試析PLC應用于水電站綜合自動化中的措施

歐明

【摘 要】PLC技術在水電站中的合理應用可顯著提升水電站的自動化運行水平，確保系統的安全和可靠運行，提高水電站運行的效率。且其編程難度較小，接線相對簡單，維護和使用十分方便。本文主要分析了PLC技術在水電站綜合自動化中的應用策略，以供參考。

【關鍵詞】PLC技術；水電站綜合自動化；策略；

當前PLC的應用大大提高了水電站的自動化運行水平。很多水電站所處的地理位置不佳，因此要不斷完善水電站綜合自動化水平，為工作人員創造良好的工作環境。

1水電站自動化建設的必要性

1.1提高電能質量

電壓與頻率是衡量電能質量的重要指標，電壓和頻率的決定性因素是無功功率和有功功率的平衡性。電壓和頻率的穩定性直接決定了電能質量。傳統手動控制模式下，若發電系統電荷出現較大的變化，則無法科學調整有功功率和無功功率，因此電壓與頻率的穩定性降低，極大地影響了電能的質量。但在應用電氣自動化技術后，系統能夠結合發電系統的實際情況對其予以科學調整，提高電能的質量。

1.2優化工作環境

水電站所在地區一般為偏僻的地區，工作環境較為惡劣，未應用水電站電氣自動化技術前，主要以人工方式完成數據采集和控制。應用電氣自動化技術后，控制和數據采集均由計算機完成，工作人員只需要在電腦前輸入命令，這也為工作人員提供了更好的工作環境。另外，計算機完成數據操作可有效減少人為錯誤，提高工作效率。

1.3降低成本投入

水電站在未使用電氣自動化技術前，每一個工作環節均由工作人員手動完成，因此在工作中也極易出現人為失誤，這在一定程度上增大了人力成本。應用電氣自動化技術后，工作中不再需要較多的工作人員，工作人員可對更大范圍進行妥善的控制和管理，進而有效減少了工作中的人力成本。電氣自動化技術應用后，發動機組可按照具體的情況調節發電模式，從而增大水資源的利用率。與傳統的依靠經驗以人為方式調整發動機組的方式相比，其在經濟性上的優勢更為明顯。應用電氣自動化技術后，出現意外事故時，系統能夠自動開啟報警與保護裝置，避免水電站在運行的過程中發生系統崩潰，減少了系統運行中所產生的經濟損失。再者，水電站綜合自動化系統的合理應用大大降低了水電站運行中的成本投入，提高了水電站運行的經濟效益。

2 M340PLC的系統組成

M340PLC主要應用于中小型水電站中的中壓與低壓水輪發電機組，考慮到我國中小型水電站的操作要求，實現了一次開關設備與控制設備的有機結合，同時提供保護、SCADA、同期與自動控制功能，利用MPI網將幾臺機組聯合控制起來。

整個系統由PLC（CPU226、CPU216）、PC機、操作面板（OP3）、智能電量檢測儀表、調制解調器（MODEM）組成。其中，上位機可以監視機組的運行狀態，包括成組顯示、開關量輸出顯示、趨勢曲線顯示、模擬量輸入顯示、工藝流程圖顯示，可以根據機組運行狀態來發布相關的控制命令。下位機應用了PLC，軟件選擇M340STEP7Microwin32，可以實現各類機組的開關量控制、數據通信以及實時數據采集的功能需求。此外，采用觸摸屏或者OP3來完成模擬量顯示、開關量輸入顯示、開關導葉、參數設置操作功能，利用MODEM來查詢現場，操作人員只要借助網絡，即可隨時觀察系統運行狀態。

3軟件設計與通信實現

3.1系統軟件設計

上位機可以接受數據，并進行處理，完成數據儲存、報表打印等工作，利用Windows平臺中的VB軟件來變成，利用多線程技術、消息管理技術調用起系統函數，數據庫應用了傳統的BDE引擎，網絡通信基于TCO/IP協議。在PC機軟件設計上，采用下載器來下載并存儲PC程序，系統人機界面應用了FXDUWIN編寫法，該種軟件可以及時反饋并處理機組自動化元件信息、機組軸承溫度信號。

