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摘要：针对现代化水电厂少人值班的现状，阐述了可编程控制器在检修排水泵自动控制系统中的应用。此方法可供其他水电厂在机组大修期间采用,具有一定的推广价值。
关键词：水电厂检修控制系统 自动化
中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：
前言
尾水闸门漏水是大多数水电厂存在的问题，所以，在机组检修的过程中，检修排水泵不但要在检修开始时排空尾水管内的水，而且要在检修过程中不断排除尾水闸门漏水，以保证尾水管内作业的安全。在初始设计中，检修排水泵是手动控制,这就要求运行值班人员要定时启动检修排水泵排水。大修期间各种操作频繁,又要保证其他设备安全稳定运行，在目前水电厂少人值班的情况下，这一额外的工作给运行工作带来很大压力。在不增加投资的情况下，实现检修排水泵自动排水，能有效地解决这个问题。
一、系统控制功能要求
1、系统性能特点
①本系统完全按照给排水系统的工作原理进行设计，符合水电厂生产实际。
②能够可靠地根据水位的变化，实现水泵的自动启动和停止。
③具有远方的监控功能，自动化程度高，符合“无人值班”现代化水电厂的需要。
④检修排水泵的系统运行状态可以通过网络传送到计算机监控系统，加强了运行的监控功能能。
⑤采用软件逻辑控制，减少了电气接线，可靠性好，减少了检修和维护工作量。
2、控制功能
控制功能是指自动根据泵站当时的运行状态，按照给定的控制模型或者控制规律对变电所的变压器、主机机组的启停、泵站辅助设备、节制闸等水工建筑物进行自动控制。为了保证控制方式的灵活性，主要设备的控制有自动控制、手动控制和实验三种方式可以切换。系统的主要控制有：① 变电所的主变压器、站用变压器、电容器等的控制②主机机组的控制
③泵站辅机设备如供水泵、排水泵、供油系统、压缩空气④系统等的控制⑤励磁设备的自动调节与控制。
上下游闸门、水利枢纽中的节制闸的控制。在上述控制均安全可靠时，可以实现远距离的调度和控制。
3、水位控制的线路安装
根据新购潜水泵的使用要求及特点，组织有关技术人员认真研究分析，提出水位控制线路改造的建议改变过去人工手动开泵排水、人工手动停泵的检修排水方法。由于检修排水井是密封井，在手动排水过程中，不易掌握水位变化情况，并且各闸门止水情况不同，也不易控制各水轮机组内检修排水的时间长短，所以，往往造成井水有时间排到抽空水位，但泵一直转着，时间长了，不但水泵内橡胶皮套磨损，固定泵轴的轴承体内橡胶轴套也磨损，轴承体损坏就起不到泵周定心作用，致使增加水泵大修次数，同时也浪费了大量的电费。
二、控制系统的组成
控制系统由电气控制回路、可编程控制器部分和现地信号部分等几部分组成。
1、电气控制回路
电气控制回路中电源采用三相四线制接线，由空气开关ZK和变频器构成供电回路。变频器能够根据水泵的运行工况，实现无级变频调速，具有过电压、过电流、相间短路等多种保护功能，并且效率高，能够节省电能。电气控制回路如图1所示。
图1
2、可编程控制器
可编程控制器采用MODICON 984系列的控制器,包括主机B984-685、开关量输入模块B827-032、开关量输出模块B840-108、模拟量输入模块B875-111。可编程控制器信号输入部分由开关量和模拟量组成。开关量输入信号包括手动/自动控制方式、水泵润滑水示流信号、变频器启动/停止/故障信号。模拟量输入信号由变送器把集水井水位采集上来。开关量输出部分：可编程控制器通过开关量输出模块将变频器启停信号接入变频器，将投润滑水信号接入电磁阀。主机B984-685的功能主要是存储程序，完成控制，利用MB+网络将数据和状态信息送到中央控制室监控系统上。可编程控制部分的硬件组成如图2所示。
圖2
3、现地控制指示
现地信号指示部分由交流电压继电器J1、限流电阻R1、R2，运行指示灯HD，停止指示LD、故障指示灯HD和现地的启动、停止按钮构成,实现现地启停指示。
三、控制系统的应用和使用方法
检修排水泵的控制方式有手动控制方式和自动控制方式。
