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和利時(shí)LK PLC在排澇泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

時(shí)間:2011-09-19 16:29:01來源:xuliyuan

導(dǎo)語:?該系統(tǒng)為冗余CPU配置、冗余電源配置、冗余以太網(wǎng)及冗余的總線配置。與上位通過以太網(wǎng)的方式進(jìn)行通訊,保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性及控制系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

摘  要 æŽ’澇泵站在平原湖區(qÅ«)的排澇效益顯著,本文介紹了基于和利時(shí)公司的LK系列大型冗余PLC的排澇泵站計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)控系統(tÇ’ng)。該系統(tÇ’ng)為冗余CPU配置、冗余電源配置、冗余以太網(wÇŽng)及冗余的總線配置。與上位通過以太網(wÇŽng)的方式進(jìn)行通訊,保證系統(tÇ’ng)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性及控制系統(tÇ’ng)ç©©(wÄ›n)定、高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞LK PLC;排澇泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng);冗余系統(tǒng)。

1 æ¦‚è¿°

      排澇泵站是我國(guó)水利的重要組成部分。為了合理開發(fā)、利用、節(jié)約和保護(hù)水資源,防治水澇災(zāi)害,實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用,實(shí)現(xiàn)傳統(tÇ’ng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuÇŽn)變,排澇泵站及泵站計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)控系統(tÇ’ng)的建設(shè)至關(guān)重要。

      排澇泵站工程的排澇效益以平原湖區(qÅ«)最為顯著。如湖北的江漢平原、廣東的珠江三角洲、東北的三江平原、浙江的杭嘉湖地區(qÅ«)以及洞庭湖、鄱陽(yáng)湖、太湖、巢湖的周邊地區(qÅ«)。

      在農(nóng)業(yè)排澇方面,以我國(guó)排澇面積最大、裝機(jÄ«)容量最多的湖北省為例。在最近的三十多年中,先后戰(zhàn)勝了七次特大洪澇災(zāi)害。其中在1991年歷史罕見的特大洪水中,排澇泵站發(fā)揮了骨干作用,日排水量為4.2å„„m3,累計(jì)排水量近100å„„m3,當(dāng)年泵站排澇減災(zāi)效益達(dá)160億元。

      本文所研究的排澇泵站為湖北省某排澇泵站,該泵站為堤后式泵站,由14臺(tái)155kw水泵組成,總裝機(jÄ«)2175kw,設(shè)計(jì)排水能力21m3/s。該泵站為改造泵站,自1976年建成至今,全部為手動(dòng)控制,無法實(shí)現(xiàn)遠(yuÇŽn)程監(jiān)控功能。

2  æŽ’澇泵站計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)控系統(tÇ’ng)的結(jié)æ§‹(gòu)和功能

2.1  æŽ’澇泵站計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)控系統(tÇ’ng)組成

      整個(gè)系統(tÇ’ng)ç”±1套上位監(jiān)控系統(tÇ’ng)å’Œ3個(gè)現(xiàn)地控制單元組成,如圖1所示。在中央控制室配置兩套監(jiān)控計(jì)算機(jÄ«),每套計(jì)算機(jÄ«)配置一套監(jiān)控組態(tài)軟件,1臺(tái)打印機(jÄ«)用于打印報(bào)表,一套聲光報(bào)警設(shè)備,用于實(shí)時(shí)故障報(bào)警。在現(xiàn)地控制單元,每7個(gè)機(jÄ«)組設(shè)置一套PLC和一套觸摸屏,全廠公用系統(tÇ’ng)設(shè)置一套PLC和一套觸摸屏。現(xiàn)地控制單元的PLC選用和利時(shí)çš„LK冗余系統(tÇ’ng),每套PLC由電源模塊,冗余的CPU,數(shù)字量輸入、輸出模塊,模擬量輸入、輸出模塊、通訊模塊及背板組成。觸摸屏選用和利時(shí)HT6A00TE觸摸屏,用于在現(xiàn)地對(duì)現(xiàn)å ´(chÇŽng)設(shè)備的監(jiān)控。

 

圖1     排澇泵站計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)控系統(tÇ’ng)組成

2.2    排澇泵站計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)控系統(tÇ’ng)ç¶²(wÇŽng)絡(luò)結(jié)æ§‹(gòu)及通訊方式

      整個(gè)系統(tÇ’ng)主干傳輸網(wÇŽng)采用100Mbps工業(yè)以太網(wÇŽng),支持IEEE802.3規(guÄ«)約和標(biāo)準(zhÇ”n)çš„TCP/IP協(xié)議;也可采用工業(yè)ç´š(jí)專用控制局域網(wÇŽng),該控制網(wÇŽng)具備確定性和可重復(fù)性及I/O共享,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸和實(shí)時(shí)控制,傳輸介質(zhì)為五類雙絞線。。

      LK通過以太網(wÇŽng)與觸摸屏進(jìn)行通訊,通過觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jÄ«)組的現(xiàn)地控制。LK背板上集成了DP通訊接口,并且配備有LK239串口通訊模塊,使得與第三方設(shè)備進(jìn)行通訊非常方便。

