论文部分内容阅读
摘要:太平哨水电站位于辽宁省宽甸县境内,是浑江流域的一座引水式电站,其调压井快速门控制系统自投入运行以来,虽经过几次改造,但控制回路仍为各种继电器形成控制回路,故障率越来越高,为确保设备的安全稳定运行,文章对调压井闸门控制系统改造进行分析。
关键词:PLC;太平哨水电站;快速门控制
中图分类号:TP332.3 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2009)12-0063-01
1引 言
太平哨水电站位于辽宁省宽甸县境内,是浑江流域的一座引水式电站,其调压井快速门控制系统自投入运行以来,虽经过几次改造,但控制回路仍为各种继电器形成控制回路,故障率越来越高,为确保设备的安全稳定运行,对调压井闸门控制系统改造势在必行。
2改造方案
根据我厂对所改造项目的技术要求,采用PLC建立控制系统,与主厂机组计算机监控系统通过MB+网通讯,建立一个现地LCU,完成对工艺对象的数据采集、显示和程序控制。PLC产品选用美国MODICON公司PLC,将现场安装的各在线仪表,如闸门位置传感器、油缸压力变送器测得的现场信号送到PLC,PLC将数据经过转化后送至上位机,这样,运行人员通过主厂中控室上位机调压井闸门控制系统画面可以非常直观地观测到现场系统的运行情况,为系统的运行提供了实时准确的参考数据。同时,也可在上位机对闸门、油泵等设备进行远方自动操作,从而实现了本系统的远程控制。在本地,PLC可以根据现场的各种连锁信号实现自动控制。
3改造过程
3.1系统硬件配置
可编程逻辑控制系统采用SCHNEIDER (施耐德) Modicon°TSX°Compact。它具有两个串行通讯口,可以外接编程器或电脑方便PLC调试和程序编写,一个MB+通讯口,可以与MB+网通讯。根据现场I/O点量,控制系统还配置开关量输入模块 (BDEP216) 两块,开关量输出模块 (BDAP216N) 一块,开关量输出模块 (BDAP208) 两块,模拟量输入模块 (BADU-205) 三块。
3.2系统软件配置
系统软件采用施耐德公司Modicon°Quantum°PLC专用编程工具Concept°V2.5。根据控制系统原理图,先将各个开关量和模拟量的输入输出点赋予一个相应的地址,表1为控制系统I/O地址分配,从此表可以清楚地看到各信号在硬件中的位置和相应的地址,各个信号赋予地址后,即可在编程软件中根据控制系统所需实现的功能,自如地开始编程了。
3.3现场施工
①新控制柜安装。本次改造将原来控制柜全部拆掉,安裝上新的控制柜。新盘必须与接地导轨进行焊接处理,保证可靠接地。新盘内部控制接线由厂家按照技术要求进行,外部来线与新盘的连接由我方完成。此次布线进行了合理规划,屏蔽电缆和动力电缆走不同的电缆槽盒。
接线工作完成后,根据新的图纸,需用万用表在系统不带电的情况下进行各接点的传动试验,只有当控制回路按照图纸确认接线无误后,才允许给系统上电调试。
②油泵电机软启动器安装。调压井闸门控制系统控制两台15 kW/380 V油泵电机,经调研选用ABB的PST系列软启动器,根据电机额定功率,选用软启动器型号为PST30。它具有先进的电机保护功能,可通过三种方式控制软启动器:端子输入控制;键盘控制(本地);现场总线控制。
控制器更换完毕后,进行上电手动试验及控制器整定值调整,设置额定电流、电机启停方式和电机保护定值。
③油管压力变送器、压力电接点表安装。安装油管压力变送器5块,压力电接点4块,安装要求布线合理,仪器便于安装、拆卸,密封不漏油。压力变送器输出为4～20MA模拟量,经PLC转化后用于油管压力状态监视和报警,压力电接点输出值经整定用于PLC油泵的起停控制和压力报警。
④闸门位置传感器安装。4台快速闸门位置传感器采用哈尔滨金星电子公司的绝对式闸门位移采集控制器,新控制器采用竖立式安装,出绳口向下,保证钢丝绳与闸门垂直同方向呈一直线。
编码器输出4～20MA的闸门位移模拟量信号进入PLC模拟量模块,另外编码器还具有4对开关量继电器接点输出,经参数整定输出3对接点,进入PLC开关量模块,用于PLC编程,信号分别为闸门全开、全关和下降。
3.5PLC自动控制实现
