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摘要：南水北调泗阳泵站（简称泗阳站，下同）是南水北调东线中运河输水线上第四梯级、淮水北调第一梯级泵站。根据泗阳站的水泵机组流量、杨程，叶片角度调节范围等实际情况，选用型号为BYKJ-BD-4-25-TS01为泗阳站水泵机组的叶片调节装置。该叶片调节装置采用了日本松下公司的可编程控制器 (Programmable logic Controller 以下简称PLC) 作为核心控制单元。不仅具有自动化程度高、运行可靠、功能齐全等特点,而且具有通讯接口，能适应水泵叶片的各种运行工况，与其它设备相配合，能很好的满足泵站无人值班(少人值班)的运行要求。该技术的应用可供同类泵站设计或改造时采用。
关键词：PLC 泵站叶片调节
中图分类号：TV675 文献标识码： A
1、工程概况
南水北调泗阳泵站（简称泗阳站，下同）是南水北调东线中运河输水线上第四梯级、淮水北调第一梯级泵站。安装3100ZLQ33-6.3型立式全调节轴流泵，配TL3000-48 /10kV型立式同步电动机6台套，总装机容量18000kw，单机流量为33m3/s；机组设计扬程6.3m，水泵叶轮直径3.1m，叶轮中心高程6.75m。泵站为堤身式块基型结构，采用肘形进水流道，虹吸式出水流道，电动式真空破坏阀断流。泵站可利用上游来水使机组逆转发电。根据泗阳站的水泵机组流量、杨程，叶片角度调节范围等实际情况，选用型号为BYKJ-BD-4-25-TS01为泗阳站水泵机组的叶片调节机构。
BYKJ-BD-4-25-TS01型叶调机构的控制装置采用了日本松下公司的可编程控制器 (Programmable logic Controller 以下简称PLC) 作为核心控制单元。PLC具有可靠性高、硬件模块组态灵活、通讯组网能力强等特点。人机界面采用台湾威伦公司的7英寸彩色触摸屏，可进行水泵叶片的参数设定、数值显示、状态显示、增减叶角、故障报警，从而实现自动控制功能。
该产品不仅具有自动化程度高、运行可靠、功能齐全等特点,而且具有通讯接口，能适应水泵叶片的各种运行工况，与其它设备相配合，能很好的满足泵站无人值班(少人值班)的运行要求。
2、运行条件
电源：AC220V15%50Hz
平均功耗：≤400VA
运行环境温度：≤40°C(≤海拔1000m时)；≤32.5°C(≤海拔2500m时)
运行环境相对湿度：≤90%
3、功能和特点
3.1功能
PLC可接收触摸屏的叶角设定，使水泵叶片平稳地变化至给定角度。
PLC可接收触摸屏或者操作柜增减叶角命令，平稳地增减水泵叶片角度。
当PLC发生故障时，用户可在现场手动进行水泵叶片调节，PLC屏蔽触摸屏控制信号。
具有故障自诊断和容错功能。当系统好发生故障时，触摸屏会显示故障信号，同时PLC发出报警信号，并保持现有叶角不变。
3.2特点
3.2.1 高可靠性
3.2.1.1 硬件配置
所有关键硬件均采用国内外成熟技术，电气部分硬件可靠性有保障，MTBF达30万小时以上。
硬件各模块之间采用鼠笼弹簧压接式连接方式，无焊接、无插接，确保连接牢固可靠。
3.2.1.2 柜体结构
采取有效防雷击、防浪涌措施，采用金属封闭控制柜体，有效地防止空间电磁辐射，提高装置抗干扰能力。
控制柜的外形尺寸定為400×200×450mm。
控制柜背部下方留有电缆入口，电缆安装完毕后采用与过线胶圈密封。
控制柜的柜体和其所有部件均按照IEC-439的标准制造和试验。
3.2.1.3 采用硬件/软件滤波技术、合理的柜体配线等多种技术措施，有效提高装置的电磁兼容能力。
3.2.1.4 可靠的质量保证体系，自1998年取得ISO9001质量体系认证以来，公司由专人监督严格遵照执行，并定期接受审核员检查，确保产品质量。
3.2.2 易操作性
由于触摸屏的采用及全中文触摸屏的引入，取消了传统产品中数码管显示、键盘、模拟表计等人机对话工具，使得各种运行操作异常简单，只要了解泵站的运行规程，即可在中文引导下完成对装置的各种控制操作。
触摸屏显示的操作画面可用于完成给定角度设定操作，增减叶角操作，系统时间设定操作。同时显示实际叶片角度，各种工作状态。其画面如图1：
图1触摸屏操作画面截图
3.2.3 安全保护性
由于控制装置具有完善的容错及故障处理系统，当控制装置发生非致命性故障时，装置仍可“容错”运行，通过装置的故障保持功能或改变运行方式，在故障处理系统的指导下，维护人员可不停机进行故障处理，提高装置的利用率。
