西門子PLC在水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)LCU中的應(yīng)用

山東泰開自動(dòng)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(dòng)化研究所，成立于1995年6月，專業(yè)從事電力系統(tǒng)自動(dòng)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(guó)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(tuán)，公司擁有雄厚的經(jīng)濟(jì)技術(shù)實(shí)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(chǎng)地。

公司擁有卓越的管理隊(duì)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(tuán)隊(duì)。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(zhǎng)期開展技術(shù)合作和人才交流。聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)著名電力保護(hù)專家參與重大項(xiàng)目研發(fā)。技術(shù)和人才的優(yōu)勢(shì)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(dòng)化保護(hù)產(chǎn)品的研發(fā)，先后開發(fā)出了FBZ3000廠站自動(dòng)化系統(tǒng)、FBZ2300配電自動(dòng)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(cè)系統(tǒng)等五大系列幾十個(gè)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(guó)際領(lǐng)先的檢測(cè)系統(tǒng)和設(shè)備，如美國(guó)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(cè)試系統(tǒng)，和滿足電力系統(tǒng)綜合保護(hù)產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和模擬試驗(yàn)的高精度測(cè)試儀器，具備了良好的試驗(yàn)檢測(cè)環(huán)境。2000年公司順利通過了國(guó)際ISO9001質(zhì)量保證體系認(rèn)證，2001年獲得山東省雙軟企業(yè)認(rèn)定，所有產(chǎn)品均通過了國(guó)家電力公司權(quán)威檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)嚴(yán)格測(cè)試，取得了電力部門、國(guó)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(guó)內(nèi)二十多個(gè)省區(qū)八十多個(gè)地市。

電力系統(tǒng)是一個(gè)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(diǎn)是電能難以儲(chǔ)存，發(fā)輸變配用電要隨時(shí)保持平衡，而用電是隨時(shí)變化的，發(fā)電出力也必須隨時(shí)變化，否則電網(wǎng)的頻率將保持不住額定值，從而對(duì)用電造成危害。水電是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)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(jí)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(dòng)裝置，快速隔離故障，調(diào)整運(yùn)行方式。水電自動(dòng)化是如今電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施和裝備，同時(shí)也是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的手段。水輪機(jī)組及水電廠自動(dòng)化更應(yīng)反應(yīng)靈敏安全可靠。水電自動(dòng)化的市場(chǎng)極其廣大，作為水電站或抽水泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元，市場(chǎng)前景巨大。

作為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元，直接與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接口，采集生產(chǎn)過程的各種信號(hào)并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)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(qiáng)，功能強(qiáng)大，配置靈活，易于學(xué)習(xí)，便于維護(hù)。作為水電站或抽水泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元，對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組、水泵、開關(guān)站、公用設(shè)備、閘門等進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)“無人值班”（少人值守）的目標(biāo)。

計(jì)算機(jī)輔機(jī)控制系統(tǒng)，相對(duì)于水電廠泵站的總的監(jiān)控系統(tǒng)是獨(dú)立的。它可以單獨(dú)引入水電廠泵站，同時(shí)計(jì)算機(jī)輔機(jī)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(dú)立的，因此水電廠泵站可以全部引入計(jì)算機(jī)輔機(jī)控制系統(tǒng)，也可以單獨(dú)引入輔機(jī)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(gè)單獨(dú)的子系統(tǒng)都留有接口，水電廠泵站可以根據(jù)自己的實(shí)際情況，先只引入單獨(dú)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(dú)的控制系統(tǒng)，我們可以根據(jù)具體的實(shí)際情況對(duì)計(jì)算機(jī)輔機(jī)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(gè)完整的監(jiān)控系統(tǒng)。

水電廠計(jì)算機(jī)輔機(jī)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(jì)算機(jī)輔機(jī)控制系統(tǒng)是水電站（泵站）計(jì)算機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分，它的控制對(duì)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(duì)控制系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。傳統(tǒng)的輔機(jī)控制系統(tǒng)采用繼電器、接觸器回路，這種回路有許多缺點(diǎn)，如：接線復(fù)雜，改造困難，維護(hù)工作量大，繼電器、接觸器接點(diǎn)容易燒壞，壽命低，繼電器靈敏度低，可靠性差,不能滿足遠(yuǎn)動(dòng)和通信的要求。本計(jì)算機(jī)輔機(jī)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(dòng)器或變頻器取代接觸器控制電機(jī)，很好地克服了這些缺點(diǎn)。

ü 以無觸點(diǎn)方式控制電流通斷

ü 對(duì)負(fù)載的工作狀態(tài)提供完善的檢測(cè)保護(hù)

ü 控制電動(dòng)機(jī)平滑啟動(dòng)，減少啟動(dòng)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(jī)啟動(dòng)最小啟動(dòng)轉(zhuǎn)距，避免電機(jī)過熱。

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

ü 啟動(dòng)時(shí)間可調(diào)，在該時(shí)間范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不斷上升，避免轉(zhuǎn)速?zèng)_擊。

ü 系統(tǒng)的接線更為簡(jiǎn)單。

軟啟動(dòng)器帶有完整的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，并有多種啟動(dòng)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(qiáng)，適用于工業(yè)環(huán)境運(yùn)行，從而使產(chǎn)品的可靠信有了明顯的提高。設(shè)備投入運(yùn)行后，維護(hù)、維修的工作量甚微。同時(shí)系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，采用PLC可編程控制器，使產(chǎn)品的控制達(dá)到了數(shù)字化的要求，能夠與后臺(tái)機(jī)通訊，達(dá)到遠(yuǎn)方控制功能。而且本系統(tǒng)極易擴(kuò)展，可滿足各類客戶所求。

本LCU共分為五個(gè)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(diǎn)壓力表1DJ的下限時(shí),主用油泵向壓力油罐供 油;當(dāng)壓油箱的油壓高于電接點(diǎn)壓力表1DJ的上限時(shí),主用油泵停止;當(dāng)油箱的油壓降至電接點(diǎn)壓力表2DJ的下限時(shí),備用油泵向壓力油罐供油;當(dāng)壓油箱的油壓高于電接點(diǎn)壓力表2DJ的上限時(shí)備用油泵停止;當(dāng)油箱的油壓降至電接點(diǎn)壓力表3DJ的下限時(shí),發(fā)報(bào)警信號(hào);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(bǔ)氣閥開啟補(bǔ)氣. 油系統(tǒng)控制系統(tǒng)電機(jī)啟動(dòng)回路采用軟啟動(dòng)回路。

(b) 通信功能:PLC將電源狀況 、油泵運(yùn)行狀態(tài)、補(bǔ)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(hào)傳送給控制中心，從而使控制中心完成對(duì)油系統(tǒng)的監(jiān)控。