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應(yīng)用設(shè)計

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SIEMENS PLC在水電廠(站)應(yīng)用與編程

SIEMENS PLC在水電廠(站)應(yīng)用與編程

1. 水電廠(站)順序控制
  水電廠(站)的自動操作包括水輪發(fā)電機組各種工況轉(zhuǎn)化、調(diào)整和全廠的公用設(shè)備進行的自動化控制。這類控制在自動控制范疇內(nèi)屬于順序控制系統(tǒng),每個控制順序都是按照生產(chǎn)流程的要求及生產(chǎn)設(shè)備的特點來設(shè)定的。
根據(jù)操作對象可分為:
  1.1 機組自動操作:要求以一個脈沖自動按預定的順序完成下列操作,即開機發(fā)電、卸載停機、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相、調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電、開機調(diào)相、調(diào)相轉(zhuǎn)停機、發(fā)電轉(zhuǎn)抽水、抽水轉(zhuǎn)發(fā)電等等,其操作對象包括機水輪發(fā)電組及調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)、制動裝置等附設(shè)設(shè)備。
  1.2 水電廠站公共設(shè)備的自動操作:包括油壓裝置等壓油排油系統(tǒng)、技術(shù)供水與排水系統(tǒng)、高低壓壓縮空氣系統(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,選線控制時還包括同期并網(wǎng)裝置。
  1.3 水工建筑物設(shè)備的自動操作:這包括溢洪閘門的操作、引水式水電廠站首部樞紐取水口閘門的操作、主閥球閥及其它液牙閥門的操作等。
  1.4 全廠性操作:如報警信號系統(tǒng)、遠動通訊系統(tǒng)、開關(guān)站設(shè)備的操作等。
對水電廠(站)自動操作的總要求是運行可靠、維護方便、經(jīng)濟合理。

2. PLC在水電廠(站)順序控制中的應(yīng)用
  順序控制是指生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)過程根據(jù)工藝要求按照邏輯運算、順序操作,定時和計數(shù)等規(guī)則,通過預先編制的程序,在現(xiàn)場輸入信號作用下,使執(zhí)行機構(gòu)按預定程序動作,實現(xiàn)以開關(guān)量為主的自動控制。水電廠站順序控制當然也不例外。其輸入主要是一些按鈕、按點、行程開關(guān)、限位開關(guān)、動斷觸點等開關(guān)量為主的控制信號。輸出為繼電器、電磁閥等驅(qū)動元件。內(nèi)部控制部分有定時器、計數(shù)器、中間繼電器等器件,以及許多常開、常閉觸點。傳統(tǒng)的水電廠站順序控制是由繼電器控制屏來實現(xiàn)的。由于設(shè)備體積大、動作速度慢、接線復雜,通用性、靈活性較差,維護工作量大,維修也相當困難,特別是可靠性差,沒有計算和存儲功能,與水電廠站的其它計算機控制系統(tǒng)聯(lián)接需要許多接口設(shè)備,而PLC(Programmable Logic Controller)控制系統(tǒng)克服繼電器控制的弱點,把計算機技術(shù)與繼電器控制技術(shù)有機地結(jié)合起來,為工業(yè)自動化提供了幾乎完美的現(xiàn)代化控制裝置,主要表現(xiàn)在:
  2,1 PLC是繼電器、接觸器、順序控制器以及由中、小規(guī)模集成電路及其它電氣元件的復雜控制系統(tǒng)裝置上發(fā)展起來的一種新型控制器,它采用了微電腦技術(shù)即大規(guī)模的集成電路,取代了以往靠硬線布線的邏輯控制電路,具有成本低、功耗小、體積小、重量輕等優(yōu)點。
  2.2 PLC及其有關(guān)設(shè)備都按易于與工業(yè)控制器系統(tǒng)聯(lián)成一個整體,易于擴充功能,其接口簡單、線路工作量小,能運行于惡劣的工業(yè)環(huán)境,故障率低、可靠性好、抗電氣干擾能力強,不需要空調(diào)和UPS,維護方便。
  2.3 PLC采用掃描式工作方式,適于處理順序控制。
  2.4 水電廠站的順序控制系統(tǒng)流程復雜,用常規(guī)繼電器硬接線控制方式往往系統(tǒng)規(guī)模龐大、維護困難、查找故障麻煩;采用PLC控制后,不僅高可靠,而且易于在線或離線修改控制系統(tǒng),無需改動硬件。

3. 水電廠(站)生產(chǎn)控制程序設(shè)計
  在遵循滿足要求、安全可靠、經(jīng)濟實用、適應(yīng)發(fā)展等原則完成系統(tǒng)設(shè)計后編制程序時,首先要根據(jù)整個生產(chǎn)控制過程的要求把程序分塊,其次是合理利用指令,嚴格注意信號名稱定義,利用各種方法正確地編寫各個程序塊的程序。然后經(jīng)過單元調(diào)試、軟硬件聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)總調(diào),對程序進行修改,經(jīng)過一定時間運行考驗,方可投入實際現(xiàn)場工作。分塊結(jié)構(gòu)的程序是根據(jù)工程的特點,把一個控制工程分成多個比較簡單的、規(guī)模較小的控制任務(wù)。可以把這些控制任務(wù)分配給一個子程序塊。在子程序中編制具體任務(wù)的控制程序,最后由主程序調(diào)用的方式把整個控制程序統(tǒng)管起來。以水輪發(fā)電機組自動操作為例,首先考慮整個程序分成開機發(fā)電、開機發(fā)電、卸載停機、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相、調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電、開機調(diào)相、調(diào)相轉(zhuǎn)停機、發(fā)電轉(zhuǎn)抽水、抽水轉(zhuǎn)發(fā)電、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相、調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電、開機調(diào)相、調(diào)相轉(zhuǎn)停機、發(fā)電轉(zhuǎn)抽水、抽水轉(zhuǎn)發(fā)電等八塊,再來看看卸載停機子程序塊的編程。下面先給出水輪發(fā)電機組卸載停機主要過程(客觀規(guī)律)流程框圖:


圖 水輪發(fā)電機組卸載停機主要過程(客觀規(guī)律)流程框圖
  繪制輸入輸出電路圖后,PLC輸入輸出地址分配同志們自己規(guī)定一下就行了,這里略去。下面給出本子程序用到的內(nèi)存變量地址分配對應(yīng)表:


  考慮構(gòu)成微機—PLC—PLC網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)在可以得出水輪發(fā)電機組卸載停機子程序(采用西門子S7-200指令)了,它構(gòu)成SBR_2:
LD I1.0
O Q7.1
LDN T101
A Q1.0
AN Q0.0
OLD
= Q1.0
A I7.0
AN Q3.7
AN I6.3
= Q0.7
LD Q1.0
NOT
= Q1.7
LD Q1.0
AN Q3.7
AN I6.2
LD Q7.1
AN Q2.4
OLD
= Q1.2
LD I3.7
= Q3.7
LDN Q3.7
A Q1.0
AN Q2.4
A I4.2
= Q4.1
LD Q1.0
AN Q2.4
LD Q2.0
AN Q0.0
OLD
A I5.3
= Q5.1
LD I1.7
AN I4.0
TON T101, 900
LDN T101
= Q1.6
  現(xiàn)場調(diào)試是整個控制系統(tǒng)完成的重要環(huán)節(jié),通過現(xiàn)場調(diào)試去發(fā)現(xiàn)控制回路和控制程序不能滿足系統(tǒng)要求之處;發(fā)現(xiàn)控制電路和控制程序矛盾之處;測試調(diào)整以適應(yīng)控制系統(tǒng)的要求。

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