基于PLC的水力發電廠滲漏排水系統智能控制研究

潘梁偉 舒效偉 祁 星 劉明威

（1.河南開元空分集團有限公司，河南 開封 475004；2.河南天方藥業有限公司，河南 駐馬店 463000）

根據中小型水電廠滲漏排水裝置自動控制過程的特點和要求，結合“無人值班，少人值守”水電廠遠程通信的要求，論述了其常規設計制約整個水電廠的生產與調度的缺陷，提出了采用PLC構成的控制方案，并以某水電廠滲漏排水控制系統為例，重點探討了其工作原理、硬件及軟件結構。

1 設計原則

PLC叫可編程控制器，是一種帶有指令存儲器，數字或模擬輸入/輸出接口，以位運算為主，能夠完成邏輯、順序、定時、記數和算術運算等功能，用于控制機器或生產過程的自動控制裝置。

PLC控制電路相對于電氣控制電路的優點：

①從控制方式上看：電器控制硬接線，邏輯一旦確定，要改變邏輯或增加功能很是困難；而PLC 軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能［1］。

②從工作方式上看：電器控制并行工作，而PLC串行工作，不受制約。

③從控制速度上看：電器控制速度慢，觸點易抖動；而PLC 通過半導體來控制，速度很快，無觸點，因而無抖動。

④從定時、記數看：電器控制定時精度不高，容易受環境溫度變化影響，且無記數功能；PLC時鐘脈沖由晶振產生，精度高，定時范圍寬；有記數功能［1］。

⑤從可靠、維護看：電器控制觸點多，會產生機械磨損和電弧燒傷，接線也多，可靠、維護性能差；PLC 無觸點，壽命長，且有自我診斷功能，對程序執行的監控功能，現場調試和維護方便［2］。

⑥由專業大公司精心設計的硬件和軟件系統，功能強大、可靠性好。

⑦編程方法簡單易學，即使是不熟悉電腦的工程師也可以用它開發復雜的控制系統。

⑧抗干擾能力強，適用于環境惡劣的工業控制場合。

⑨有豐富的擴展模塊和聯網能力，可以做成大型復雜的工業控制系統。

2 控制對象及測控點統計

2.1 控制對象主要包括：潛水泵多臺、液位開關、潤滑油電磁閥、潤滑油流量指示信號器、水泵出口流量指示信號器、深水井水面液位傳感器等。

2.2 測控點數量統計

表1 排水控制系統測控點數量統計

3 控制系統功能

控制系統具有如下功能：

第一，控制方式設置，在操作臺上對2臺潛水泵分別設有“智能、人工、停止”控制方式萬能轉換開關，三種方式各自獨立運行，相互沒有影響。

第二，通過液位傳感器檢測到的液位高低和實際情況來自動控制潛水泵的啟停。

第三，潛水泵的工作方式可以智能地、循環往復地切換。

第四，在操作臺和中控制設置完整的信號指示。

第五，在操作臺上設置靈敏的聲光警報系統。

第六，操作臺與中控室，設備與操作臺，設備與中控室通過MODBUS PLUS（MB+）進行通訊。

4 控制過程

4.1 人工維護和保養：萬能轉換開關手柄打向人工位時，萬能轉換開關的接點1 接通，通過按鈕1、按鈕2 人工切斷/開啟電動閥門，通過按鈕3、按鈕4人工切斷/開啟潛水泵，以便于現場維護和保養。

4.2 智能控制潛水泵：萬能轉換開關手柄打向智能時，萬能轉換開關接點2 接通，這時即可智能開啟、切斷潛水泵。

4.3 差壓變送器智能控制潛水泵：萬能轉換開關手柄打向空位時，若潛水泵進、出水口的差壓高于差壓變送器設定值時，潛水泵自動運行工作，直到進、出水口產生的壓力小于差壓控制器設定值時，潛水泵自動停止。

4.4 差壓過高停車：潛水泵進、出水口內部的雜質導致濾膜堵死，潛水泵的進、出水口的差壓值過高，在進行相應的操作后，潛水泵進、出口差壓仍然無法下降，差壓變送器內的微型動作開關長時間保持（8～10min），需要立即停車，并發出聲光警報。

4.5 計數功能：每次潛水泵起動、停止后都要有記錄，因此需要記錄除雜排污次數（5位）。

4.6 其他必要的電氣聯鎖與保護，受控對象運行狀態顯示等。

5 結語

如水力發電廠采用以上設計有以下優勢：以西門子的S200系列PLC替代原來的中間繼電器控制，通過西門子S200的內置軟件實現自動化運轉，以完成不同工作方式對排污作業的不同要求；采用新型的多晶硅固態軟啟動器取代水阻柜，減少電機啟動瞬間的啟動電流過大沖擊電網的危險；采用最新型的液位計等先進設備，同時在深水井液位檢測環節采用了液位浮子開關來智能化控制深水井潛水泵的啟動和停止，提高了液位測量環節的準確性和穩定性；該設計可靠性高、控制能力強、使用編程方便。

［1］邱公偉.可編程控制器網絡通信及應用［M］.北京：清華大學出版社，2000.

［2］宋宗仁.可編程控制器及其通信網絡技術［M］.北京：人