電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

王勇 鞠華僑

摘 要：自第二次工業(yè)革命完成后，電力成為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中必不可少的二次能源，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電力技術(shù)的發(fā)展，如何使得電力的供給更加智能化成為了人們關(guān)注的熱點(diǎn)，電氣自動(dòng)化技術(shù)也由此而生。相較于傳統(tǒng)技術(shù)，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有效率高、誤差小、準(zhǔn)確率高等突出優(yōu)點(diǎn);同時(shí)在電網(wǎng)中，由于發(fā)電站負(fù)擔(dān)著發(fā)電、調(diào)峰調(diào)頻、事故備用的重要作用，而發(fā)電站的位置一般遠(yuǎn)離城市，工作環(huán)境和工作條件都比較差，單靠人力無(wú)法保障其安全穩(wěn)定的運(yùn)行，因此電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在發(fā)電站中應(yīng)用十分廣泛。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化;控制系統(tǒng);設(shè)計(jì);優(yōu)化

1電氣自動(dòng)化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

1.1電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及規(guī)范

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)一般是基于對(duì)各種數(shù)據(jù)處理之上的，因此在進(jìn)行其系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)對(duì)發(fā)電站內(nèi)的設(shè)備輸入、輸出量進(jìn)行細(xì)致分析，設(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)庫(kù)，然后才能通過(guò)相應(yīng)的功能模塊和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行硬件及軟件的選型。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)有：DL/T578-95《電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)要求》、DL/T5065-1996《發(fā)電廠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定》、DL5002《地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》等。

1.2電氣自動(dòng)化主要技術(shù)（PLC）

PLC可編程控制技術(shù)在發(fā)電站中的應(yīng)用為發(fā)電站提供了十分強(qiáng)大的支持，PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)定程序、邏輯運(yùn)算、定時(shí)、順序控制等一系列功能，能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)編程直接實(shí)現(xiàn)發(fā)電水輪機(jī)、水泵等機(jī)組的調(diào)速設(shè)置，使得相關(guān)設(shè)備根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)負(fù)荷要求及發(fā)電站運(yùn)行情況處于最佳狀態(tài)進(jìn)行發(fā)電工作。

1.3電氣自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)功能

結(jié)合硬件與軟件設(shè)計(jì)，針對(duì)于發(fā)電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行綜合布線(xiàn)，在此布線(xiàn)情況下，該系統(tǒng)主要可以實(shí)現(xiàn)的功能主要有：（1）數(shù)據(jù)采集和檢測(cè)：模擬量處理：參數(shù)顯示;狀態(tài)量處理：參數(shù)顯示，狀態(tài)顯示;狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)的處理：區(qū)分是人為或是事故引起的變化;狀態(tài)量實(shí)時(shí)管理：報(bào)表，打印，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢(xún)，報(bào)警;開(kāi)關(guān)量手動(dòng)操作功能。（2）設(shè)備控制：輔助設(shè)備運(yùn)動(dòng)控制：機(jī)組的開(kāi)機(jī)，并網(wǎng)順序控制;機(jī)組正常停機(jī)控制;機(jī)組事故停機(jī)控制及手動(dòng)緊急停機(jī)控制：備用電源自動(dòng)控制;自動(dòng)發(fā)電控制：自動(dòng)電壓控制。

2電氣自動(dòng)化系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1水泵的選擇與參數(shù)

本文所采用的水泵為ISG/IRG80-160-7.5KW管道泵，參數(shù)如表1所示。

2.2PLC選型及參數(shù)

PLC選擇永宏FBs-20MA型可編程控制器，其參數(shù)如表2所示。

詳細(xì)介紹功能特點(diǎn)介紹：24vdc輸入點(diǎn)12點(diǎn)（2點(diǎn)高速100khz，4點(diǎn)中速20khz，6點(diǎn)中速通訊速度控制總和5khz）;8點(diǎn)高頻電源插入繼電器或8點(diǎn)高頻晶體管電源插入控制輸出（2點(diǎn)高速100khz，6點(diǎn)中速20khz）;一個(gè)兩個(gè)點(diǎn)的rs232通訊速度控制輸入端口。本文需要用到8個(gè)輸入點(diǎn)，6個(gè)輸出點(diǎn)，以及通訊端。

2.3變頻器的選型及參數(shù)

選擇安弗森Z2400-7R5P型變頻器，其規(guī)格如表3所示。

由采用微處理器進(jìn)行控制的高壓變頻器和plc系列，以及各種功率進(jìn)入輸出控制裝置等均使用符合現(xiàn)代先進(jìn)控制技術(shù)的新型絕緣柵雙極性電晶體管。所以，它必須具有可靠的交互操作性和多樣的應(yīng)用功能性。當(dāng)家用變頻器在家中使用時(shí)。根據(jù)逆變電機(jī)的使用參數(shù)、系統(tǒng)使用功能性的要求和實(shí)際操作者的特點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置各種有關(guān)的高壓變頻器驅(qū)動(dòng)參數(shù)。變頻器參數(shù)設(shè)置如表4所示。

