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摘要:本文以某水利枢纽工程为例,阐述了水利枢纽系统中PLC现场控制单元技术的应用,能够提升水利枢纽系统的工作效率,保障各项工作质量的,旨在为规范水利工程的运行管理提供参考意见。
关键词:PLC;现场控制;单元技术;水利枢纽系统,应用
一、工程案例
以某枢纽工程为例,自建成以来累积排水量为194.2亿m3,在特大洪涝工作中,本枢纽工程中各个站点闸门共同泄洪量为47.2亿m3,将枢纽工程的作用充分凸显了出来。
由于枢纽工程是在早年规划,加之工程经费不足,使得各项设备与技术难以满足当前的运行需求。旨在将PLC现场控制单元技术融入本水利枢纽工程系统中,以全面提升水利枢纽系统的安全性、可靠性,先进性。
二、在水利枢纽系统内PLC现场控制单元技术的应用
PLC控制单元可划分为功能、任务、安全回路、硬件、程序等,其中主要控制流程为功能、任务、安全回路,这也是PLC现场控制单元技术运行的基本需求,PLC现场控制单元技术的水利工程枢纽系统内的应用主要如下:
(一)闸门运动分析
PLC现场控制单元内的起重设备包含了多种机构,各个机构在控制室的辅助下,能够进行远程控制,不同机构之间也存在着一定的联系。在闸门位置设置了与各个机构联合的进线电源、保护系统等。就泵站机组而言,电气控制系统不仅能够维护运转,还可以进行制动、冷风机速度、温度、电机速度的控制与检测,设备运行负荷检测等。
闸门的上下运行需要电动机的正反转实现,电动机类型为TL900-40/2006,具体如下图1所示,若是熔断器的运行正常,1HK始终保持闭合,闸门处于停止状态,且继电器常闭触点3K也保持闭合,在这类情况下,按下1K(闸门升降控制开关),会与1KM导通,接着闸门将会做上升运动。继电器1KM为常开,会形成硬件互锁,按下2K控制开关则无效,继电器的2KM则会导通,进而闸门会进行下降作业。
(二)系统接线分析
现场控制系统,在本案例原泵站的基础上,增加一些继电保护装置,与PLC装置,本案例应用的继电器是集保护、测量为一体的PLC现场控制单元技术,闸门电机的作用是开展控制作业,PLC替代人工编程操作,如下图2所示。
在上图中,输入模块包括:X0端子对应按钮SB1,其功能为闸门上升控制按钮。x1端子对应按钮SB2,其功能為闸门下降控制按钮。X2端子对应按钮SB3,其功能为闸门停止控制按钮。X3端子对应按钮1(2)KM,其功能为闸门上升、下降命令执行反馈。X4端子对应按钮SXWD,其功能为行程开关闸门上升到特定位置。X5端子对应按钮XXWD,其功能为行程开关闸门下降到特定位置。X6端子对应按钮QT,其功能为自动、手动进行开关切换。x7端子对应按钮1KH,其功能为开展过流保护作业。
输出模块:Y1对应负载对应正转电机,其功能为闸门上升按钮。Y0对应负载对应反转电机,其功能为闸门下降按钮。Y2对应负载为电机停止运行,其功能为闸门停止按钮。
本例子中的PLC现场控制单元在其编辑中采取的是梯形图的逻辑方式,还可以采用KOYO进行控制系统开发,由于系统机构比较清晰,因此开发工作比较便捷。最为重要的是该设备可以开展定时扫描,除了适应特殊需求之外,还能够兼顾外部的中断点,可以实现各种类设备的编程,还可以实现(无协议)协议通讯。
(三)单元闸门控制
泵站机组在其自动化控制中,采取的是顺序控制法,是依照生产流程设置的控制程序,设备的运行是在特定指令下开展,自动按照输入的顺序进行控制。机组的控制顺序,是在PLC现场控制单元的基础上实现,在枢纽工程案例中,采取的是流程控制方式,并将流程中断引入到了PLC现场控制单元编程界面中,避免在系统的运行中,出现长时间等待的现象,以此确保系统运行的可靠性与合理性。如下图3所示,在PLC现场控制单元闸门控制,首先需要审查闸门内电机状态,若是处于过流保护正常,且电机处于停止状态,在按下停止、启动按钮时,电机会等待系统的指令,在正式开始运作时闸门开启到设置位置。在其运行中若有特殊情况出现,需要立即停止运行,并进行复位,闸门需要先运行到制定位置,接着在复位,直到与初始状态保持一致。
在PLC开始运行时,继电器M8002(特殊辅助器)的运行,S0为初始状态位置,若是x7常闭触点与Y2常开接触点,两者之间的转换条件成立,在程序开始时,会进行状态选择。闸门控制系统在选择状态条件时,通常为二选一的方式,当X0与x1其中任何一个成立,程序均会朝着下一个状态进行,也只有在这里状态下,才能够继续进行作业。若是X0先闭合,状态停止在$20,rr0会开始作业,并将作业延时到180s,常闭开关rr0则处于常闭状态,上升到X3闭合按钮位置,状态会从$20朝着$21发展,在Y0执行命令之后,闸门会继续上升。若是将Y1按钮进行复位,就能够实现系统内各个软件的互锁,在闸门上升到一定位置之后,形成开关X4将会闭合,状态会从$21-$22发展,Y2执行命令,在闸门停止作业之后会存在一定的惯性作业。
三、结束语
综上所述,将PLC现场控制单元技术应用在水利枢纽系统中,能够实现在监测,最大程度降低运行事故的发生。同时能够合理分配各项资源,全面提升水利枢纽系统的运行效率,逐步改善工作环境,进而更好的推动我国水利工程的发展。
