淺析PLC在水利水電行業(yè)的應(yīng)用

陳振中

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，水電廠以往靠值班看守等現(xiàn)場(chǎng)操作的方式正逐漸被由遠(yuǎn)方控制的現(xiàn)代化技術(shù)所代替。而PLC作為新一代的工業(yè)控制裝置，正好具備這一功能。因而PLC逐漸在水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、閘門計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以及灌區(qū)調(diào)度計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等方面得到廣泛應(yīng)用

關(guān)鍵詞：PLC；水電廠；監(jiān)控系統(tǒng)

從我國(guó)水電行業(yè)建設(shè)情況的發(fā)展趨勢(shì)、從能夠經(jīng)受住現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境的影響、滿足復(fù)雜的用戶需求出發(fā)，需要引入一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能全面、可靠性高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。而PLC作為新一代的工業(yè)控制裝置，正好具備這些特點(diǎn)，非常易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，因而在水利水電行業(yè)大受青睞。其在水利水電行業(yè)主要應(yīng)用在水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、閘門計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、灌區(qū)調(diào)度計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等方面。

1 PLC在水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

水電站常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)是以水電站儀表監(jiān)控系統(tǒng)為主，需要人員到現(xiàn)場(chǎng)值班、查看數(shù)據(jù)。因人不同，采集的數(shù)據(jù)難免有失偏頗，再加上常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)不具備通信及網(wǎng)絡(luò)功能，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過人員匯總后統(tǒng)一處理，因此不可避免地出現(xiàn)誤差。隨著時(shí)代的進(jìn)步，勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)正向集約型經(jīng)濟(jì)過渡，人們正從繁瑣的體力勞動(dòng)中解放出來，也就隨之出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)值班看守向無人值守過渡。而要實(shí)現(xiàn)這一功能，就需要在水電廠引入一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能全面、可靠性高、維修方便的新一代工業(yè)控制裝置PLC，構(gòu)成一套全新的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要任務(wù)是完成全廠集中監(jiān)控系統(tǒng)的電站控制系統(tǒng)和現(xiàn)地控制單元兩個(gè)部分的管控。而現(xiàn)地控制單元（LCU）是以PLC為基礎(chǔ)構(gòu)成的，PLC由電源、CPU、輸入、輸出、模擬量、通訊等部件組成，其中CPU是PLC的核心部件。因此LCU的功能主要通過PLC來體現(xiàn)。而LCU在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中扮演的作用也是通過PLC來實(shí)現(xiàn)的。其在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)下的作用是：

1.1 收集電廠內(nèi)現(xiàn)地控制單元（LCU）采集的模擬量、數(shù)字量，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、計(jì)算，形成主站各種監(jiān)控及管理功能所需的數(shù)據(jù)。

1.2 安全運(yùn)行監(jiān)視。包括對(duì)全廠運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視及參數(shù)在線修改、狀態(tài)監(jiān)視、越線檢查、過程監(jiān)視、趨勢(shì)分析和監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視。

1.3 控制與調(diào)節(jié)

（1）機(jī)組的開停機(jī)和發(fā)電控制；（2）斷路器的合閘、分閘控制，輔機(jī)設(shè)備的啟停控制操作；（3）機(jī)組有功及無功功率按給定值方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.4 自動(dòng)檢測(cè)本單元所屬的設(shè)備、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的動(dòng)作情況，當(dāng)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，將事件的性質(zhì)依次檢測(cè)、歸類存檔，并上送電站控制中心。

1.5 數(shù)據(jù)通信

（1）完成與電站控制中心的數(shù)據(jù)交換，實(shí)時(shí)上送電站控制中心所需的過程信息，接收電站控制中心的控制和調(diào)節(jié)命令；（2）機(jī)組現(xiàn)地控制單元接收電站控制中心所用的同步時(shí)鐘信息以保持同電站控制中心同步；（3）與電能計(jì)量裝置及其他承包商提供的微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、微機(jī)調(diào)速器、微機(jī)繼保裝置、微機(jī)同期裝置、溫度巡檢裝置等之間通信，進(jìn)行信息通信。

1.6 系統(tǒng)診斷

（1）機(jī)組現(xiàn)地控制單元硬件故障診斷：在線或離線自檢設(shè)備的故障，故障診斷應(yīng)能定位到模塊；（2）軟件故障診斷：應(yīng)用軟件運(yùn)行時(shí)，若遇故障應(yīng)能自動(dòng)給出故障性質(zhì)及部位，并提供相應(yīng)的軟件診斷工具；（3）在線運(yùn)行時(shí)，當(dāng)診斷出故障，應(yīng)能自動(dòng)閉鎖控制出口或切換到備用系統(tǒng)，并將故障信息上送電站控制中心以便顯示、打印和報(bào)警。