①油泵自动轮流启/停控制。油泵自动轮流启/停控制部分以PLC作为系统控制核心,以1-4F闸门油管压力电接点表接点输出为例详细阐述两台压油泵轮流循环启动/停止PLC控制原理。
每台渗压油泵都有三种工作方式,即自动方式、切除、手动启动(本地控制)。
在自动方式下,两台压油泵分为主用泵、备用泵。当1-4F闸门压力电接点表油压降低(K2)接点输出,则主用泵启动补压;当油管压力电接点表油压升高(K3)接点输出时,自动停泵;当油管压力电接点表油压过低(K1)接点输出时,则备用泵也启动,2台水泵同时工作;当油管压力电接点表油压过高(K4)接点输出时,自动停泵。
每台泵通过ABB软启动器运行输出接点和延时,将当前的主用泵变为备用泵、备用泵则变为主用泵,当一台泵出现故障,另一台泵自动变为当前泵。2台油泵泵轮流循环启动/停止,可以提高油泵泵的使用寿命。当压油泵为切除方式时,压油泵就会退出启/停控制,不参与工作。当切除一台泵时,另一台泵为单泵运行方式。压油泵手动启/停控制,通过ABB软启动器面板本地控制方式,操作结束后,必须从本地控制方式菜单中退出,PLC才能进行远方控制。
②手/自动提、落门控制。自动提门的流程为:PLC接到相应闸门的提门令,关闭相应快速门落门电磁阀,启动油泵补压提小门,当闸门行程超过2000mm或闸门压力过高报警,停泵蜗壳冲水,PLC通过MB+网读取相应机组蜗壳压力,当蜗壳压力超过0.35MPa时,冲水完毕PLC启动油泵提大门至全开,停止油泵自动提门结束。
自动落门控制作为发电机组的三级保护,当相应机组三级保护动作时,PLC操作相应快速门落门电磁阀,快速排压落门,此时PLC不启动油泵。手动落门控制具有现地(本盘落门按钮)和远方操作方式(中控室落门按钮),直接操作相应快速门落门电磁阀,快速排压落门。
4结 语
调压井闸门控制系统经过上述改造以后,其工作的可靠性大大提高,经实验调压井PLC自动控制回路能够准确反映快速闸门的各种信息及状态,能够实现设计要求的各种功能。这些设备工作的可靠性大大提高。为实现无人值班、少人职守创造了条件。
参考文献:
[1] 方辉钦.现代水电厂计算机监控系统技术与试验[M].北京: 中国电力出版社,2004.
[2] 余振海.青溪水电厂二号低压气机控制系统的改造[J].水 电厂自动化,2002,(6).
关键词:PLC;太平哨水电站;快速门控制
中图分类号:TP332.3 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2009)12-0063-01
1引 言
太平哨水电站位于辽宁省宽甸县境内,是浑江流域的一座引水式电站,其调压井快速门控制系统自投入运行以来,虽经过几次改造,但控制回路仍为各种继电器形成控制回路,故障率越来越高,为确保设备的安全稳定运行,对调压井闸门控制系统改造势在必行。
2改造方案
根据我厂对所改造项目的技术要求,采用PLC建立控制系统,与主厂机组计算机监控系统通过MB+网通讯,建立一个现地LCU,完成对工艺对象的数据采集、显示和程序控制。PLC产品选用美国MODICON公司PLC,将现场安装的各在线仪表,如闸门位置传感器、油缸压力变送器测得的现场信号送到PLC,PLC将数据经过转化后送至上位机,这样,运行人员通过主厂中控室上位机调压井闸门控制系统画面可以非常直观地观测到现场系统的运行情况,为系统的运行提供了实时准确的参考数据。同时,也可在上位机对闸门、油泵等设备进行远方自动操作,从而实现了本系统的远程控制。在本地,PLC可以根据现场的各种连锁信号实现自动控制。
3改造过程
3.1系统硬件配置
可编程逻辑控制系统采用SCHNEIDER (施耐德) Modicon°TSX°Compact。它具有两个串行通讯口,可以外接编程器或电脑方便PLC调试和程序编写,一个MB+通讯口,可以与MB+网通讯。根据现场I/O点量,控制系统还配置开关量输入模块 (BDEP216) 两块,开关量输出模块 (BDAP216N) 一块,开关量输出模块 (BDAP208) 两块,模拟量输入模块 (BADU-205) 三块。
3.2系统软件配置