当有故障发生时，图标故障信息中的“故障”两字会不停闪烁，点击图标故障信息即可进入故障信息画面查询当前故障。该画面用于在线显示故障以帮助操作人员查找错误，并可记录故障发生时间、确认时间及复归时间。故障发生时故障信息为红色，当故障消失时，变为绿色。其画面如图2：
图2触摸屏操作画面故障信息截图
控制装置还设有故障报警功能，当发生下列情况时，PLC发报警信号。
PLC内部诊断错误。
叶片调节器失灵。
叶片开向限位动作。
叶片关向限位动作。
叶片信号反馈故障。
3.2.4 易维护性
控制装置中无易损件，只要严格按照本说明书的要求进行操作并满足对运行环境的要求，电气部分控制柜是免维护的。
3.2.5 具有可扩展性
由于PLC的硬件采用功能模块化结构，如若干年后，对调节器进行功能扩展，只需增加必要的功能模块，并升级相应的软件即可，而原来的硬件部分保留，不会造成重复投资现象或前期投资浪费。
4、工作原理
4.1 硬件工作原理
PLC调节器硬件主要由可编程控制主模块、模拟量输入模块、信号处理模块及触摸屏等组成，其中PLC的基本单元主要负责调节程序的执行、各参数的计算，其结果通过高速脉冲信号控制水泵叶片调节机构。
PLC上电以后，主模块首先对模块进行监测，如有故障，点亮主模块故障灯，不执行用户程序。如各模块工作正常，循环执行用户程序。工作流程如图3所示。
图3CPU工作流程图
4.2 水泵叶片的控制说明
调节装置的控制方式分手动控制和自动控制，可通过操作柜上的“手/自动切换旋钮”进行切换。
自动控制
水泵叶片调节装置在自动运行状态下，手/自动切换旋钮在自动位置，控制柜根据触摸屏上的叶角给定、增叶角、减叶角，或者根据操作柜上的增/减叶角旋钮指令发出增叶角或减叶角的信号。
手动控制
水泵叶片调节装置在自动运行状态下，手/自动切换旋钮在手动位置。通过操作水泵叶片调节机构上的操作手轮带动步进电机动作，来调整叶片角度。
5、结语
泗阳站选用PLC叶片调节装置控制，在机组抽水、发电运行过程中，进行了叶片角度的调节操作，系统运行平稳，效果良好，达到预期的目的，该控制装置是设计理念先进的叶片调节机构。可供同类泵站在设计或改造时采用。
参考文献
[1]马玉春,赵跃华;松下PLC在大型泵站系统中的应用[J];微计算机信息;1998年03期
[2]林献坤,赵卫东;微机型保护继电器和PLC在泵站综合自动化中的应用[J];排灌机械;2001年03期
附：郭莉莉，1984年3月，女，汉，江苏省泗阳县，学士学位，工程师，主要从事大型泵站技术管理工作。
关键词：PLC 泵站叶片调节
中图分类号：TV675 文献标识码： A
1、工程概况
南水北调泗阳泵站（简称泗阳站，下同）是南水北调东线中运河输水线上第四梯级、淮水北调第一梯级泵站。安装3100ZLQ33-6.3型立式全调节轴流泵，配TL3000-48 /10kV型立式同步电动机6台套，总装机容量18000kw，单机流量为33m3/s；机组设计扬程6.3m，水泵叶轮直径3.1m，叶轮中心高程6.75m。泵站为堤身式块基型结构，采用肘形进水流道，虹吸式出水流道，电动式真空破坏阀断流。泵站可利用上游来水使机组逆转发电。根据泗阳站的水泵机组流量、杨程，叶片角度调节范围等实际情况，选用型号为BYKJ-BD-4-25-TS01为泗阳站水泵机组的叶片调节机构。
BYKJ-BD-4-25-TS01型叶调机构的控制装置采用了日本松下公司的可编程控制器 (Programmable logic Controller 以下简称PLC) 作为核心控制单元。PLC具有可靠性高、硬件模块组态灵活、通讯组网能力强等特点。人机界面采用台湾威伦公司的7英寸彩色触摸屏，可进行水泵叶片的参数设定、数值显示、状态显示、增减叶角、故障报警，从而实现自动控制功能。
该产品不仅具有自动化程度高、运行可靠、功能齐全等特点,而且具有通讯接口，能适应水泵叶片的各种运行工况，与其它设备相配合，能很好的满足泵站无人值班(少人值班)的运行要求。
2、运行条件
电源：AC220V15%50Hz
平均功耗：≤400VA
运行环境温度：≤40°C(≤海拔1000m时)；≤32.5°C(≤海拔2500m时)
运行环境相对湿度：≤90%
3、功能和特点
3.1功能
PLC可接收触摸屏的叶角设定，使水泵叶片平稳地变化至给定角度。
PLC可接收触摸屏或者操作柜增减叶角命令，平稳地增减水泵叶片角度。