(作者单位:水利部南京水利水文自动化研究所)
关键词:PLC;现场控制;单元技术;水利枢纽系统,应用
一、工程案例
以某枢纽工程为例,自建成以来累积排水量为194.2亿m3,在特大洪涝工作中,本枢纽工程中各个站点闸门共同泄洪量为47.2亿m3,将枢纽工程的作用充分凸显了出来。
由于枢纽工程是在早年规划,加之工程经费不足,使得各项设备与技术难以满足当前的运行需求。旨在将PLC现场控制单元技术融入本水利枢纽工程系统中,以全面提升水利枢纽系统的安全性、可靠性,先进性。
二、在水利枢纽系统内PLC现场控制单元技术的应用
PLC控制单元可划分为功能、任务、安全回路、硬件、程序等,其中主要控制流程为功能、任务、安全回路,这也是PLC现场控制单元技术运行的基本需求,PLC现场控制单元技术的水利工程枢纽系统内的应用主要如下:
(一)闸门运动分析
PLC现场控制单元内的起重设备包含了多种机构,各个机构在控制室的辅助下,能够进行远程控制,不同机构之间也存在着一定的联系。在闸门位置设置了与各个机构联合的进线电源、保护系统等。就泵站机组而言,电气控制系统不仅能够维护运转,还可以进行制动、冷风机速度、温度、电机速度的控制与检测,设备运行负荷检测等。
闸门的上下运行需要电动机的正反转实现,电动机类型为TL900-40/2006,具体如下图1所示,若是熔断器的运行正常,1HK始终保持闭合,闸门处于停止状态,且继电器常闭触点3K也保持闭合,在这类情况下,按下1K(闸门升降控制开关),会与1KM导通,接着闸门将会做上升运动。继电器1KM为常开,会形成硬件互锁,按下2K控制开关则无效,继电器的2KM则会导通,进而闸门会进行下降作业。
(二)系统接线分析
现场控制系统,在本案例原泵站的基础上,增加一些继电保护装置,与PLC装置,本案例应用的继电器是集保护、测量为一体的PLC现场控制单元技术,闸门电机的作用是开展控制作业,PLC替代人工编程操作,如下图2所示。
在上图中,输入模块包括:X0端子对应按钮SB1,其功能为闸门上升控制按钮。x1端子对应按钮SB2,其功能為闸门下降控制按钮。X2端子对应按钮SB3,其功能为闸门停止控制按钮。X3端子对应按钮1(2)KM,其功能为闸门上升、下降命令执行反馈。X4端子对应按钮SXWD,其功能为行程开关闸门上升到特定位置。X5端子对应按钮XXWD,其功能为行程开关闸门下降到特定位置。X6端子对应按钮QT,其功能为自动、手动进行开关切换。x7端子对应按钮1KH,其功能为开展过流保护作业。
输出模块:Y1对应负载对应正转电机,其功能为闸门上升按钮。Y0对应负载对应反转电机,其功能为闸门下降按钮。Y2对应负载为电机停止运行,其功能为闸门停止按钮。
本例子中的PLC现场控制单元在其编辑中采取的是梯形图的逻辑方式,还可以采用KOYO进行控制系统开发,由于系统机构比较清晰,因此开发工作比较便捷。最为重要的是该设备可以开展定时扫描,除了适应特殊需求之外,还能够兼顾外部的中断点,可以实现各种类设备的编程,还可以实现(无协议)协议通讯。
(三)单元闸门控制
泵站机组在其自动化控制中,采取的是顺序控制法,是依照生产流程设置的控制程序,设备的运行是在特定指令下开展,自动按照输入的顺序进行控制。机组的控制顺序,是在PLC现场控制单元的基础上实现,在枢纽工程案例中,采取的是流程控制方式,并将流程中断引入到了PLC现场控制单元编程界面中,避免在系统的运行中,出现长时间等待的现象,以此确保系统运行的可靠性与合理性。如下图3所示,在PLC现场控制单元闸门控制,首先需要审查闸门内电机状态,若是处于过流保护正常,且电机处于停止状态,在按下停止、启动按钮时,电机会等待系统的指令,在正式开始运作时闸门开启到设置位置。在其运行中若有特殊情况出现,需要立即停止运行,并进行复位,闸门需要先运行到制定位置,接着在复位,直到与初始状态保持一致。
在PLC开始运行时,继电器M8002(特殊辅助器)的运行,S0为初始状态位置,若是x7常闭触点与Y2常开接触点,两者之间的转换条件成立,在程序开始时,会进行状态选择。闸门控制系统在选择状态条件时,通常为二选一的方式,当X0与x1其中任何一个成立,程序均会朝着下一个状态进行,也只有在这里状态下,才能够继续进行作业。若是X0先闭合,状态停止在$20,rr0会开始作业,并将作业延时到180s,常闭开关rr0则处于常闭状态,上升到X3闭合按钮位置,状态会从$20朝着$21发展,在Y0执行命令之后,闸门会继续上升。若是将Y1按钮进行复位,就能够实现系统内各个软件的互锁,在闸门上升到一定位置之后,形成开关X4将会闭合,状态会从$21-$22发展,Y2执行命令,在闸门停止作业之后会存在一定的惯性作业。
三、结束语
综上所述,将PLC现场控制单元技术应用在水利枢纽系统中,能够实现在监测,最大程度降低运行事故的发生。同时能够合理分配各项资源,全面提升水利枢纽系统的运行效率,逐步改善工作环境,进而更好的推动我国水利工程的发展。
(作者单位:水利部南京水利水文自动化研究所)