由此可知，通過引入新一代工業(yè)控制裝置PLC，大大地把人們從繁瑣的重復(fù)性勞動(dòng)中解放了出來，不僅節(jié)省了人力、物力、財(cái)力，更減小了系統(tǒng)的誤差。只要保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保證PLC的正常工作，就能及時(shí)、準(zhǔn)確地知道水電廠內(nèi)各部件的運(yùn)行狀態(tài)，并極大程度地縮小人工狀態(tài)產(chǎn)生的誤差。

2 PLC在閘門監(jiān)控系統(tǒng)下的作用（以樂昌峽閘門監(jiān)控為例）

閘門的主要作用是調(diào)節(jié)上下游水位和流量，從而獲得防洪、灌溉、供水、發(fā)電、通航、過木過筏等效益。樂昌峽閘門控制采用分層分布式，分為現(xiàn)地控制層、中控層和調(diào)度層。能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地及遠(yuǎn)方，電站中控室和韶關(guān)管理中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控。現(xiàn)地控制層由布置泄洪閘門的多個(gè)LCU（以PLC為主構(gòu)成）構(gòu)成。中控層采用微機(jī)結(jié)構(gòu)，主要設(shè)備布置在閘門控制室。這樣子就能通過閘門監(jiān)控系統(tǒng)一級(jí)一級(jí)地直接把處理的結(jié)果信息顯示在終端的屏幕上，通過人機(jī)對(duì)話來確認(rèn)動(dòng)作。徹底實(shí)現(xiàn)了閘門控制的“無人值守、少人值守”，大大降低了運(yùn)行成本，及時(shí)、準(zhǔn)確、迅速地在第一時(shí)間得到現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)果，以便在終端及時(shí)用人機(jī)對(duì)話的方式?jīng)Q定是蓄水還是泄洪。

3 PLC在泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的作用

泵站作為水利建設(shè)和管理工程的主要設(shè)施，擔(dān)負(fù)著城市排水防澇，引水供水的主要任務(wù)。隨著IT技術(shù)的不斷進(jìn)步以及水利事業(yè)的蓬勃發(fā)展，水利行業(yè)泵站自動(dòng)化水平不斷提高，隨之，泵站技術(shù)和泵站管理水平也顯著提高，逐漸由以往的多人值守向少人值守甚至無人值守過渡，運(yùn)行成本隨之降低，效率穩(wěn)步提升。可以說泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功不可沒。而PLC做為其中最基礎(chǔ)、最重要的部件，質(zhì)量的好壞等方面直接決定著終端控制數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。因此PLC在泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的作用是顯而易見地。

4 PLC在灌區(qū)調(diào)度計(jì)算機(jī)監(jiān)控方面的作用

我們國(guó)家是農(nóng)業(yè)大國(guó)，要保證糧食大豐收，就需要保證農(nóng)田的按時(shí)按需灌溉。對(duì)于一些缺水或不利于開采地下水的灌區(qū)，就需要引水，把水資源豐富且容易發(fā)生洪澇災(zāi)害地區(qū)的地表水引到灌區(qū)，以免這些地區(qū)的地表水流入大海或嚴(yán)重時(shí)肆虐當(dāng)?shù)兀o當(dāng)?shù)氐纳?cái)產(chǎn)造成損失。究竟什么時(shí)間引水，且最大限度地既避免當(dāng)?shù)氐暮闈碁?zāi)害，又能在低成本基礎(chǔ)上及時(shí)支援缺水的灌區(qū)。這就需要引入一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能全面、可靠性高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的新一代工業(yè)控制裝置，保證在灌區(qū)的終端上及時(shí)、準(zhǔn)確顯示易發(fā)生洪澇災(zāi)害的地區(qū)的地表水現(xiàn)狀，方便把多余的水資源及時(shí)引入灌區(qū)，最大程度利用水資源。

而PLC作為新一代工控裝置，正好具備這些優(yōu)點(diǎn)，且能極大程度上減少現(xiàn)場(chǎng)值班人數(shù)，甚至能達(dá)到無人值守，也能準(zhǔn)確、及時(shí)地實(shí)現(xiàn)這一宏偉目標(biāo)，在灌區(qū)調(diào)度計(jì)算機(jī)監(jiān)控方面發(fā)揮非常重要的作用。

總之，PLC在水利水電行業(yè)上的應(yīng)用非常廣泛。不僅在水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控方面發(fā)揮著重要作用，還能在難以讓人值守的其它作業(yè)場(chǎng)所，及時(shí)準(zhǔn)確向計(jì)算機(jī)終端傳遞信息，通過人機(jī)對(duì)話，完美實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

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