2.3    排澇泵站計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)控系統(tÇ’ng)功能

      泵站計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)控系統(tÇ’ng)采用冗余配置的LK系列大型PLC對(duì)全站泵組、電氣系統(tÇ’ng)進(jìn)行有效監(jiān)視和控制。對(duì)系統(tÇ’ng)過程的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、聯(lián)鎖和報(bào)警以及報(bào)表打印,通過使用一系列通訊鏈,完成整個(gè)工藝流程所必需的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊、順序控制、時(shí)間控制、回路調(diào)節(jié)及上位監(jiān)視和管理作用。

      在機(jÄ«)組現(xiàn)地控制單元,LK通過硬接線的方式采集機(jÄ«)組輔助設(shè)備、泵站電機(jÄ«)運(yùn)行狀態(tài)、水位、溫度、電壓電流等信號(hào)。控制信號(hào)主要是對(duì)電機(jÄ«)的啟停進(jìn)行控制。

      在公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元,主要是對(duì)斷路器的狀態(tài)、變壓器的油位、油溫、以及泵站的上下游水位和一些設(shè)備的故障、超限超量程信號(hào)進(jìn)行采集,并對(duì)斷路器、信號(hào)燈進(jìn)行控制。

3 æŽ’澇泵站計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)控系統(tÇ’ng)的軟件實(shí)現(xiàn)

3.1  排澇泵站計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)控系統(tÇ’ng)PLC程序?qÅ«)å´¿F(xiàn)

      在機(jÄ«)組現(xiàn)地控制單元,由于每臺(tái)機(jÄ«)組的容量較小,為三相異步電機(jÄ«),采用軟啟動(dòng)器進(jìn)行啟停控制,機(jÄ«)組現(xiàn)地控制單元PLC主要實(shí)現(xiàn)水泵的啟停控制。

      斷路器合閘條件:遠(yuÇŽn)程就地開關(guān)在遠(yuÇŽn)程位置且投入禁止開關(guān)處于投入位置且電機(jÄ«)斷路器處于分閘位置且上位機(jÄ«)發(fā)合閘命令。

      水泵的啟動(dòng)條件:遠(yuÇŽn)程就地開關(guān)在遠(yuÇŽn)程位置且投入禁止開關(guān)處于投入位置且電機(jÄ«)斷路器處于合閘位置且上位機(jÄ«)發(fā)啟動(dòng)命令。

      水泵的啟動(dòng)復(fù)位條件:軟啟動(dòng)器保持啟動(dòng)輸出后20s且電機(jÄ«)處于運(yùn)行信號(hào)。

      斷路器分閘條件:遠(yuÇŽn)程就地開關(guān)在遠(yuÇŽn)程位置且投入禁止開關(guān)出于投入位置且電機(jÄ«)斷路器處于合閘位置且上位機(jÄ«)發(fā)分閘命令。

 

圖2     水泵基本啟停控制梯形圖程序

表1  1#電機(jÄ«)控制點(diÇŽn)表

序號(hào)

信號(hào)點(diǎn)名

信號(hào)類型

信號(hào)含義

信號(hào)狀態(tài)說明

0

1

1

SA1

DI

遠(yuǎn)程/就地切換

遠(yuǎn)程

就地

2

SA2

DI

投入/禁止切換

禁止

投入

3

DJ1_YX

DI

1#電動(dòng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)

停止

運(yùn)行

4

QF1_H

DI

1#電機(jī)斷路器合閘位置

分閘位置

合閘位置

5

MID0

COM

遙控啟動(dòng)1#軟啟動(dòng)器

啟動(dòng)無效

啟動(dòng)

6

MID1

COM

遙控合1#電機(jī)斷路器

合閘無效

合閘輸入

7

MID2

COM

遙控分1#電機(jī)斷路器

分閘無效

分閘輸出

8

MCD1

COM

1#電動(dòng)機(jī)軟啟啟動(dòng)成功

無效

啟動(dòng)成功

9

MID21

COM

遙控停1#電動(dòng)機(jī)軟啟

停止無效

停止輸出

10

KO0

DO

1#電機(jī)軟起啟動(dòng)

關(guān)閉輸出

啟動(dòng)輸出

11

KO1

DO

1#電動(dòng)機(jī)斷路器合閘出口

合閘無效

合閘輸出

12

KO2

DO

1#電動(dòng)機(jī)斷路器分閘出口

分閘無效

分閘輸出

 

      在公用現(xiàn)地控制單元,主要監(jiān)控主變高壓側(cè)兩路斷路器開關(guān)合分閘、主變低壓側(cè)兩路斷路器開關(guān)和母聯(lián)é–‹é—œ(guān)合分閘。

      斷路器合閘條件:遠(yuÇŽn)程就地開關(guān)在遠(yuÇŽn)程位置且投入禁止開關(guān)在投入位置且遠(yuÇŽn)程遙控合閘且上述三個(gè)條件保持1s。

