西門子PLC在水電廠自動化系統(tǒng)LCU中的應(yīng)用

山東泰開自動化有限公司位于五岳之首的泰山腳下------泰安市南部高新開發(fā)區(qū)，公司前身是山東魯能泰山自動化研究所，成立于1995年6月，專業(yè)從事電力系統(tǒng)自動化的開發(fā)及其配套設(shè)備的研制生產(chǎn),是一家順應(yīng)國家電力發(fā)展，特別是城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的需要而崛起的高新技術(shù)企業(yè)。依托泰開集團，公司擁有雄厚的經(jīng)濟技術(shù)實力，現(xiàn)有員工150多人，占地150畝，擁有2000平方米的科研樓和5000平方米的生產(chǎn)場地。

公司擁有卓越的管理隊伍和優(yōu)秀的研發(fā)人才，其中本科以上專業(yè)技術(shù)人員占70%以上，博士、碩士十余人，是一支充滿朝氣和富有協(xié)作精神的團隊。公司與山東大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華北電力大學(xué)等高校長期開展技術(shù)合作和人才交流。聘請國內(nèi)著名電力保護專家參與重大項目研發(fā)。技術(shù)和人才的優(yōu)勢為開發(fā)優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品提供了有力的保障。公司十多年專注于電力電網(wǎng)自動化保護產(chǎn)品的研發(fā)，先后開發(fā)出了FBZ3000廠站自動化系統(tǒng)、FBZ2300配電自動化系統(tǒng)、GZG49系列智能高頻直流電源系統(tǒng)、EPS應(yīng)急電源系統(tǒng)、GIS智能在線監(jiān)測系統(tǒng)等五大系列幾十個品種的產(chǎn)品，形成了門類齊全的產(chǎn)品系列。公司擁有多種國際領(lǐng)先的檢測系統(tǒng)和設(shè)備，如美國DOBLE公司的電力系統(tǒng)數(shù)字仿真儀、奧地利OMICRON電子儀器有限公司的OMICRON測試系統(tǒng)，和滿足電力系統(tǒng)綜合保護產(chǎn)品各項技術(shù)參數(shù)和模擬試驗的高精度測試儀器，具備了良好的試驗檢測環(huán)境。2000年公司順利通過了國際ISO9001質(zhì)量保證體系認證，2001年獲得山東省雙軟企業(yè)認定，所有產(chǎn)品均通過了國家電力公司權(quán)威檢驗機構(gòu)嚴格測試，取得了電力部門、國家經(jīng)貿(mào)委入網(wǎng)許可。目前，公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)電網(wǎng)工程及冶金、石油、煤礦、化工等廠礦企業(yè)，用戶遍布國內(nèi)二十多個省區(qū)八十多個地市。

電力系統(tǒng)是一個包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電在內(nèi)的完整體系，電力生產(chǎn)的特點是電能難以儲存，發(fā)輸變配用電要隨時保持平衡，而用電是隨時變化的，發(fā)電出力也必須隨時變化，否則電網(wǎng)的頻率將保持不住額定值，從而對用電造成危害。水電是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要調(diào)節(jié)手段，具有調(diào)峰、調(diào)頻、平衡發(fā)電等重要功能。目前，在電力系統(tǒng)愈來愈大，電壓等級愈來愈高的情況下，要保持電力系統(tǒng)正常供電，就必須依靠大量自動裝置，快速隔離故障，調(diào)整運行方式。水電自動化是如今電力系統(tǒng)安全可靠運行的基礎(chǔ)設(shè)施和裝備，同時也是電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的手段。水輪機組及水電廠自動化更應(yīng)反應(yīng)靈敏安全可靠。水電自動化的市場極其廣大，作為水電站或抽水泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元，市場前景巨大。

作為計算機監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元，直接與現(xiàn)場設(shè)備接口，采集生產(chǎn)過程的各種信號并對現(xiàn)場設(shè)備進行自動控制，可與多種專用功能裝置配套使用。選用高檔PLC或DCS產(chǎn)品，可靠性高，抗干擾能力強，功能強大，配置靈活，易于學(xué)習(xí)，便于維護。作為水電站或抽水泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元，對水輪發(fā)電機組、水泵、開關(guān)站、公用設(shè)備、閘門等進行自動控制，實現(xiàn)“無人值班”（少人值守）的目標。