1、自动方式。当检修泵屏面上的切换开关切至“自动”位置时，检修排水泵处于自动控制状态，PLC通过实时读取检修集水井水位值，当水位达到启泵值时，通过开关量输出模块先启动润滑水电磁阀，投入润滑水，PLC接收到示流信号后，输出启动命令至变频器，启动检修排水泵,检修泵控制盘红灯HD亮；达到停泵水位时，自动关断润滑水，自动停泵，绿灯LD亮。通过PLC开关量输入模块采集变频器的状态信息送至上位机。
2、手动方式。当检修泵屏面上的切换开关切至“手动”位置时,检修排水泵处于手动控制状态,自动方式退出运行,可按动屏面板上的“启动”、“停止”钮实现现地手动控制。
四、控制系统软件设计
1、计算机集中控制系统设计
计算机是控制系统的中心，它的主要作用是对泵站运行的各种参数（水位、压力、流量、温度、转速等）进行采样，经过输入通道作必要的信号转换送入计算机，由计算机对采集到的数据按预定的控制规律加以迅速处理，处理结果经输出通道完成显示、记录、打印、或者按预定的计算机程序确定最优工况和最优运行方式，并且控制机构发出指令对泵站机组实施调节控制。这种系统对可靠性要求高。
2、PLC程序设计
对检修排水泵的自动控制，是由可编程控制器对所采集的开关量和模拟量数据进行运算和逻辑处理后，经开关量输出模块输出控制信号进行控制的，软件控制流程如图3所示
图3
五、结束语
在水电厂中，尾水闸门漏水是一个比较普遍的问题,机组检修过程中需手动启动检修泵排水这一问题在以前没有引起重视是因为运行值班人员较多，多出的这一额外工作并没有给运行工作造成很大的压力，但是随着水电厂“少人值班”(无人值守)的推广，一些类似的问题越来越引起重视。水电厂中渗漏排水泵均由PLC模块控制,而检修排水泵与渗漏排水泵的安装位置通常比较近，这就使利用渗漏排水泵PLC控制模块实现检修排水泵定时启动排水很容易实现，所以，这一方法可供各个存在尾水闸门漏水问题的水电厂借鉴使用，具有较高的推广价值。
参考文献：
〔1〕楼永仁、黄声先、李植鑫，水电站自动化，水利电力出版社，1995.
〔2〕张进秋，可编程控制器原理及应用实例[M].北京:机械工业出版社,2004.
〔3〕马震岳,等.电站机组及厂房振动研究与治理.中国水利水电出版社,2004.
〔4〕丁勇,郑金吾.基于PLC的泵机组控制[J].自动化仪表,2004,(2).
〔5〕孟刚,黎文安,邓建刚,等.三菱PLC在泵站自动控制中的应用[J].水科学与工程技术,2006,(1).
关键词：水电厂检修控制系统 自动化
中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：
前言
尾水闸门漏水是大多数水电厂存在的问题，所以，在机组检修的过程中，检修排水泵不但要在检修开始时排空尾水管内的水，而且要在检修过程中不断排除尾水闸门漏水，以保证尾水管内作业的安全。在初始设计中，检修排水泵是手动控制,这就要求运行值班人员要定时启动检修排水泵排水。大修期间各种操作频繁,又要保证其他设备安全稳定运行，在目前水电厂少人值班的情况下，这一额外的工作给运行工作带来很大压力。在不增加投资的情况下，实现检修排水泵自动排水，能有效地解决这个问题。
一、系统控制功能要求
1、系统性能特点
①本系统完全按照给排水系统的工作原理进行设计，符合水电厂生产实际。
②能够可靠地根据水位的变化，实现水泵的自动启动和停止。
③具有远方的监控功能，自动化程度高，符合“无人值班”现代化水电厂的需要。
④检修排水泵的系统运行状态可以通过网络传送到计算机监控系统，加强了运行的监控功能能。
⑤采用软件逻辑控制，减少了电气接线，可靠性好，减少了检修和维护工作量。
2、控制功能
控制功能是指自动根据泵站当时的运行状态，按照给定的控制模型或者控制规律对变电所的变压器、主机机组的启停、泵站辅助设备、节制闸等水工建筑物进行自动控制。为了保证控制方式的灵活性，主要设备的控制有自动控制、手动控制和实验三种方式可以切换。系统的主要控制有：① 变电所的主变压器、站用变压器、电容器等的控制②主机机组的控制
③泵站辅机设备如供水泵、排水泵、供油系统、压缩空气④系统等的控制⑤励磁设备的自动调节与控制。
上下游闸门、水利枢纽中的节制闸的控制。在上述控制均安全可靠时，可以实现远距离的调度和控制。
3、水位控制的线路安装
