能,利用MPI网将几台机组联合控制起来。
  整个系统由PLC(CPU226、CPU216)、PC机、操作面板(OP3)、智能电量检测仪表、调制解调器(MODEM)组成。其中,上位机可以监视机组的运行状态,包括成组显示、开关量输出显示、趋势曲线显示、模拟量输入显示、工艺流程图显示,可以根据机组运行状态来发布相关的控制命令。下位机应用了PLC,软件选择M340STEP7Microwin32,可以实现各类机组的开关量控制、数据通信以及实时数据采集的功能需求。此外,采用触摸屏或者OP3来完成模拟量显示、开关量输入显示、开关导叶、参数设置操作功能,利用MODEM来查询现场,操作人员只要借助网络,即可随时观察系统运行状态。
  3软件设计与通信实现
  3.1系统软件设计
  上位机可以接受数据,并进行处理,完成数据储存、报表打印等工作,利用Windows平台中的VB软件来变成,利用多线程技术、消息管理技术调用起系统函数,数据库应用了传统的BDE引擎,网络通信基于TCO/IP协议。在PC机软件设计上,采用下载器来下载并存储PC程序,系统人机界面应用了FXDUWIN编写法,该种软件可以及时反馈并处理机组自动化元件信息、机组轴承温度信号。
  其中,PLC系统肩负着开关控制、复位控制、重启等重要任务。在开关控制方面,在系统接收到指令之后,即可判断系统的运行状态,发出控制状态;在初始化方面,可以完成对定时器、继电器以及存储器的初始化处理;在复位控制上,可以监控设备工作状态,及时向PC反馈。
  3.2通信实现
  M340CPU具有多协议通信能力,网络支持多个协议,如PPI协议、MPI协议、PROFIBUS协议,这都可以利用令牌环网来实现,具有一个偶校验位、起始位和停止位、通信帧由起始字符与结束字符组成,只要波特率吻合,那么协议可以在一个网络中运行,相互之间不会产生影响。在数据的传送上,使用M340PPI、MPI令牌来传送,在水电站系统中,对于运行的实时性有着严格要求,只要具备初始化通讯权利,即可发出信息,对于PPI令牌传送网络,需要合理利用令牌循环时间。对于6站逻辑环,如果每一个令牌都发送双字值信息,那么需要花费1s的循环时间,如果站数或者字节数增加,都会延长循环时间。
  在M340网络之中,循环时间可以根据令牌时间相加来计算,在PLC方面,可以利用MPI口与上位机进行通信,在上位机中安装ISA卡,使用Delphi编写程序,MPI可以为主/从通信或者主/主通信,而M340采用的是非公用连接。因此,每个CPU只要支持4个连接,即可满足运行需求。利用PLC通信,上位机可以随时监测机组运行状态,对各项数据进行综合分析,并发出相关的控制指令。
  PLC与电量测量仪表采用自由口通信形式,PLC与MODEM通信采用RS485/232标准。自由口通信主要借助用户程序控制M340CPU通信口的操作模式,從而保证多种智能设备的有效连接。PLC定时读取电量测量仪表的电量信号,仪表会将数据以打包的方式传送给PLC系统。PLC接收完成后调用PC发送子程序,将PLC采集到的现场状态信号和相应的控制信息向PC机发送。在有报警信号产生时,自动调用拨号报警子程序,加强通讯的可靠性。
  4水电站综合自动化中存在的不足与解决方法
  4.1水电站综合自动化中存在的不足
  其一是环境问题。在工程建设中,自然水文环境发生了较大改变,其对水中的鱼类、水生物和河口上下游等均产生了较大影响。土地利用的过程中对原有的文物古迹也产生了较大的影响,对防洪、灌溉和旅游等多项设施均造成了较大的破坏。其二是技术发展不平衡。现阶段,很多发电综合自动化应用中片面重视自动化运行的控制,而对人事和财务等诸多方面均没有高度关注。
  4.2水电站综合自动化的优化措施
  首先要建立科学的综合信息采集系统,以原有的信息采集设施为基础,创建信息综合采集系统,从而有效提高采集内容的时效性及实用性。按照业务需要改进原有的系统,创建综合信息采集体系,将区级与镇级水利机构内部较为分散的信息进行整合与处理,从而建立相对完善的管理方法,增强信息维护的有效性和一致性。
  其次构建相对较为完善的水利信息网。以原有的防汛指挥设施为基础,建立多级信息传输网,水利局对省和各区的水利信息传输网进行科学和统一的规划,同时在这一过程中还要实施网络化管理。
  最后由各区对内部的水利信息传输网完成建设工作,从而保证多个节点以及各级信息均可实现实时通讯,提高水电站综合自动化的有效性,强化智能化和集成化的效果,进而充分展现出系统的目标分析、状态分析、故障维护和决策分析等多个功能。
  5结语
  总而言之,在水电站运行的过程中合理应用PLC系统后,水电站的综合自动化水平得以显著提升,保证了系统的安全与平稳运行,而且工作效率也得到了较大改善,最终有效促进了电站无人值班工作的顺利开展。
  参考文献:
  [1]王春泉.PLC应用于水电站综合自动化中的措施[J].山东工业技术,2017(5)
  (作者单位:广西桂东电力股份有限公司合面狮水力发电厂)
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