基于PLC的水電站空壓機控制系統

　　摘要：空壓機系統是水電站的*設備，其工作過程并不復雜，但啟動和停車過程有嚴格的要求。隨著電子技術、軟件技術、控制技術的迅速發展，PLC（可編程邏輯控制器）也迅速發展，性能*，與原繼電器的控制電路相比具有較大優勢。PLC具有高可靠性、豐富的I/O接口模塊、模塊化結構、編程簡單易學、安裝維護方便等特點。隨著水電站自動化水平的不斷提高，有必要對空壓機工作過程采用PLC全自動控制，并在遠程操作室設置監控和報警裝置，以實現現場無人值守和遠程監控、報警。
　　
　　1、控制系統的總體要求
　　
　　水電站空壓機采用PLC自動控制系統應滿足如下要求：
　　
　　（1）控制系統電源為交直流在線式切換，以保證PLC數據處理和控制在異常情況時（電源切換）能可靠進行工作。
　　
　　（2）高低壓氣機PLC控制屏，以壓力反饋作為判據實現現地PLC自動啟停空壓機。
　　
　　（3）控制系統應配有I/O模塊、中央處理模塊、通信模塊、電源模塊、模擬量模塊等運行所需設備，全部模塊均為固態插入式標準化結構組件，應符合工業控制級以上標準。
　　
　　（4）必須滿足電廠現場運行條件，具有高穩定性和抗干擾性能。
　　
　　2、控制系統硬件設計
　　
　　2、1系統方案
　　
　　根據電站空氣壓縮設備的技術要求，設計的控制系統結構如圖l所示。　　
　　2、2控制系統的硬件配置
　　
　　（1）TSX3721CPU模塊。具有實時時鐘，帶20K字RAM、16K字備份FlashROM，允許增加應用存儲器容量，并可連接通訊模塊，I/O點數zui大可達248個。自帶一個顯示模塊，可將控制、診斷和維護PLC及其模塊所需的所有數據加以歸類總結和顯示，提供了一個簡單的人機界面。
　　
　　（2）TSXAEZ一802模擬量模塊。8個高精度多范圍電流通道，每個輸入可選擇0～20mA或4-20mA的輸入范圍。模塊使用穩態多路技術掃描輸入通道（普通或快速），以獲取數值12位A／D轉換。除了上述功能外，PLC處理器還可進行輸入溢出監控、測量值過濾。
　　
　　（3）TSXDMZ-28DT開關量模塊。16路開關量輸入，12路開關量輸出，供電電源24VDC。
　　
　　（4）傳感器。溫度傳感器提供4～20mA電流信號、量程范圍為0～120％。壓力傳感器采用MPM／MDM580系列電子式壓力傳感器，供電電源24VDC，提供輸出4～20mA電流信號，量程范圍為0～10MPa、0～1.0MPa。
　　
　　根據以上的模塊要求，PLC硬件配置如圖2所示。　　
　　2、3控制軟件的流程框圖
　　
　　PLC程序控制圖見圖3。　　
　　3、PLC控制系統軟件設計
　　
　　3、1控制策略
　　
　　（1）如圖1所示的氣罐壓力P1、P2、P3、P4，PLC控制系統按照壓力采集信號所處的壓力區間，自動啟動主備空壓機。
　　
　　（2）兩空壓機互為熱備用。
　　
　　（3）每臺空壓機累計工作30rain，啟動排污閥15S。
　　
　　（4）所有的啟停空壓機及異常信號送入中控室。
　　
　　（5）可在控制屏上選擇手動、自動、遠控三種控制方式。
　　
　　3、2PLC和中控室通訊數據表
　　
　　PLC和中控室通訊采用MB+網絡接口，表1列出了部分通訊數據表。　　
　　4、應用
　　
　　本文介紹的PLC空壓機控制系統已應用于Mollsadra水電站。Mollsadra水電站位于伊朗伊斯蘭共和國法爾斯省（Fars）境內的Kor河主要支流Tang-e-Boragh河上。空壓機控制系統包括兩臺高壓壓縮空氣系統和兩臺低壓壓縮空氣系統，均采用一主一備工作方式。水電站空壓機系統主要是為水電站調速器油壓裝置、工業及制動設備提供用氣。
　　
　　在此系統中，高壓空壓機的額定排氣量0.822／min、排氣壓力7．0MPa；低壓空壓機的額定排氣量2．8m。／min、排氣壓力0．8MPa；額定容積均為2m。。在設計中，P一6.3MPa、P2===6.4MPa、P3—6.5MPa、P4—6.8MPa、P5—6.9MPa、T一100℃。
　　
　　經過現場調試驗收，此設備已在現場運行1a多，運行可靠，對水電站的安全穩定運行起到了重要作用。
　　
　　5、結語
　　
　　a．PLC空壓機控制系統已成功應用于Moll—sadra水電站，運行安全可靠、智能化程度高，良好的實時調節可以克服由人為因素造成的調節滯后等不利因素，操作簡單、可實現無人值守。
　　
　　b．在系統實施過程中，還可引入故障檢測和故障診斷的處理程序，能夠提高系統的智能化程度，有利于進一步改善自控系統的有效性和可靠性。通過優化調度策略、軟件連鎖保護等自動控制功能模式的應用，有望將自動化水平提升到更高層次，可為確定空壓機設備狀態檢修點提供依據，并由此獲得更大的效益。