PLC控制技術在泵站自動化監控系統中的應用

羅智勇

(廣東省云浮市云安區六都泵站,廣東 云浮 527500)

PLC控制技術在泵站自動化監控系統中的應用

羅智勇

(廣東省云浮市云安區六都泵站,廣東 云浮 527500)

PLC(可編程控制器)作為一種工業控制的微型計算機,在工業自動化監控系統中正不斷得到應用.因它具有編程簡單、響應速度快、信息記憶和儲存容量大、組網能力和抗干擾能力強、維護方便以及可靠性高等一系列優點,所以近幾年來,PLC在我國大、中型泵站自動化控制系統中也得到了越來越廣泛的應用.PLC將計算機技術、自動控制技術和通訊技術融為一體,降低了系統的故障率,減少了能耗,節省了資源,提高了泵站安全運行的可靠性和效率.主要介紹了PLC的概念、特點和發展趨勢以及PLC在泵站自動化監控系統中的應用實例.

PLC;自動化控制;泵站;監控系統

1 PLC的概述

早期的可編程控制器是為取代繼電控制系統而設計的,用于開關量控制、進行邏輯運算.20世紀70年代后期,可編程邏輯控制從開關量控制發展到計算機數字控制領域,更多地具有了計算機的功能.因此,國際電工委員會(IEC)將可編程邏輯控制器稱為"可編程控制器",簡稱"PLC".PLC是一種數字運算操作的電子裝置,是直接應用于工業環境,用程序來改變控制功能,易于與工業控制系統連成一體的工業計算機.它采用可編程序的存儲器,用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作指令,并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機械或生產過程.PLC主要應用在工業生產的計算機監控系統中,主要由中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源單元、擴展接口、編程器接口和編程器組成.

2 PLC的工作原理

PLC的工作原理與計算機的工作原理基本一致,可以簡單地表述為在系統程序的管理下,通過運行用戶設計的程序來完成控制任務.但其兩者的工作方式不同,計算機一般采用等待命令的工作方式,而PLC則采用循環掃描的工作方式.PLC有RUN(運行)與STOP(編程)2種基本工作模式.當處于STOP模式時,PLC只進行內部處理和通信服務等內容,一般用于程序的寫入與修改;當處于RUN模式時,PLC除了要進行內部處理、通信服務之外,還要執行反映控制要求的用戶程序,即執行輸入處理、程序處理、輸出處理.

3 PLC的特點

3.1 可靠性高,抗干擾能力強

傳統的繼電控制系統中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器,由于這些繼電器的觸點多,動作頻繁,經常出現接觸不良,因此故障率高.而PLC用軟元件代替了大量的繼電器,輸入輸出的有關硬件減少,繼電器觸點接觸不良造成的故障也大為減少.同時,PLC也有系列的軟硬保護措施和光電隔離.因此,其具有很高的可靠性和很強的抗干擾能力.

3.2 功能強大,性價比高

PLC除了具有開關量邏輯處理功能外,還具有完善的數據運算能力.其應用已滲透到位置控制、溫度控制、計算機數控等控制領域,還可以與計算機組成強大的通信功能.

3.3 編程簡易,可現場修改

PLC作為通用的工業控制計算機,其編程語言為工程技術人員所接受.其中的梯形圖就是使用最多的編程語言,其圖形符號和表現形式與繼電控制電路圖相似,工程技術人員可以根據生產現場邊調試邊修改.

3.4 配套齊全,使用方便

PLC發展到今天,其產品已經標準化、系列化、模塊化,用戶能靈活方便地進行系統配置,組成不同功能、不同規模的系統,而且系統的設計、安裝、調試、維修工作量少,維護也方便.

3.5 壽命長,體積小,能耗低

PLC不僅具有數萬小時的平均無故障時間,且其使用壽命長達幾十年.小型PLC的體積相當于2個繼電器的大小,能耗僅為數瓦.

4 PLC的發展趨勢

PLC經過幾十年的發展,從最初的簡單邏輯控制到現在的運動控制、過程控制、數據處理和聯網通信.隨著技術的進步,PLC的發展趨勢還有以下幾方面.

從規模上看,隨著PLC應用領域的不斷擴大,為適應市場的需求,PLC的產品會向品種更豐富、規格更齊全、配套設備更完善的方向發展.從技術上看,隨著計算機技術的新成果更多地應用到PLC的設計和制造上,PLC會向運算速度更快、存儲容量更大、功能更廣、性能更穩定、性價比更高的方向發展.從網絡通信上看,隨著PLC和其他工業控制計算機組網構成大型控制系統及現場總線的發展,PLC將向標準化、通用化、網絡化和通信的簡便化方向發展.

