西门子PLC在水电厂自动化系统LCU中的应用

1、西门子PLLC在水电电厂自动化化系统LCCU中的应应用产品部门：AS所属属行业：城城市工业水水处理工程程来源：郝郝朝阳 祝祝孝玲 山山东泰开自自动化有限限公司 泰泰安市 摘 要 水电厂厂（泵站）计计算机辅机机控制系统统是水电站站（泵站）计计算机自动动化系统的的一部分，它它的控制对对象为水电电厂（泵站站）的公用用设备（油油、气、水水）。这些些设备所处处的环境都都比较恶劣劣:空气的的湿度较大大,灰尘比比较多,这这就对控制制系统的可可靠性提出出了更高的的要求。传传统的辅机机控制系统统采用继电电器、接触触器回路，这这种回路有有许多缺点点，如：接接线复杂，改改造困难，维维护工作量量大，继电电器、接触触器

2、接点容容易烧坏，寿寿命低，继继电器灵敏敏度低，可可靠性差,不能满足足远动和通通信的要求求。本计算算机辅机控控制系统采采用可靠性性非常高的的可编程控控制器（PPLC）为为核心组件件，配以一一系列专用用模块，并并可以固态态控制器、软起动器器或变频器器取代接触触器控制电电机，很好好地克服了了这些缺点点。 关 键键 词 LCUU（Loccal CContrrol UUnit）现现地控制单单元 PPLC可编编程控制器器 软起动动器油系统统 气气系统 排水系系统 供水系统统 公用用LCU一、项目简简介山东泰开自自动化有限限公司位于于五岳之首首的泰山脚脚下-泰泰安市南部部高新开发发区，公司司前身是山山东鲁能

3、泰泰山自动化化研究所，成成立于19995年66月，专业业从事电力力系统自动动化的开发发及其配套套设备的研研制生产,是一家顺顺应国家电电力发展，特特别是城乡乡电网改造造的需要而而崛起的高高新技术企企业。依托托泰开集团团，公司拥拥有雄厚的的经济技术术实力，现现有员工1150多人人，占地1150亩，拥拥有20000平方米米的科研楼楼和50000平方米米的生产场场地。公司拥有卓卓越的管理理队伍和优优秀的研发发人才，其其中本科以以上专业技技术人员占占70%以以上，博士士、硕士十十余人，是是一支充满满朝气和富富有协作精精神的团队队。公司与与山东大学学、北京航航空航天大大学、清华华大学、西西安交通大大学、华

4、北北电力大学学等高校长长期开展技技术合作和和人才交流流。聘请国国内著名电电力保护专专家参与重重大项目研研发。技术术和人才的的优势为开开发优质的的产品提供供了有力的的保障。公公司十多年年专注于电电力电网自自动化保护护产品的研研发，先后后开发出了了FBZ33000厂厂站自动化化系统、FFBZ23300配电电自动化系系统、GZZG49系系列智能高高频直流电电源系统、EPS应应急电源系系统、GIIS智能在在线监测系系统等五大大系列几十十个品种的的产品，形形成了门类类齐全的产产品系列。公司拥有有多种国际际领先的检检测系统和和设备，如如美国DOOBLE公公司的电力力系统数字字仿真仪、奥地利OOMICRRO

5、N电子子仪器有限限公司的OOMICRRON测试试系统，和和满足电力力系统综合合保护产品品各项技术术参数和模模拟试验的的高精度测测试仪器，具具备了良好好的试验检检测环境。20000年公司顺顺利通过了了国际ISSO90001质量保保证体系认认证，20001年获获得山东省省双软企业业认定，所所有产品均均通过了国国家电力公公司权威检检验机构严严格测试，取取得了电力力部门、国国家经贸委委入网许可可。目前，公公司产品广广泛应用于于城乡电网网工程及冶冶金、石油油、煤矿、化工等厂厂矿企业，用用户遍布国国内二十多多个省区八八十多个地地市。 电力系统是是一个包括括发电、输输电、变电电、配电、用电在内内的完整体体系