系统软件采用施耐德公司Modicon°Quantum°PLC专用编程工具Concept°V2.5。根据控制系统原理图,先将各个开关量和模拟量的输入输出点赋予一个相应的地址,表1为控制系统I/O地址分配,从此表可以清楚地看到各信号在硬件中的位置和相应的地址,各个信号赋予地址后,即可在编程软件中根据控制系统所需实现的功能,自如地开始编程了。
3.3现场施工
①新控制柜安装。本次改造将原来控制柜全部拆掉,安裝上新的控制柜。新盘必须与接地导轨进行焊接处理,保证可靠接地。新盘内部控制接线由厂家按照技术要求进行,外部来线与新盘的连接由我方完成。此次布线进行了合理规划,屏蔽电缆和动力电缆走不同的电缆槽盒。
接线工作完成后,根据新的图纸,需用万用表在系统不带电的情况下进行各接点的传动试验,只有当控制回路按照图纸确认接线无误后,才允许给系统上电调试。
②油泵电机软启动器安装。调压井闸门控制系统控制两台15 kW/380 V油泵电机,经调研选用ABB的PST系列软启动器,根据电机额定功率,选用软启动器型号为PST30。它具有先进的电机保护功能,可通过三种方式控制软启动器:端子输入控制;键盘控制(本地);现场总线控制。
控制器更换完毕后,进行上电手动试验及控制器整定值调整,设置额定电流、电机启停方式和电机保护定值。
③油管压力变送器、压力电接点表安装。安装油管压力变送器5块,压力电接点4块,安装要求布线合理,仪器便于安装、拆卸,密封不漏油。压力变送器输出为4～20MA模拟量,经PLC转化后用于油管压力状态监视和报警,压力电接点输出值经整定用于PLC油泵的起停控制和压力报警。
④闸门位置传感器安装。4台快速闸门位置传感器采用哈尔滨金星电子公司的绝对式闸门位移采集控制器,新控制器采用竖立式安装,出绳口向下,保证钢丝绳与闸门垂直同方向呈一直线。
编码器输出4～20MA的闸门位移模拟量信号进入PLC模拟量模块,另外编码器还具有4对开关量继电器接点输出,经参数整定输出3对接点,进入PLC开关量模块,用于PLC编程,信号分别为闸门全开、全关和下降。
3.5PLC自动控制实现
①油泵自动轮流启/停控制。油泵自动轮流启/停控制部分以PLC作为系统控制核心,以1-4F闸门油管压力电接点表接点输出为例详细阐述两台压油泵轮流循环启动/停止PLC控制原理。
每台渗压油泵都有三种工作方式,即自动方式、切除、手动启动(本地控制)。
在自动方式下,两台压油泵分为主用泵、备用泵。当1-4F闸门压力电接点表油压降低(K2)接点输出,则主用泵启动补压;当油管压力电接点表油压升高(K3)接点输出时,自动停泵;当油管压力电接点表油压过低(K1)接点输出时,则备用泵也启动,2台水泵同时工作;当油管压力电接点表油压过高(K4)接点输出时,自动停泵。
每台泵通过ABB软启动器运行输出接点和延时,将当前的主用泵变为备用泵、备用泵则变为主用泵,当一台泵出现故障,另一台泵自动变为当前泵。2台油泵泵轮流循环启动/停止,可以提高油泵泵的使用寿命。当压油泵为切除方式时,压油泵就会退出启/停控制,不参与工作。当切除一台泵时,另一台泵为单泵运行方式。压油泵手动启/停控制,通过ABB软启动器面板本地控制方式,操作结束后,必须从本地控制方式菜单中退出,PLC才能进行远方控制。
②手/自动提、落门控制。自动提门的流程为:PLC接到相应闸门的提门令,关闭相应快速门落门电磁阀,启动油泵补压提小门,当闸门行程超过2000mm或闸门压力过高报警,停泵蜗壳冲水,PLC通过MB+网读取相应机组蜗壳压力,当蜗壳压力超过0.35MPa时,冲水完毕PLC启动油泵提大门至全开,停止油泵自动提门结束。
自动落门控制作为发电机组的三级保护,当相应机组三级保护动作时,PLC操作相应快速门落门电磁阀,快速排压落门,此时PLC不启动油泵。手动落门控制具有现地(本盘落门按钮)和远方操作方式(中控室落门按钮),直接操作相应快速门落门电磁阀,快速排压落门。
4结 语
调压井闸门控制系统经过上述改造以后,其工作的可靠性大大提高,经实验调压井PLC自动控制回路能够准确反映快速闸门的各种信息及状态,能够实现设计要求的各种功能。这些设备工作的可靠性大大提高。为实现无人值班、少人职守创造了条件。
参考文献:
[1] 方辉钦.现代水电厂计算机监控系统技术与试验[M].北京: 中国电力出版社,2004.
[2] 余振海.青溪水电厂二号低压气机控制系统的改造[J].水 电厂自动化,2002,(6).