用PLC在計算機監控系統中的運用

許琴

摘 要：隨著計算機工業控制技術的不斷發展，計算機監控技術日趨完善，PLC（Programmable logic controller程序邏輯控制）工業控制系統為各式各樣的自動化控制設備提供了非常可靠的控制應用，其主要原因在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案。基于水電廠的自動控制及其邏輯順序控制的特殊性，90年代初期PLC開始在電力行業中逐漸使用，現就PLC在計算機監控系統中的成功應用。

關鍵詞：PLC；計算機；監控；運用

1 概述

電站在系統中的主要作用是調峰、調頻，承擔系統事故備用，是一項以發電為主的綜合利用工程。早期的機組自動化及其輔助設備完全采用電磁繼電器方式參與控制，盤柜龐大、臃腫，接線復雜，其安全、穩定性能低，抗干擾能力差，設備故障、事故頻繁發生。隨著機組及其輔助控制設備的改造；發電機組進行自動化元件改造；機組及公用系統的計算機監控系統安裝調試，使計算機監控系統走向完善和成熟。

2 PLC的運用范疇

2.1 機組的順序控制

自動操作包括水輪發電機組各種工況轉化，機組輔助設備的調整和對全廠的公用設備進行的自動化控制，這類控制在自動控制范疇內屬于順序控制系統，每個順序控制都是按照生產流程的要求及生產設備的特點來設定。

2.2 根據操作對象可分為

2.2.1 機組自動操作

要求以一個脈沖自動按預定的順序完成下列操作，即機組的自動開機至空載、開機至空轉、發電轉空載、發電轉空轉、發電轉停機、發電轉調相、調相轉發電、調相轉停機等，其操作對象包括水輪發電機及調速器、勵磁系統、機組冷卻系統等附屬設備。

2.2.2 公用設備的操作

公用設備包括整個廠房排水系統、給排油系統、高低壓壓縮氣系統、智能直流模塊整流電源與蓄電池浮充系統、廠用電系統等，遠線控制時還包括自動準同期并網裝置。

2.2.3 安全性的操作

安全性的操作包括消防報警系統、通訊系統、開關站開關、刀閘設備等操作。

對以上這些自動操作的總體要求是運行安全可靠、維護方便、清晰明了、經濟合理。

3 PLC在順序控制中的運用

所謂順序控制是指生產設備及生產過程，根據工藝要求按照邏輯運算、順序操作、定時和計算數等規則通過預先編制的程序，在現場輸入信號（包括開關量、模擬量）的作用下，執行機構按預定程序動作，實現以開關量為主的自動控制。我廠PLC的設計安裝就是根據這一原則來實現的。其輸入主要是靠按鈕、行程開關、限位開關、動斷觸點等開關量為主的控制、信號。輸出為繼電器、電磁閥等驅動元件。PLC內部控制部分有定時器、計數器、中間繼電器等元器件以及許多的常開、常閉觸點 。而傳統的順序控制是由繼電器控制屏來實現的，由于設備體積大、功耗高、動作速度緩慢、接線復雜、通用性、靈活性差、維護工作量大、故障頻發率高而導致可靠性差，沒有計算和儲存功能，而PLC控制系統克服了繼電器控制的弱點，把計算機技術與繼電器控制有機地結合起來，為工業自動化提供了十分完美的現代化控制裝置，其優越性主要表現在：

3.1 PLC是繼電器、接觸器、順序控制器以及由中、小規模的集成電路及其它電氣元件的復雜控制系統裝置上發展起來的一種新型控制器，采用微電腦技術（大規模集成電路）取帶了以往靠硬導線布線的邏輯控制器，具有成本低，功耗、體積小，重量輕等特點。

3.2 PLC 的配置

一套完整的PLC主要由6個模塊構成：電源模塊、CPU模塊、熱備模塊（可選）、開入/開出（I/O）模塊、A/O模塊、通訊模塊。其中電源模塊向PLC提供直流24V工作電源；CPU是微型處理器（PLC的核心部位）；熱備模塊是在兩套PLC均為在線方式下互為熱備用，并且可以人為任意切換至工作或備用狀態，提高安全可靠性；開入/開出（I/O）模塊是指外圍回路向PLC輸入高電平（或低電平）和PLC向外圍回路輸出高電平（或低電平）；模數轉換（A/O）模塊是將外圍設備輸入的電信號轉換成數字信號，以供PLC進行計算、判斷、比較和傳輸（配置如圖1所示。

3.3 由于PLC容易與工業控制系統連成一個整體，易于擴展功能，具有接口簡單快捷、工作量小、適合于較為惡劣的運行環境、故障率低、可靠性好、抗電氣干擾能力強，維護方便等優點。

3.4 PLC采用掃描式的工作方式，特別適合于邏輯控制要求較高的順序控制。

3.5 順序控制系統流程較為復雜，90年代前期所用常規的繼電器硬線控制方式規模龐大、維護困難、故障和事故發生機率較高，出現故障后不利于查找并消除故障，設備隱患較多，在我廠采用傳統方式的繼電器順序控制方式，其安全生產記錄常常打破，我廠采用PLC控制后，不僅提高了設備可靠性，而且對設備的檢修維護都十分方便快捷，無需將機組及附屬設備退出運行即可解決，大大提高了工作效率，而安全生產記錄已接近3000天，創歷史最高記錄。

4 機組順序控制程序的設計

通過對已實施的進水口工作閘門、機組輔助設備PLC控制系統改造并結合其它電廠的成功經驗，嚴格遵循電力生產必須安全可靠、經濟使用、適合發展的原則，于2000年初我廠著手2#機組的計算機監控系統工程的調研和設計工作，并不斷地派出工程技術人員與科研單位進行協作。首先根據機組整個生產控制過程的要求把程序進行分塊；其次是合理利用指令，嚴格注意信號名稱定義，利用各種方法正確地編寫各個程序塊的程序；然后經過單元調試，軟硬件聯調與系統總調，對程序進行不斷修改和完善，經過不停的模擬試驗后投入實際現場工作。分塊結構的程序是根據工程的特點，把一個控制工程分成多個簡單的、規模較小的控制任務；然后把這些控制任務分配給一個子程序塊，并在子程序中編制具體任務的控制程序，最后由一個主程序進行統一管理，以備流程需要時進行適時調用，如：自動開機至空轉、開機至空載、發電轉空載、發電轉空轉、發電轉停機、發電轉調相、調相轉發電、調相轉停機等就是不同的子程序塊。現以停機至發電子程序塊程序邏輯為例，如圖2。

參考文獻

[1]《Quantem PLC使用手冊

[2]《烏江渡發電廠機組程序控制圖集》

[3]《烏江渡發電廠計算機監控PLC二次圖冊》