2.4變頻器拖動(dòng)多臺(tái)水泵方案

對(duì)于變頻器控制多臺(tái)的電動(dòng)機(jī)，其第一個(gè)特點(diǎn)就是一臺(tái)小型的變頻器可以連接任意一個(gè)臺(tái)數(shù)的電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)，用一臺(tái)plc電機(jī)去拖動(dòng)控制多臺(tái)的變頻器。如今隨著對(duì)于變頻器控制技術(shù)的進(jìn)一步深入和研究，變頻器的類(lèi)型和功能已經(jīng)十分豐富，市場(chǎng)上的每一臺(tái)變頻器大多數(shù)的類(lèi)型都可以帶動(dòng)兩個(gè)或者更多的電動(dòng)機(jī)，這樣就里一臺(tái)變頻器完成控制多臺(tái)變頻電機(jī)的主要任務(wù)。此種電動(dòng)機(jī)控制的方法僅僅簡(jiǎn)單地使用了一臺(tái)小型的變頻器，花費(fèi)低，另外的電動(dòng)機(jī)和硬件設(shè)備使用的就少了，從而對(duì)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和投入大大減少，設(shè)備的性能和利用率同時(shí)也得到了大幅度的提升，潛在的控制功能被多臺(tái)電機(jī)充分利用。然而，這種控制方式只廣泛適用于一臺(tái)電機(jī)相對(duì)較少，電機(jī)硬件配置相對(duì)較集中的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中。

3電氣自動(dòng)化系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1PLC的基本構(gòu)成

通常在一個(gè)PLC中，CPU模塊是它的核心，電源模塊提供它的供能，I/O模塊是它處理的手段，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2PLC的工作過(guò)程

給PLC通電，系統(tǒng)以固定的方式對(duì)輸入的程序進(jìn)行查錯(cuò)，一遍又一遍的對(duì)任務(wù)掃描，從而將結(jié)果輸出。這就是依次掃描的過(guò)程。（1）恢復(fù)初值，給PLC通電，將內(nèi)部的所有元件復(fù)位。（2）CPU檢測(cè)。（3）通訊檢測(cè)，保證通訊正常。（4）接收外部設(shè)備信息。

（5）執(zhí)行程序。（6）刷新，最后將命令發(fā)給機(jī)械設(shè)備。PLC停機(jī)后，結(jié)束意思過(guò)程。

3.3PLC程序編寫(xiě)

在每個(gè)水箱中分別安裝一個(gè)浮漂水位報(bào)警開(kāi)關(guān)，并且同時(shí)串聯(lián)一個(gè)水位指示燈，對(duì)變頻器水位下降情況進(jìn)行了監(jiān)控，在變頻器水位的下降情況達(dá)到一定的程度時(shí)使變頻器的水泵自動(dòng)停機(jī)，防止了水泵的空轉(zhuǎn)，并且串聯(lián)一個(gè)指示燈亮，進(jìn)行了報(bào)警;每臺(tái)變頻器的水泵急停開(kāi)關(guān)啟動(dòng)與復(fù)位用于停止兩個(gè)水泵各分別對(duì)應(yīng)一個(gè)水泵急停按鈕，按鈕分別為一個(gè)常開(kāi)一個(gè)常閉，常開(kāi)一個(gè)用于水泵啟動(dòng)，常閉用于水泵停機(jī)，串聯(lián)一個(gè)水位指示燈，對(duì)于水泵的正常運(yùn)行狀態(tài)情況進(jìn)行了監(jiān)視;另外還有一個(gè)水泵急停按鈕，用于分別在緊急情況時(shí)使水泵停機(jī)，不論那臺(tái)變頻器的水泵是否正常運(yùn)行，都同樣能夠有效地使其他水泵停止;另外還有兩個(gè)水泵急停按鈕，可以分別在變頻器接收到報(bào)警后對(duì)其他水泵進(jìn)行啟動(dòng)和復(fù)位。

4結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)電站中的應(yīng)用分析進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)電站中的重要性、主要內(nèi)容和具體包含技術(shù)進(jìn)行了闡述，深入研究了電氣自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)電站中的應(yīng)用分析，并以PLC技術(shù)為例進(jìn)行了包含設(shè)備選型和系統(tǒng)設(shè)計(jì)在內(nèi)的詳細(xì)應(yīng)用分析，對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)電站中的應(yīng)用提供了相關(guān)參考。

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