5 PLC在泵站自動化監控系統中的應用

泵站自動化監控系統中主要包括機組的冷卻水自動技術供水、閘門自動控制、高壓電氣的自動監控和機組的開停機等,這些都按設計流程嚴格進行,是典型的順序和邏輯控制系統.傳統的邏輯控制由各種繼電器構成,控制系統復雜,故障率高,維修、維護很不方便.所以PLC具有的邏輯功能強、控制靈活、編程簡易、可靠性高等優點,正逐步取代傳統的繼電控制方式,在泵站自動化監控系統中廣泛應用.

5.1 應用實例

六都泵站位于西江右岸的云浮市蓬遠河大堤內,泵站始建于1976年,主要擔負蓬遠河流域內和城區的排澇任務.每年汛期出現的內澇洪水經由泵站直接排出西江.工程總設計流量為42 m3/s,裝機2臺,總容量為3 200 kW.2010年,泵站更新擴容改造后,工程總設計流量為95 m3/s,裝機5臺,總容量為11 250 kW.其中,舊站改造后排澇能力達42 m3/s,裝機2臺,容量為4 800 kW;擴建的新站排澇能力達53 m3/s,裝機3臺,容量為6 450 kW.

圖1 PLC在泵站自動化監控系統中的網絡分布圖

本站的計算機監控系統是采用GE FANUC 90系列PLC與計算機組成的自動化監控系統.整個監控網絡由星形以太網組成,采用上、下機位分層分布結構.全站由7套LCU分別對5臺機組和全部公用設備進行實時監控.下機位每套LCU對現地機組所采集的各種數據和事件,既可以上行至上機位中控室計算機監控,由中控室遠程操作,又可以脫離中控室在各自LCU柜上的觸摸屏進行現地獨立操作.PLC在泵站自動化監控系統中的網絡分布如圖1所示.

泵站廠房中控層(上機位中控室)和現地層(下機位LCU)通過各機電設備數據的采集和合理布置,利用調度中心交換機將計算機與PLC組態建網,就形成了本泵站整個自動化監控系統.這套計算機監控系統能夠簡易而直觀地實行電氣一次線路的監控;開、關機流程的控制;閘門開、閉狀態監控,機組運行狀態監控,機組的溫度監控;副機監控,事件報警與報表打印等功能.

5.2 監控系統在維護中要注意的事項

監控系統在維護中要注意以下幾點:①操作系統出現死機時,如果此時正處于操作狀態,應立即切換到現地控制屏操作,控制權會由遠程自動轉換為現地控制,然后才可進行計算機的故障檢查.②監控畫面變成黑色時,表示電腦與現地的PLC通訊失敗,應檢查電腦與現地PLC的網絡狀況,比如交換機是否有電,交換機與電腦聯接的接頭指示燈是否正常,網線是否斷開等.③保持交換機接口清潔,保證交換機接口與通訊電纜連接可靠和電源正常.④保持中控室空氣清新,注意監控主機的防塵、防潮,不得將監控主機連接互聯網,以避免網絡病毒入侵;保證監控主機的通訊端口能正常通訊.用于系統監控的計算機請不要在上面作其他操作,尤其是刪除電腦上的文件和安裝其他的應用軟件,原則上都是不允許的.⑤注意打印機的防潮、防塵,如果不能正常打印,請檢查打印機是否有紙張或碳墨,打印頭是否有故障,與網絡連接線是否正確,網絡是否添加了打印機設備,保證打印機與電腦通訊可靠和電源正常.⑥液晶顯示屏出現故障時,看電源是否正常,信號源選擇是否有問題,如果以上均正常,顯示屏仍沒圖像,應立即通知工程維修人員檢修.

6 結束語

綜合以上實際應用,PLC控制技術在我國大、中型泵站運行管理中發揮著重要的作用.其顯著的特點取代了傳統的繼電式控制自動化系統,隨著IEC1131標準的誕生,各廠家不同型號的PLC互不兼用的格局將會被打破,其性價比將會不斷提高,其應用領域將會進一步擴大.

[1]阮友德.電氣控制與PLC[M].北京:人民郵電出版社,2009.

[2]陳建明.電氣控制與PLC應用[M].北京:電子工業出版社,2014.

[3]崔春濤.PLC在中小型水電站監控系統中的應用分析[J].科技創新與應用,2013(3).

[4]廖常初.PLC編程及應用[M].北京:機械工業出版社,2013.

羅智勇(1975-),男,廣東云安區人,機電助理工程師.

〔編輯:劉曉芳〕

TP273;TV736

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.136

2095-6835(2017)22-0136-02