PLC和软起动器在电厂油压装置控制系统设计中的应用.doc

PLC和软起动器在电厂油压装置控制系统设计中的应用 黄福进（英德市白石窑水电厂，广东 英德 513000）摘要：针对由普通继电器和接触器构成的油压装置系统在运行中存在的主要问题，结合白石窑水电厂的实际情况，提出了以可编程控制器PLC(Programmable Logic Controller)和软起动器为核心的油压装置系统的改造方案。重点介绍了系统的基本配置和软、硬件的设计。实践证明，该系统具有可靠性高、成本低、易于安装和维护等优点。关键字：油压装置；软启动器；0 引言油压装置在水电厂是重要的水力机械辅助设备，其作用是产生并贮存高压油，是机组启动、停止、调节出力的动力。因此，无论水力机组处于运行和停机状态，必须保证油压装置处于正常的油压状态。在水电厂中，为了确保油压装置的自动投入，一般在压力油槽罐上安装有压力控制器，以提供压力信号给控制之用。而大多数电厂油压装置压力油泵电机都采用常规继电器和接触器来控制，存在接线复杂、误动拒动、电机启动电流大等缺陷，严重影响电厂的安全运行。本文以广东英德市白石窑电厂为例，采用可编程控制器PLC(Programmable Logic Controller)和软起动器改造油压装置控制系统。1 控制原理和存在的问题每台机组安装有两台55KW的压力油泵电机，互为备用。当压油槽罐油压下限（低于3.6MPa）时，启动工作油泵；当压油槽罐油压下下限（低于3.4MPa）时，启动备用油泵并发报警信号；达到正常油压（高于4.0MPa）则停泵。而当油压装置发生各种罕见故障而造成压油槽油压下降至事故低油压(3.0MPa)时，应迫使水轮发电机组事故停机。原系统设计存在以下几个问题：1. 由于压力油泵启动频繁，常规继电器触点经常烧坏，维护成本较高。2. 只能人工手动定期切换两台油泵自动和备用状态，增加了员工的劳动强度。3. 压力油泵电机全压启动时启动电流很大，对0.4KV厂用电系统冲击大。在设计中，为了能有效的解决原系统存在的几个问题，我们提出了用PLC和软起动器来改造原有系统，以实现两台油泵自动轮换、电机启动平缓、维护和检修方便等设计要求。2 系统的硬件设计整个油压装置系统主要由PLC完成压力油罐压力数据的采集、判断和对软启动器、电机的控制，系统结构框图如图1所示。2.1 PLC 硬件设计作为整个油压装置控制系统的核心控制元件PLC，现在市场有许多品牌的小型PLC可供选择。结合电厂的实际情况，我们采用了调速器技改时换下来的三菱A系列PLC，一来可以充分利用闲置设备，二来也可为电厂节省一笔开支。A系列PLC采用模块化设计，可以根据实际应用的需要，自由添加模块。我们的系统配置有一块A2ASCPU，一块开关量输入模块A1SX41、一块开关量输出模块A1SY41、一块模拟量输入输出模块63ADA、一块通信模块A1SJ7124-R2。设计要求开关量输入信号11路，开关量输出4路，模拟量输入2路。2.2 软启动器控制设计软启动器一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。根据电厂使用经验，我们选用了性价比较高的国产雷诺尔软启动器JJR2000系列。图2给出1#压力油泵控制接线图，2#压力油泵控制亦相同。具体工作原理；软启动器根据PLC命令启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动接通旁路接触器1KM取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。除此之外软启动器还具有过载、缺相、过热保护功能。3 系统的软件设计考虑到油压装置系统的重要性和安全性，避免压力控制器由于硬接点有时接触不良的缺陷，我们设计时增加了压力控制器模拟量的输入，并经PLC进行计算得到实际的压力值也作为控制判据。本系统程序设计采用模块化、功能化结构，便于调试和扩展。主要由控制主程序、模拟量采集和计算、电机运行时间统计、工作泵和备用泵轮换、报警等子程序组成。 重点在于控制主程序，必须确保工作泵和备用泵的启停及相互之间的轮换。我们在程序中把两台油泵的运行时间作为工作泵和备用泵轮换的判据，运行时间较短的作为工作泵，时间较长的作为备用泵。图3中给出控制主程序框图。 4 结束语通过一年多的应用表明，用基于PLC、软起动器为核心设计的的电厂油压装置的控制系统, 安全、可靠、使用方便，为电厂的安全运行提供了强有力的保障。参考文献： 雷诺尔软启动器JJR2000系列使用说明书 Application of PLC and Soft Starter in control system design of automaticized device of compressive oilcan of Power plant HUANG Fu-jin( Baishiyao Hydropower Plant, Yingde 513000, China)Abstract: In view of the main problem existing in the automaticized device of compressive oilcan made of general relay and Contact device to locale situation in Baishiyao hydropower plant, the retrofit scheme with PLC(Programmable Logic Controller) and Soft Starter as its kernel was put forward. The system configuration and the software and handware are introduced. The pactice has proved that the system has hig