計算機輔機控制系統(tǒng)，相對于水電廠泵站的總的監(jiān)控系統(tǒng)是獨立的。它可以單獨引入水電廠泵站，同時計算機輔機控制系統(tǒng)內(nèi)部的油控制系統(tǒng)、氣控制系統(tǒng)、水控制系統(tǒng)之間也是相互獨立的，因此水電廠泵站可以全部引入計算機輔機控制系統(tǒng)，也可以單獨引入輔機控制系統(tǒng)中的油控制系統(tǒng)、氣控制系統(tǒng)或水控制系統(tǒng)。在每個單獨的子系統(tǒng)都留有接口，水電廠泵站可以根據(jù)自己的實際情況，先只引入單獨的控制系統(tǒng)，待條件成熟再引入其它控制系統(tǒng)。如果水電廠泵站目前已經(jīng)有了一些單獨的控制系統(tǒng)，我們可以根據(jù)具體的實際情況對計算機輔機控制系統(tǒng)作出一些修改，使之與水電廠泵站原有的控制系統(tǒng)組成一個完整的監(jiān)控系統(tǒng)。

水電廠計算機輔機控制系統(tǒng)：水電廠（泵站）油系統(tǒng)控制系統(tǒng)、氣系統(tǒng)控制系統(tǒng)、水電廠（泵站）排水系統(tǒng)控制系統(tǒng)和供水系統(tǒng)控制系統(tǒng)。

水電廠（泵站）計算機輔機控制系統(tǒng)是水電站（泵站）計算機自動化系統(tǒng)的一部分，它的控制對象為水電廠（泵站）的公用設(shè)備（油、氣、水）。這些設(shè)備所處的環(huán)境都比較惡劣:空氣的濕度較大,灰塵比較多,這就對控制系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。傳統(tǒng)的輔機控制系統(tǒng)采用繼電器、接觸器回路，這種回路有許多缺點，如：接線復(fù)雜，改造困難，維護工作量大，繼電器、接觸器接點容易燒壞，壽命低，繼電器靈敏度低，可靠性差,不能滿足遠動和通信的要求。本計算機輔機控制系統(tǒng)采用可靠性非常高的可編程控制器（PLC）為核心組件，配以一系列專用模塊，并可以固態(tài)控制器、軟起動器或變頻器取代接觸器控制電機，很好地克服了這些缺點。

ü 以無觸點方式控制電流通斷

ü 對負載的工作狀態(tài)提供完善的檢測保護

ü 控制電動機平滑啟動，減少啟動電流，避免沖擊電網(wǎng)，減小配電容量。

ü 起始電壓可調(diào)，保證電機啟動最小啟動轉(zhuǎn)距，避免電機過熱。

ü 起始電流可根據(jù)負載情況調(diào)整，以最小的電流產(chǎn)生最佳的轉(zhuǎn)距。

ü 啟動時間可調(diào)，在該時間范圍內(nèi)，電動機轉(zhuǎn)速不斷上升，避免轉(zhuǎn)速沖擊。

ü 系統(tǒng)的接線更為簡單。

軟啟動器帶有完整的電動機保護裝置，并有多種啟動方式可供選擇，是目前較為理想的智能元件。

由于系統(tǒng)采用了西門子PLC程控器控制，技術(shù)成熟，抗干擾能力很強，適用于工業(yè)環(huán)境運行，從而使產(chǎn)品的可靠信有了明顯的提高。設(shè)備投入運行后，維護、維修的工作量甚微。同時系統(tǒng)技術(shù)先進，采用PLC可編程控制器，使產(chǎn)品的控制達到了數(shù)字化的要求，能夠與后臺機通訊，達到遠方控制功能。而且本系統(tǒng)極易擴展，可滿足各類客戶所求。

本LCU共分為五個系統(tǒng)：油系統(tǒng)控制系統(tǒng)、氣系統(tǒng)控制系統(tǒng)、排水系統(tǒng)控制系統(tǒng)、供水系統(tǒng)控制系統(tǒng)、公用LCU控制系統(tǒng)。

(a) 控制功能:

當(dāng)油箱的油壓降至電接點壓力表1DJ的下限時,主用油泵向壓力油罐供 油;當(dāng)壓油箱的油壓高于電接點壓力表1DJ的上限時,主用油泵停止;當(dāng)油箱的油壓降至電接點壓力表2DJ的下限時,備用油泵向壓力油罐供油;當(dāng)壓油箱的油壓高于電接點壓力表2DJ的上限時備用油泵停止;當(dāng)油箱的油壓降至電接點壓力表3DJ的下限時,發(fā)報警信號;當(dāng)油壓下降至工作油壓下限,并且油箱油面高于油面上限，電磁補氣閥開啟補氣. 油系統(tǒng)控制系統(tǒng)電機啟動回路采用軟啟動回路。

(b) 通信功能:PLC將電源狀況 、油泵運行狀態(tài)、補氣閥狀態(tài) 、油位狀況傳給公用設(shè)備LCU；公用設(shè)備LCU將這些信號傳送給控制中心，從而使控制中心完成對油系統(tǒng)的監(jiān)控。