6、，电力力生产的特特点是电能能难以储存存，发输变变配用电要要随时保持持平衡，而而用电是随随时变化的的，发电出出力也必须须随时变化化，否则电电网的频率率将保持不不住额定值值，从而对对用电造成成危害。水水电是电力力系统稳定定运行的重重要调节手手段，具有有调峰、调调频、平衡衡发电等重重要功能。目前，在在电力系统统愈来愈大大，电压等等级愈来愈愈高的情况况下，要保保持电力系系统正常供供电，就必必须依靠大大量自动装装置，快速速隔离故障障，调整运运行方式。水电自动动化是如今今电力系统统安全可靠靠运行的基基础设施和和装备，同同时也是电电力系统经经济运行的的手段。水水轮机组及及水电厂自自动化更应应反应灵敏敏安全可

7、靠靠。水电自自动化的市市场极其广广大，作为为水电站或或抽水泵站站计算机监监控系统的的现地控制制单元，市市场前景巨巨大。作为计算机机监控系统统的现地控控制单元，直直接与现场场设备接口口，采集生生产过程的的各种信号号并对现场场设备进行行自动控制制，可与多多种专用功功能装置配配套使用。选用高档档PLC或或DCS产产品，可靠靠性高，抗抗干扰能力力强，功能能强大，配配置灵活，易易于学习，便便于维护。作为水电电站或抽水水泵站计算算机监控系系统的现地地控制单元元，对水轮轮发电机组组、水泵、开关站、公用设备备、闸门等等进行自动动控制，实实现“无人值班班”（少人值值守）的目目标。计算机辅机机控制系统统，相对于于

8、水电厂泵泵站的总的的监控系统统是独立的的。它可以以单独引入入水电厂泵泵站，同时时计算机辅辅机控制系系统内部的的油控制系系统、气控控制系统、水控制系系统之间也也是相互独独立的，因因此水电厂厂泵站可以以全部引入入计算机辅辅机控制系系统，也可可以单独引引入辅机控控制系统中中的油控制制系统、气气控制系统统或水控制制系统。在在每个单独独的子系统统都留有接接口，水电电厂泵站可可以根据自自己的实际际情况，先先只引入单单独的控制制系统，待待条件成熟熟再引入其其它控制系系统。如果果水电厂泵泵站目前已已经有了一一些单独的的控制系统统，我们可可以根据具具体的实际际情况对计计算机辅机机控制系统统作出一些些修改，使使之

9、与水电电厂泵站原原有的控制制系统组成成一个完整整的监控系系统。 二、控制系系统构成水电厂计算算机辅机控控制系统：水电厂（泵泵站）油系系统控制系系统、气系系统控制系系统、水电电厂（泵站站）排水系系统控制系系统和供水水系统控制制系统。系统配置表表：系统名称元件名称数量备注油系统CPU2261只数据处理（西门子）EM2311只模拟采集（西门子）EM2231只信号采集（西门子）EM2771只PROFIBUS通讯（西门子）传感器1套模拟量变送触摸屏1只人机对话软启动器2只电机软启动（西门子）气系统CPU2261只数据处理（西门子）EM2311只模拟采集（西门子）EM2231只信号采集（西门子）EM277

10、1只PROFIBUS通讯（西门子）传感器1套模拟量变送触摸屏1只人机对话软启动器2只电机软启动（西门子）排水系统CPU2261只数据处理（西门子）EM2311只模拟采集（西门子）EM2231只信号采集（西门子）EM2771只PROFIBUS通讯（西门子）传感器1套模拟量变送触摸屏1只人机对话软启动器2只电机软启动（西门子）供水系统CPU2261只数据处理（西门子）EM2311只模拟采集（西门子）EM2232只信号采集控制（西门子）EM2771只PROFIBUS通讯（西门子）传感器1套模拟量变送触摸屏1只人机对话软启动器2只电机软启动（西门子）公用LCUCPU 313C-2DP1只数据处理（西门

11、子）PS307 10A1只电源（西门子）CP343-11只工业以太网通讯（西门子）附件1套西门子触摸屏1只人机对话水电厂（泵泵站）计算算机辅机控控制系统是是水电站（泵泵站）计算算机自动化化系统的一一部分，它它的控制对对象为水电电厂（泵站站）的公用用设备（油油、气、水水）。这些些设备所处处的环境都都比较恶劣劣:空气的的湿度较大大,灰尘比比较多,这这就对控制制系统的可可靠性提出出了更高的的要求。传传统的辅机机控制系统统采用继电电器、接触触器回路，这这种回路有有许多缺点点，如：接接线复杂，改改造困难，维维护工作量量大，继电电器、接触触器接点容容易烧坏，寿寿命低，继继电器灵敏敏度低，可可靠性差,不能满

