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)場操作的方式正逐漸被由遠方控制的現(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)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)、閘門計算機監(jiān)控系統(tǒng)、泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)以及灌區(qū)調(diào)度計算機監(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)

從我國水電行業(yè)建設(shè)情況的發(fā)展趨勢、從能夠經(jīng)受住現(xiàn)場惡劣環(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)簡單、性能全面、可靠性高、操作簡單、維修方便的工業(yè)自動化控制裝置。而PLC作為新一代的工業(yè)控制裝置，正好具備這些特點，非常易于實現(xiàn)機電一體化，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)用在水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)、閘門計算機監(jiān)控系統(tǒng)、泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、灌區(qū)調(diào)度計算機監(jiān)控系統(tǒng)等方面。

1 PLC在水力發(fā)電廠計算機監(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。隨著時代的進步，勞動密集型產(chǎn)業(yè)正向集約型經(jīng)濟過渡，人們正從繁瑣的體力勞動中解放出來，也就隨之出現(xiàn)現(xiàn)場值班看守向無人值守過渡。而要實現(xiàn)這一功能，就需要在水電廠引入一種結(jié)構(gòu)簡單、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)成一套全新的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

水力發(fā)電廠計算機監(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在計算機監(jiān)控系統(tǒng)中扮演的作用也是通過PLC來實現(xiàn)的。其在計算機監(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，對采集到的數(shù)據(jù)進行分析、處理、計算，形成主站各種監(jiān)控及管理功能所需的數(shù)據(jù)。

1.2 安全運行監(jiān)視。包括對全廠運行實時監(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）機組的開停機和發(fā)電控制；（2）斷路器的合閘、分閘控制，輔機設(shè)備的啟?？刂撇僮?；（3）機組有功及無功功率按給定值方式進行調(diào)節(jié)。

1.4 自動檢測本單元所屬的設(shè)備、繼電保護和自動裝置的動作情況，當(dāng)發(fā)生狀態(tài)變化時，將事件的性質(zhì)依次檢測、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，實時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）機組現(xiàn)地控制單元接收電站控制中心所用的同步時鐘信息以保持同電站控制中心同步；（3）與電能計量裝置及其他承包商提供的微機勵磁調(diào)節(jié)器、微機調(diào)速器、微機繼保裝置、微機同期裝置、溫度巡檢裝置等之間通信，進行信息通信。

1.6 系統(tǒng)診斷

（1）機組現(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)用軟件運行時，若遇故障應(yīng)能自動給出故障性質(zhì)及部位，并提供相應(yīng)的軟件診斷工具；（3）在線運行時，當(dāng)診斷出故障，應(yīng)能自動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)性勞動中解放了出來，不僅節(jié)省了人力、物力、財力，更減小了系統(tǒng)的誤差。只要保證計算機監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行，保證PLC的正常工作，就能及時、準確地知道水電廠內(nèi)各部件的運行狀態(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。能實現(xiàn)現(xiàn)地及遠方，電站中控室和韶關(guān)管理中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控?，F(xiàn)地控制層由布置泄洪閘門的多個LCU（以PLC為主構(gòu)成）構(gòu)成。中控層采用微機結(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)一級一級地直接把處理的結(jié)果信息顯示在終端的屏幕上，通過人機對話來確認動作。徹底實現(xiàn)了閘門控制的“無人值守、少人值守”，大大降低了運行成本，及時、準確、迅速地在第一時間得到現(xiàn)場的數(shù)據(jù)結(jié)果，以便在終端及時用人機對話的方式?jīng)Q定是蓄水還是泄洪。

3 PLC在泵站計算機監(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)的不斷進步以及水利事業(yè)的蓬勃發(fā)展，水利行業(yè)泵站自動化水平不斷提高，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，運行成本隨之降低，效率穩(wěn)步提升?？梢哉f泵站計算機監(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)的及時性和準確性。因此PLC在泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的作用是顯而易見地。

4 PLC在灌區(qū)調(diào)度計算機監(jiān)控方面的作用

我們國家是農(nóng)業(yè)大國，要保證糧食大豐收，就需要保證農(nóng)田的按時按需灌溉。對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?；驀乐貢r肆虐當(dāng)?shù)?，給當(dāng)?shù)氐纳敭a(chǎn)造成損失。究竟什么時間引水，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)上及時支援缺水的灌區(qū)。這就需要引入一種結(jié)構(gòu)簡單、性能全面、可靠性高、操作簡單、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、準確顯示易發(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，且能極大程度上減少現(xiàn)場值班人數(shù)，甚至能達到無人值守，也能準確、及時地實現(xiàn)這一宏偉目標，在灌區(qū)調(diào)度計算機監(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。不僅在水電站的計算機監(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)場所，及時準確向計算機終端傳遞信息，通過人機對話，完美實現(xiàn)目標。

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