PLC可编程控制器在水轮发电机组自动控制中的应用

摘 要：摘水轮发电机组用plc控制有很多优点，它主要通过软件控制，从而省去了硬件开发工作，外围电路很少，大大提高了系统的可靠性与抗干扰能力；由于它简单易行的可编程序功能，无须改变系统的外部硬件接线，便能改变系统的控制要求，使系统的“柔性”有了很大的提高。 一、概述

随着微电子技术的飞速的发展，带动了水电站水轮发电机组自动控制的高速发展。集成电路、印制电路板、可编程控逻辑器件等技术逐渐应用于智能仪器和自动化控制中。由于集成电路（ic）的系统芯片种类繁多，体积大，设计周期长，加工精度要求高，费用高；印制电路板（pcb）上元件之间连线的交叉、重叠，不仅工艺复杂，又导致连线的分布电容增大，加大了对前级电路的负载，增加了系统的干扰，同时焊接上的元件容易虚焊， pcb的多焊接点和双面布线的连接孔又导致系统的可靠性下降；而可编程控制器（plc）则是以微处理器为核心，综合了计算机技术、通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置，具有结构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、集成度高、易于编程、易于更换、使用方便等优点，近年来在水电站的自动控制、工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。

水电站水轮发电机组用plc控制有很多优点，它主要通过软件控制，从而省去了硬件开发工作，外围电路很少，许多的硬件会通过

软件编程来实现，大大提高了系统的可靠性与抗干扰能力；由于它简单易行的可编程序功能，无须改变系统的外部硬件接线，便能改变系统的控制要求，例如：可以省去许多的中间继电器、计数器、时间继电器等，使系统的“柔性”有了很大的提高。 二、主要设计功能及应用

水电站的种类，分为混流式机组、轴流转桨式机组、贯流式机组、抽水蓄能式机组、冲击式机组及泵站等，然而不论哪种机组，其贯穿中心的为控制系统，而控制系统现在又广泛应用plc进行集成控制。而plcl可以实现远方控制，这样就对提高水电站的自动化程度奠定了基础。因为水电站大多数都位于比较偏远的山区，这样采用plc可编程控制器进行设计对水电站实现无人值班、少人值班起到了至关重要的作用。

plc的种类繁多，从不同的品牌分有：施耐德的、有西门子的、有美国ab的、有日本欧姆龙的等等；而在每种不同品牌的plc的产品中，又根据输入和输出的端口数量，而分为小型、中型和大型的plc控制器。对于控制单一功能的控制箱，而输入和输出接口的数量不多，我们就可以选择小型的plc可编程控制器进行编程控制，而对于整个电站的系统控制这样输入喝输出的接口数量比较大的可控设备，我们就需要用更高等级、大型的plc逻辑控制器进行编程控制了。而plc可编程控制器的功能强大，应用便快捷，便于操作。

在水电站的水轮发电机组中，我们用到的plc控制器分别用到机

组自动化的控制、球阀自动化的控制、调速器控制系统的控制、以及外循环油泵的控制、漏油箱的控制、顶盖排水的控制、油压装置电气柜的控制等单个控制箱及柜子的控制等。大量应用到国内外的许多水电站的控制系统中，分别有重庆富金坝水电站贯流机组的整体机组的自动控制中、广西长洲水电站贯流机组的整体机组的自动控制中、缅甸水津水电站顶盖排水和漏油箱控制中、马里费鲁水电站贯流式机组整体的自动化控制中等；实践证明：应用plc可编程控制器进行水电站的自动化控制系统是安全的、可靠的、是方便的、灵活的、也是非常必要的。

机械功能：对于大型高端的处理器为例，有机架用来安装plc工作站所有的模块，包括电源、处理器、离散量i/o、模拟量i/o、专用模块等，模块的插拔方便简易可行；

电气功能：对于大型高端的处理器为例，他们具有总线连接功能，可以组成一个到多个plc站，机架之间通过总线扩展电缆互相连接在一起，远程总线连接属于电气系统，它们不会造成远程读取或控制i/o有任何损失。

水电站对于贯流机组而言，用plc控制器进行整体控制是非常实用和方便的。针对电站空间布局紧凑，安装调试方便等特点，用plc控制器进行整体控制，它能节省了许多控制柜体，许多的控制箱体，对调试和检修带来了极大的便利，它是通过软设计编程来实现水电站机组自动化的自动控制。对于早在2005年就已经发电的贯流机组重庆富金坝水电站，其机组自动化的控制就是通过施奈德的

modicon premium系列的plc控制器进行编程实现的；而贯流机组广西的长洲水电站就是通过施奈德的modicon quantum系列的plc控制器进行整体编程实现的；而贯流机组马里的费鲁水电站的就是通过西门子的s7-200系列的plc控制器进行整体编程实现的；而对于其他类型的机组，由于相对有空间布局，机组的安装和调试也相对的方便，就可以进行分立的控制箱体和控制柜体的plc控制器进行编程实现；例如：缅甸的水津水电站，其机组自动化的控制就是采用美国ab的plc控制器进行编程实现。

在发电过程中如果电站因为故障突然停电，没有备用的电源继续供电，很可能造成事故。在应急情况下，plc控制器自身有备用电源供电。 1.电路分析

根据所需的输入/输出点数选择plc机型

根据水电站自动化机组的控制要求，根据输入和输出点的数量，来选择所需plc可编程序控制器的输入模块和输出模块。系统的控制量基本上是开关量，当然也有模拟量，如温度和转速是模拟量，为了降低成本，可以通过检测电路把模拟量转换成开关量。这样可以选用不带模拟量输入的plc可编程序控制器。

再者根据电站的电源情况，选择plc可编程序控制器的电源、输入、输出电压等。 2.分配plc输入输出

根据自动化机组的控制要求和电气原理图，plc输入、输出信号

可以通过表格进行标注，将输入和输出进行逐一列表，这样就方便程序的运行和修改。 三、结论

将plc逻辑控制器用于控制水电站水轮发电机机组的自动化系统中，它提供了创造性的智能化的解决方案，并以精巧、简单、智能、灵巧、开放等特性专业致力于水电站的自动化的控制领域，简化了硬件安装，技术经济指标好，经过在不同水电站水轮发电机机组上自动化控制系统上使用，可以证明其可靠性高，而且程序稍作修改，就可以满足用户不同的控制要求，是值得广泛应用和推广的产品。 作者简介：刘玉梅 工作单位：哈尔滨电机厂有限责任公司控制事业部 毕业学校：哈尔滨工业大学。