PLC在模擬電站水輪機組自動控制系統中的應用

1 引言

本文以混流式機組為例，機組配用T-100型調速器，簡要說明用PLC實現水輪機組自動控制的過程。在國內，小水電綜合自動化正日益得到重視，因為傳統落后的控制方式使每個小水電都不得不依靠值班人員在現場運行，不僅浪費人力物力資源,而且不利于小水電的大量開發。本控制裝置是專門為中小型水輪發電機組自動控制而設計的。這一系統充分考慮了我國目前小型水電站操作的特點，替代原繼電接觸器控制系統，已在我院模擬電站運行良好。

2 設備工藝特點及控制要求

2.1 電站的自動控制工程內容

(1) 發出命令脈沖以后，機組的起動、并網、調節負荷、停機，發電轉為調相運行及調相轉發電運行等操作，都需自動完成;
(2) 能自動保持機組的正常工作條件，如速度調整和勵磁調整，軸承的潤滑和冷卻，調相的壓水等等;
(3) 水輪機前閘門及機組附屬設備和公共設備的自動操作;
(4) 機組發生事故時，自動停機并將機組從系統中切除;當機組發生不正常狀態時，自動發出報警信號，并采取預定的措施以恢復正常工作。

2.2 機組控制流程

機組的自動控制包括機組潤滑系統、冷卻系統、制動系統及調相壓水系統的自動控制，機組的啟動、停機，機組由調相轉發電、由發電轉調相等工況的轉換，機組的保護與信號等。
下面分別給出機組起動、停止、發電轉調相操作程序框圖，如圖1、2、3所示。

圖1 機組起動操作程序框圖

圖2 機組正常停機操作程序流程圖

圖3 機組由發電轉調相操作程序流程圖3.1 硬件設計

(1) 輸入和輸出點分配及輔助繼電器M的安排見附表所示。

附表 輸入和輸出點分配及主要輔助繼電器M的安排表

根據I/O的使用點數，并考慮將來的發展需要，確定采用三菱FX2N-128MR型PLC。

(2) PLC接線圖

對于PLC接線，見圖4。PLC的輸入點一律用常開觸頭，負載統一采用110V直流電源。調相水位信號裝置41DSX及導水葉剪斷銷信號裝置41JDX需另接220V交流電源(此部分電路略)，將其接點接入PLC的輸入點。取消頻差繼電器CLJ的比較回路，其接點用開關模擬替代。

圖4 PLC接線圖

3.2 程序設計

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 結束語

PLC用于模擬小型水電站水輪機組自動控制系統運行以來，其性能比原來的繼電接觸器式控制優越得多。同時由于操作方便，安全可靠，各種信號顯示直觀，故障率大大降低，幾乎實現了控制系統零故障。該裝置有良好的開拓市場。