其中，PLC系統肩負著開關控制、復位控制、重啟等重要任務。在開關控制方面，在系統接收到指令之后，即可判斷系統的運行狀態，發出控制狀態；在初始化方面，可以完成對定時器、繼電器以及存儲器的初始化處理；在復位控制上，可以監控設備工作狀態，及時向PC反饋。

3.2通信實現

M340CPU具有多協議通信能力，網絡支持多個協議，如PPI協議、MPI協議、PROFIBUS協議，這都可以利用令牌環網來實現，具有一個偶校驗位、起始位和停止位、通信幀由起始字符與結束字符組成，只要波特率吻合，那么協議可以在一個網絡中運行，相互之間不會產生影響。在數據的傳送上，使用M340PPI、MPI令牌來傳送，在水電站系統中，對于運行的實時性有著嚴格要求，只要具備初始化通訊權利，即可發出信息，對于PPI令牌傳送網絡，需要合理利用令牌循環時間。對于6站邏輯環，如果每一個令牌都發送雙字值信息，那么需要花費1s的循環時間，如果站數或者字節數增加，都會延長循環時間。

在M340網絡之中，循環時間可以根據令牌時間相加來計算，在PLC方面，可以利用MPI口與上位機進行通信，在上位機中安裝ISA卡，使用Delphi編寫程序，MPI可以為主/從通信或者主/主通信，而M340采用的是非公用連接。因此，每個CPU只要支持4個連接，即可滿足運行需求。利用PLC通信，上位機可以隨時監測機組運行狀態，對各項數據進行綜合分析，并發出相關的控制指令。

PLC與電量測量儀表采用自由口通信形式，PLC與MODEM通信采用RS485/232標準。自由口通信主要借助用戶程序控制M340CPU通信口的操作模式，從而保證多種智能設備的有效連接。PLC定時讀取電量測量儀表的電量信號，儀表會將數據以打包的方式傳送給PLC系統。PLC接收完成后調用PC發送子程序，將PLC采集到的現場狀態信號和相應的控制信息向PC機發送。在有報警信號產生時，自動調用撥號報警子程序，加強通訊的可靠性。

4水電站綜合自動化中存在的不足與解決方法

4.1水電站綜合自動化中存在的不足

其一是環境問題。在工程建設中，自然水文環境發生了較大改變，其對水中的魚類、水生物和河口上下游等均產生了較大影響。土地利用的過程中對原有的文物古跡也產生了較大的影響，對防洪、灌溉和旅游等多項設施均造成了較大的破壞。其二是技術發展不平衡。現階段，很多發電綜合自動化應用中片面重視自動化運行的控制，而對人事和財務等諸多方面均沒有高度關注。

4.2水電站綜合自動化的優化措施

首先要建立科學的綜合信息采集系統，以原有的信息采集設施為基礎，創建信息綜合采集系統，從而有效提高采集內容的時效性及實用性。按照業務需要改進原有的系統，創建綜合信息采集體系，將區級與鎮級水利機構內部較為分散的信息進行整合與處理，從而建立相對完善的管理方法，增強信息維護的有效性和一致性。

其次構建相對較為完善的水利信息網。以原有的防汛指揮設施為基礎，建立多級信息傳輸網，水利局對省和各區的水利信息傳輸網進行科學和統一的規劃，同時在這一過程中還要實施網絡化管理。

最后由各區對內部的水利信息傳輸網完成建設工作，從而保證多個節點以及各級信息均可實現實時通訊，提高水電站綜合自動化的有效性，強化智能化和集成化的效果，進而充分展現出系統的目標分析、狀態分析、故障維護和決策分析等多個功能。

5結語

總而言之，在水電站運行的過程中合理應用PLC系統后，水電站的綜合自動化水平得以顯著提升，保證了系統的安全與平穩運行，而且工作效率也得到了較大改善，最終有效促進了電站無人值班工作的順利開展。

參考文獻：

[1]王春泉.PLC應用于水電站綜合自動化中的措施[J].山東工業技術，2017（5）

（作者單位：廣西桂東電力股份有限公司合面獅水力發電廠）