根据新购潜水泵的使用要求及特点，组织有关技术人员认真研究分析，提出水位控制线路改造的建议改变过去人工手动开泵排水、人工手动停泵的检修排水方法。由于检修排水井是密封井，在手动排水过程中，不易掌握水位变化情况，并且各闸门止水情况不同，也不易控制各水轮机组内检修排水的时间长短，所以，往往造成井水有时间排到抽空水位，但泵一直转着，时间长了，不但水泵内橡胶皮套磨损，固定泵轴的轴承体内橡胶轴套也磨损，轴承体损坏就起不到泵周定心作用，致使增加水泵大修次数，同时也浪费了大量的电费。
二、控制系统的组成
控制系统由电气控制回路、可编程控制器部分和现地信号部分等几部分组成。
1、电气控制回路
电气控制回路中电源采用三相四线制接线，由空气开关ZK和变频器构成供电回路。变频器能够根据水泵的运行工况，实现无级变频调速，具有过电压、过电流、相间短路等多种保护功能，并且效率高，能够节省电能。电气控制回路如图1所示。
图1
2、可编程控制器
可编程控制器采用MODICON 984系列的控制器,包括主机B984-685、开关量输入模块B827-032、开关量输出模块B840-108、模拟量输入模块B875-111。可编程控制器信号输入部分由开关量和模拟量组成。开关量输入信号包括手动/自动控制方式、水泵润滑水示流信号、变频器启动/停止/故障信号。模拟量输入信号由变送器把集水井水位采集上来。开关量输出部分：可编程控制器通过开关量输出模块将变频器启停信号接入变频器，将投润滑水信号接入电磁阀。主机B984-685的功能主要是存储程序，完成控制，利用MB+网络将数据和状态信息送到中央控制室监控系统上。可编程控制部分的硬件组成如图2所示。
圖2
3、现地控制指示
现地信号指示部分由交流电压继电器J1、限流电阻R1、R2，运行指示灯HD，停止指示LD、故障指示灯HD和现地的启动、停止按钮构成,实现现地启停指示。
三、控制系统的应用和使用方法
检修排水泵的控制方式有手动控制方式和自动控制方式。
1、自动方式。当检修泵屏面上的切换开关切至“自动”位置时，检修排水泵处于自动控制状态，PLC通过实时读取检修集水井水位值，当水位达到启泵值时，通过开关量输出模块先启动润滑水电磁阀，投入润滑水，PLC接收到示流信号后，输出启动命令至变频器，启动检修排水泵,检修泵控制盘红灯HD亮；达到停泵水位时，自动关断润滑水，自动停泵，绿灯LD亮。通过PLC开关量输入模块采集变频器的状态信息送至上位机。
2、手动方式。当检修泵屏面上的切换开关切至“手动”位置时,检修排水泵处于手动控制状态,自动方式退出运行,可按动屏面板上的“启动”、“停止”钮实现现地手动控制。
四、控制系统软件设计
1、计算机集中控制系统设计
计算机是控制系统的中心，它的主要作用是对泵站运行的各种参数（水位、压力、流量、温度、转速等）进行采样，经过输入通道作必要的信号转换送入计算机，由计算机对采集到的数据按预定的控制规律加以迅速处理，处理结果经输出通道完成显示、记录、打印、或者按预定的计算机程序确定最优工况和最优运行方式，并且控制机构发出指令对泵站机组实施调节控制。这种系统对可靠性要求高。
2、PLC程序设计
对检修排水泵的自动控制，是由可编程控制器对所采集的开关量和模拟量数据进行运算和逻辑处理后，经开关量输出模块输出控制信号进行控制的，软件控制流程如图3所示
图3
五、结束语
在水电厂中，尾水闸门漏水是一个比较普遍的问题,机组检修过程中需手动启动检修泵排水这一问题在以前没有引起重视是因为运行值班人员较多，多出的这一额外工作并没有给运行工作造成很大的压力，但是随着水电厂“少人值班”(无人值守)的推广，一些类似的问题越来越引起重视。水电厂中渗漏排水泵均由PLC模块控制,而检修排水泵与渗漏排水泵的安装位置通常比较近，这就使利用渗漏排水泵PLC控制模块实现检修排水泵定时启动排水很容易实现，所以，这一方法可供各个存在尾水闸门漏水问题的水电厂借鉴使用，具有较高的推广价值。
参考文献：
〔1〕楼永仁、黄声先、李植鑫，水电站自动化，水利电力出版社，1995.
〔2〕张进秋，可编程控制器原理及应用实例[M].北京:机械工业出版社,2004.
〔3〕马震岳,等.电站机组及厂房振动研究与治理.中国水利水电出版社,2004.
〔4〕丁勇,郑金吾.基于PLC的泵机组控制[J].自动化仪表,2004,(2).
〔5〕孟刚,黎文安,邓建刚,等.三菱PLC在泵站自动控制中的应用[J].水科学与工程技术,2006,(1).