PLC應用于水電站綜合自動化中的措施

王春泉

摘 要：將PLC應用在水電站中可以提升水電站的綜合自動化水平，保證系統的運行安全性與可靠性，減輕值班人員的工作壓力，提高工作效率，有著編程簡單、接線容易、便于維護、使用方便、可靠性高的優勢。本文主要以法國施耐德公司M340PLC為例分析PLC在水電站綜合自動化中的應用。

關鍵詞：PLC；水電站自動化；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.128

自動化是判斷水電站現代化水平的一個標志，也是經濟安全運行的一項技術手段，在可編程控制器（PLC）的推行下，水電站自動化水平得到了有效提升。多數水電站處于偏僻位置，條件十分艱苦，為此，必須要提升水電站的綜合自動化水平，推行無人值班制度，降低運營成本，改善人員工作條件，PLC的應用可以實現各類邏輯運算，且其硬件有著編程簡單、接線容易、便于維護、使用方便、可靠性高的優勢。以下就以法國施耐德公司M340PLC為例來分析PLC在水電站綜合自動化中的應用。

1 M340PLC的系統組成

M340PLC主要應用于中小型水電站中的中壓與低壓水輪發電機組，考慮到我國中小型水電站的操作要求，實現了一次開關設備與控制設備的有機結合，可以同時提供保護、SCADA、同期與自動控制功能，利用MPI網將幾臺機組聯合控制起來。

整個系統由PLC（CPU226、CPU216）、PC機、操作面板（OP3）、智能電量檢測儀表、調制解調器（MODEM）組成。其中，上位機可以監視機組的運行狀態，包括成組顯示、開關量輸出顯示、趨勢曲線顯示、模擬量輸入顯示、工藝流程圖顯示，可以根據機組運行狀態來發布相關的控制命令。下位機應用了PLC，軟件選擇M340 STEP7 Microwin32 ，可以實現各類機組的開關量控制、數據通信以及實時數據采集的功能需求。

此外，采用觸摸屏或者OP3來完成模擬量顯示、開關量輸入顯示、開關導葉、參數設置操作功能，利用MODEM來查詢現場，操作人員只要借助網絡，即可隨時觀察系統運行狀態，并發布遠程指令。

2 軟件設計與通信實現

2.1 系統軟件設計

上位機可以接受數據，并進行處理，完成數據儲存、報表打印等工作，利用Windows平臺中的VB軟件來變成，利用多線程技術、消息管理技術調用起系統函數，數據庫應用了傳統的BDE引擎，網絡通信基于TCO/IP協議。

在PC機軟件設計上，采用下載器來下載并存儲PC程序，滿足系統重啟、數據恢復的操作要求，系統人機界面應用了FXDUWIN編寫法，該種軟件可以及時反饋并處理機組自動化元件信息、機組軸承溫度信號。

其中，PLC系統肩負著開關控制、初始化、復位控制、重啟等重要的任務，這均是通過編程來實現的。在開關控制方面，在系統接收到指令之后，即可判斷系統的運行狀態，發出控制狀態；在初始化方面，可以完成對定時器、繼電器以及存儲器的初始化處理；在復位控制上，可以監控設備能否處在正常的工作狀態中，如果出現故障，可以及時向PC反饋。

2.2 通信實現

M340 CPU具有多協議通信能力，網絡支持多個協議，如PPI協議、MPI協議、PROFIBUS協議，這都可以利用令牌環網來實現，這都是基于字符產生的協議，具有一個偶校驗位、起始位和停止位、通信幀由起始字符與結束字符組成，只要波特率吻合，那么協議可以在一個網絡中運行，相互之間不會產生影響。

在數據的傳送上，使用M340 PPI、MPI令牌來傳送，在水電站系統中，對于運行的實時性有著嚴格的要求，只要具備初始化通訊權利，即可發出信息，實現完整循環，對于PPI令牌傳送網絡，需要合理利用令牌循環時間。對于6站邏輯環，如果每一個令牌都發送雙字值信息，那么需要花費1s的循環時間，如果站數或者字節數增加，都會延長循環時間。在M340網絡之中，循環時間可以根據令牌時間相加來計算，

在PLC方面，可以利用MPI口與上位機進行通信，在上位機中安裝ISA卡，使用Delphi編寫程序，MPI可以為主/從通信或者主/主通信，而M340采用的是非公用連接，因此，每個CPU只要支持4個連接，即可滿足運行需求。利用PLC通信，上位機可以隨時監測機組運行狀態，對各項數據進行綜合分析，發出相關的控制指令，實現機組聯合運行控制。

PLC與電量測量儀表之間的通信采用自由口通信方式， PLC與MODEM通信采用RS485/ 232標準。自由口通信通過用戶程序可以控制M340CPU通信口的操作模式，實現用戶定義的通信協議連接多種智能設備。PLC定時讀取電量測量儀表的電量信號，電量測量儀表采用數據打包的形式向PLC發送數據， PLC接收完成后調用PC發送子程序將PLC采集到的現場狀態信號和相應的控制信息向PC機發送。在有報警信號產生時，自動調用撥號報警子程序，從而在實現多點通信的同時，保證了通訊的可靠性。

3 結語

利用PLC系統來改造水電站之后，有效提升了水電站的綜合自動化水平，保證了系統的運行安全性與可靠性，減輕了值班人員的工作壓力，提高了工作效率，為電站無人值班工作的順利開展提供了系統支持。

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