基于PLC的模擬電站水輪機組自動控制系統(tǒng)方案設計

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(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)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(fā)。本控制裝置是專門為中小型水輪發(fā)電機組自動控制而設計的。這一系統(tǒng)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(tǒng)，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(fā)出命令脈沖以后，機組的起動、并網、調節(jié)負荷、停機，發(fā)電轉為調相運行及調相轉發(fā)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(fā)生事故時，自動停機并將機組從系統(tǒng)中切除;當機組發(fā)生不正常狀態(tài)時，自動發(fā)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(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、制動系統(tǒng)及調相壓水系統(tǒng)的自動控制，機組的啟動、停機，機組由調相轉發(fā)電、由發(fā)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(fā)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(fā)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(jù)I/O的使用點數(shù)，并考慮將來的發(fā)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(tǒng)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(tǒng)運行以來，其性能比原來的繼電接觸器式控制優(yōu)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(xiàn)了控制系統(tǒng)零故障。該裝置有良好的開拓市場。