当PLC发生故障时，用户可在现场手动进行水泵叶片调节，PLC屏蔽触摸屏控制信号。
具有故障自诊断和容错功能。当系统好发生故障时，触摸屏会显示故障信号，同时PLC发出报警信号，并保持现有叶角不变。
3.2特点
3.2.1 高可靠性
3.2.1.1 硬件配置
所有关键硬件均采用国内外成熟技术，电气部分硬件可靠性有保障，MTBF达30万小时以上。
硬件各模块之间采用鼠笼弹簧压接式连接方式，无焊接、无插接，确保连接牢固可靠。
3.2.1.2 柜体结构
采取有效防雷击、防浪涌措施，采用金属封闭控制柜体，有效地防止空间电磁辐射，提高装置抗干扰能力。
控制柜的外形尺寸定為400×200×450mm。
控制柜背部下方留有电缆入口，电缆安装完毕后采用与过线胶圈密封。
控制柜的柜体和其所有部件均按照IEC-439的标准制造和试验。
3.2.1.3 采用硬件/软件滤波技术、合理的柜体配线等多种技术措施，有效提高装置的电磁兼容能力。
3.2.1.4 可靠的质量保证体系，自1998年取得ISO9001质量体系认证以来，公司由专人监督严格遵照执行，并定期接受审核员检查，确保产品质量。
3.2.2 易操作性
由于触摸屏的采用及全中文触摸屏的引入，取消了传统产品中数码管显示、键盘、模拟表计等人机对话工具，使得各种运行操作异常简单，只要了解泵站的运行规程，即可在中文引导下完成对装置的各种控制操作。
触摸屏显示的操作画面可用于完成给定角度设定操作，增减叶角操作，系统时间设定操作。同时显示实际叶片角度，各种工作状态。其画面如图1：
图1触摸屏操作画面截图
3.2.3 安全保护性
由于控制装置具有完善的容错及故障处理系统，当控制装置发生非致命性故障时，装置仍可“容错”运行，通过装置的故障保持功能或改变运行方式，在故障处理系统的指导下，维护人员可不停机进行故障处理，提高装置的利用率。
当有故障发生时，图标故障信息中的“故障”两字会不停闪烁，点击图标故障信息即可进入故障信息画面查询当前故障。该画面用于在线显示故障以帮助操作人员查找错误，并可记录故障发生时间、确认时间及复归时间。故障发生时故障信息为红色，当故障消失时，变为绿色。其画面如图2：
图2触摸屏操作画面故障信息截图
控制装置还设有故障报警功能，当发生下列情况时，PLC发报警信号。
PLC内部诊断错误。
叶片调节器失灵。
叶片开向限位动作。
叶片关向限位动作。
叶片信号反馈故障。
3.2.4 易维护性
控制装置中无易损件，只要严格按照本说明书的要求进行操作并满足对运行环境的要求，电气部分控制柜是免维护的。
3.2.5 具有可扩展性
由于PLC的硬件采用功能模块化结构，如若干年后，对调节器进行功能扩展，只需增加必要的功能模块，并升级相应的软件即可，而原来的硬件部分保留，不会造成重复投资现象或前期投资浪费。
4、工作原理
4.1 硬件工作原理
PLC调节器硬件主要由可编程控制主模块、模拟量输入模块、信号处理模块及触摸屏等组成，其中PLC的基本单元主要负责调节程序的执行、各参数的计算，其结果通过高速脉冲信号控制水泵叶片调节机构。
PLC上电以后，主模块首先对模块进行监测，如有故障，点亮主模块故障灯，不执行用户程序。如各模块工作正常，循环执行用户程序。工作流程如图3所示。
图3CPU工作流程图
4.2 水泵叶片的控制说明
调节装置的控制方式分手动控制和自动控制，可通过操作柜上的“手/自动切换旋钮”进行切换。
自动控制
水泵叶片调节装置在自动运行状态下，手/自动切换旋钮在自动位置，控制柜根据触摸屏上的叶角给定、增叶角、减叶角，或者根据操作柜上的增/减叶角旋钮指令发出增叶角或减叶角的信号。
手动控制
水泵叶片调节装置在自动运行状态下，手/自动切换旋钮在手动位置。通过操作水泵叶片调节机构上的操作手轮带动步进电机动作，来调整叶片角度。
5、结语
泗阳站选用PLC叶片调节装置控制，在机组抽水、发电运行过程中，进行了叶片角度的调节操作，系统运行平稳，效果良好，达到预期的目的，该控制装置是设计理念先进的叶片调节机构。可供同类泵站在设计或改造时采用。
参考文献
[1]马玉春,赵跃华;松下PLC在大型泵站系统中的应用[J];微计算机信息;1998年03期
[2]林献坤,赵卫东;微机型保护继电器和PLC在泵站综合自动化中的应用[J];排灌机械;2001年03期
附：郭莉莉，1984年3月，女，汉，江苏省泗阳县，学士学位，工程师，主要从事大型泵站技术管理工作。