PLC在模擬電站水輪機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)

1 引言
本文以混流式機(jī)組為例，機(jī)組配用T-100型調(diào)速器，簡要說明用PLC實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)組自動(dòng)控制的過程。在國內(nèi)，小水電綜合自動(dòng)化正日益得到重視，因?yàn)閭鹘y(tǒng)落后的控制方式使每個(gè)小水電都不得不依靠值班人員在現(xiàn)場運(yùn)行，不僅浪費(fèi)人力物力資源,而且不利于小水電的大量開發(fā)。本控制裝置是專門為中小型水輪發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制而設(shè)計(jì)的。這一系統(tǒng)充分考慮了我國目前小型水電站操作的特點(diǎn)，替代原繼電接觸器控制系統(tǒng)，已在我院模擬電站運(yùn)行良好。

2 設(shè)備工藝特點(diǎn)及控制要求
2.1 電站的自動(dòng)控制工程內(nèi)容
(1) 發(fā)出命令脈沖以后，機(jī)組的起動(dòng)、并網(wǎng)、調(diào)節(jié)負(fù)荷、停機(jī)，發(fā)電轉(zhuǎn)為調(diào)相運(yùn)行及調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電運(yùn)行等操作，都需自動(dòng)完成;
(2) 能自動(dòng)保持機(jī)組的正常工作條件，如速度調(diào)整和勵(lì)磁調(diào)整，軸承的潤滑和冷卻，調(diào)相的壓水等等;
(3) 水輪機(jī)前閘門及機(jī)組附屬設(shè)備和公共設(shè)備的自動(dòng)操作;
(4) 機(jī)組發(fā)生事故時(shí)，自動(dòng)停機(jī)并將機(jī)組從系統(tǒng)中切除;當(dāng)機(jī)組發(fā)生不正常狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并采取預(yù)定的措施以恢復(fù)正常工作。
2.2 機(jī)組控制流程
機(jī)組的自動(dòng)控制包括機(jī)組潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)及調(diào)相壓水系統(tǒng)的自動(dòng)控制，機(jī)組的啟動(dòng)、停機(jī)，機(jī)組由調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電、由發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相等工況的轉(zhuǎn)換，機(jī)組的保護(hù)與信號(hào)等。
下面分別給出機(jī)組起動(dòng)、停止、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相操作程序框圖，如圖1、2、3所示。

圖1 機(jī)組起動(dòng)操作程序框圖

圖2 機(jī)組正常停機(jī)操作程序流程圖

圖3 機(jī)組由發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相操作程序流程圖3.1 硬件設(shè)計(jì)
(1) 輸入和輸出點(diǎn)分配及輔助繼電器M的安排見附表所示。

附表 輸入和輸出點(diǎn)分配及主要輔助繼電器M的安排表

根據(jù)I/O的使用點(diǎn)數(shù)，并考慮將來的發(fā)展需要，確定采用三菱FX2N-128MR型PLC。
(2) PLC接線圖
對(duì)于PLC接線，見圖4。PLC的輸入點(diǎn)一律用常開觸頭，負(fù)載統(tǒng)一采用110V直流電源。調(diào)相水位信號(hào)裝置41DSX及導(dǎo)水葉剪斷銷信號(hào)裝置41JDX需另接220V交流電源(此部分電路略)，將其接點(diǎn)接入PLC的輸入點(diǎn)。取消頻差繼電器CLJ的比較回路，其接點(diǎn)用開關(guān)模擬替代。

圖4 PLC接線圖

3.2 程序設(shè)計(jì)
梯形圖程序如圖5所示。

圖5 梯形圖(a)

圖5 梯形圖(b)

圖5 梯形圖(c)

4 結(jié)束語
PLC用于模擬小型水電站水輪機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行以來，其性能比原來的繼電接觸器式控制優(yōu)越得多。同時(shí)由于操作方便，安全可靠，各種信號(hào)顯示直觀，故障率大大降低，幾乎實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)零故障。該裝置有良好的開拓市場。