      斷路器分閘條件:遠(yuÇŽn)程就地開關(guān)在遠(yuÇŽn)程位置且投入禁止開關(guān)在投入位置且遠(yuÇŽn)程遙控分閘且上述三個(gè)條件保持1s。

 

圖3     斷路器合分閘控制梯形圖程序

表2  主變高壓側(cè)斷路器控制點(diÇŽn)表

序號(hào)

信號(hào)點(diǎn)名

信號(hào)類型

信號(hào)含義

信號(hào)狀態(tài)說明

0

1

1

SA1

DI

遠(yuǎn)程/就地切換

遠(yuǎn)程

就地

2

SA2

DI

投入/禁止切換

禁止

投入

3

MID0

COM

遙控合1#主變高壓側(cè)開關(guān)

合閘無效

合閘輸入

4

MID1

COM

遙控分1#主變高壓側(cè)開關(guān)

分閘無效

分閘輸入

5

KO0

DO

1#主變高壓側(cè)開關(guān)合閘出口

合閘無效

合閘輸出

6

KO1

DO

1#主變高壓側(cè)開關(guān)分閘出口

分閘無效

分閘輸出

 

3.2    排澇泵站計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)控系統(tÇ’ng)PLC程序?qÅ«)å´¿F(xiàn)

      觸摸屏實(shí)現(xiàn)的主要功能:遠(yuÇŽn)程監(jiān)視各斷路器的合分閘狀態(tài)、遠(yuÇŽn)程監(jiān)視各機(jÄ«)組的運(yùn)行狀態(tài)、遠(yuÇŽn)程控制各斷路器合分閘、遠(yuÇŽn)程控制各機(jÄ«)組的啟停。

 

圖4     機(jÄ«)組運(yùn)行控制觸摸屏界面

 

圖5     機(jÄ«)組運(yùn)行開關(guān)量監(jiān)視觸摸屏界面

 

圖6     斷路器控制觸摸屏界面

4 ç³»çµ±(tÇ’ng)優(yōu)點(diÇŽn)

      在現(xiàn)在常用的泵站常用配置中,計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)控系統(tÇ’ng)配置趨于豪華,通常在較小的機(jÄ«)組中也采用與大中型泵站相同的配置,每套機(jÄ«)組配置一套現(xiàn)地控制單元,每套現(xiàn)地控制單元中配置一套PLC,這種豪華的配置即造成了電源模塊、機(jÄ«)柜、建筑空間的浪費(fèi),又使的系統(tÇ’ng)在組網(wÇŽng)、通訊、數(shù)據(jù)采集和工程調(diào)試變得復(fù)雜。并且與系統(tÇ’ng)安全性能要求和實(shí)際情況并不匹配。

      本系統(tÇ’ng)采用簡(jiÇŽn)化的冗余系統(tÇ’ng)配置,14套泵組配置兩套冗余PLC控制,即提高了控制系統(tÇ’ng)的安全性能,簡(jiÇŽn)化了系統(tÇ’ng)配置。在機(jÄ«)組運(yùn)行過程中,能夠通過程序?qÅ«)å´¿F(xiàn)系統(tÇ’ng)的經(jÄ«ng)濟(jì)運(yùn)行,為泵站的節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。

      采用和利時(shí)LK系列大型PLC冗余系統(tÇ’ng)進(jìn)行的泵站計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)控系統(tÇ’ng),大大提高了系統(tÇ’ng)的安全性,簡(jiÇŽn)化了系統(tÇ’ng)配置,使機(jÄ«)組經(jÄ«ng)濟(jì)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)無人值守,提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)

[ 1 ]   葛強(qiáng). 泵站電氣繼電保護(hù)及二次回路[M], 中國(guó)水利水電出版社. 2010.

[ 2 ]   æ¬’鴻儒. 水泵及水泵站[M], 中國(guó)水利水電出版社. 2009.

[ 3 ]   éƒ­æ—­èг, 泵站綜合監(jiān)控系統(tÇ’ng)研究與應(yÄ«ng)用[D], 西南交通大學(xué). 2005.

[ 4 ]   çŽ‹å®šä¸€. 水電廠計(jì)算機(jÄ«)監(jiān)視與控制[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社. 2001

[ 5 ]   å’Œåˆ©æ™‚(shí)公司. LK大型可編程控制器指令手冊(cè),2008

[ 6 ]   å°¹å‰›. 全國(guó)泵站現(xiàn)狀存在問題及發(fā)展[J], 水電站、泵站自動(dòng)化技術(shù)咨詢網(wÇŽng). 2010

第一作者簡(jiǎn)介

      石連東(1984-),男,工學(xué)碩士,PLC行業(yè)技術(shù)ç¶“(jÄ«ng)理,具有豐富的PLC控制系統(tÇ’ng)的硬件成套和軟件編程及現(xiàn)å ´(chÇŽng)調(diào)試工程經(jÄ«ng)é©—(yàn)。目前從事PLC在水利水電行業(yè)的應(yÄ«ng)用研究。

 

 

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