12、足足远动和通通信的要求求。本计算算机辅机控控制系统采采用可靠性性非常高的的可编程控控制器（PPLC）为为核心组件件，配以一一系列专用用模块，并并可以固态态控制器、软起动器器或变频器器取代接触触器控制电电机，很好好地克服了了这些缺点点。系统采用固固态控制器器和软启动动器具备以以下特点： 以无触点点方式控制制电流通断断 对负载的的工作状态态提供完善善的检测保保护 控制电动动机平滑启启动，减少少启动电流流，避免冲冲击电网，减减小配电容容量。 起始电压压可调，保保证电机启启动最小启启动转距，避避免电机过过热。 起始电流流可根据负负载情况调调整，以最最小的电流流产生最佳佳的转距。 启动时间间可调，在在该

13、时间范范围内，电电动机转速速不断上升升，避免转转速冲击。 系统的接接线更为简简单。软启动器带带有完整的的电动机保保护装置，并并有多种启启动方式可可供选择，是是目前较为为理想的智智能元件。由于系统采采用了西门门子PLCC程控器控控制，技术术成熟，抗抗干扰能力力很强，适适用于工业业环境运行行，从而使使产品的可可靠信有了了明显的提提高。设备备投入运行行后，维护护、维修的的工作量甚甚微。同时时系统技术术先进，采采用PLCC可编程控控制器，使使产品的控控制达到了了数字化的的要求，能能够与后台台机通讯，达达到远方控控制功能。而且本系系统极易扩扩展，可满满足各类客客户所求。三、系统功功能本LCU共共分为五个

14、个系统：油油系统控制制系统、气气系统控制制系统、排排水系统控控制系统、供水系统统控制系统统、公用LLCU控制制系统。1、水电厂厂（泵站）油油系统控制制系统 (a) 控控制功能:当油箱的油油压降至电电接点压力力表1DJJ的下限时时,主用油油泵向压力力油罐供 油;当当压油箱的的油压高于于电接点压压力表1DDJ的上限限时,主用用油泵停止止;当油箱箱的油压降降至电接点点压力表22DJ的下下限时,备备用油泵向向压力油罐罐供油;当当压油箱的的油压高于于电接点压压力表2DDJ的上限限时备用油油泵停止;当油箱的的油压降至至电接点压压力表3DDJ的下限限时,发报报警信号;当油压下下降至工作作油压下限限,并且油油

15、箱油面高高于油面上上限，电磁磁补气阀开开启补气. 油系统统控制系统统电机启动动回路采用用软启动回回路。 (b) 通信功能能:PLCC将电源状状况 、油油泵运行状状态、补气气阀状态 、油位状状况传给公公用设备LLCU；公公用设备LLCU将这这些信号传传送给控制制中心，从从而使控制制中心完成成对油系统统的监控。 2.水电厂厂（泵站）气系统控制系统(a) 控控制功能:当主干管管的压力降降至电接点点压力表11DJ的下下限时，主主用空压机机冷却系统统启动，主主用空压机机的电磁阀阀打开，示示流信号器器接通，主主用空压机机启动；当当主干管的的压力降至至电接点压压力表2DDJ的下限限时，备用用空压机冷冷却系统

16、启启动，备用用空压机的的电磁阀打打开，示流流信号器接接通，备用用空压机启启动；当主主干管的压压力升至电电接点压力力表2DJJ的上限时时，备用空空压机停止止；当主干干管的压力力升至电接接点压力表表1DJ的的上限时，主主用空压机机停止；当当主干管的的压力降至至电接点压压力表3DDJ的下限限时，发出出压力过低低信号，当当主干管的的压力升至至电接点压压力表的33DJ的上上限时，发发出压力过过高信号，停停空压机并并报警。44DJ是用用来监视制制动贮气罐罐中气压的的，此中的的气压过高高过低都会会发信号，为为了防止空空压机的温温度过高，专专门在每个个空压机的的出口处分分别设置了了温度信号号器，如果果空压机过

17、过热，温度度信号器就就会发出信信号，即停停空压机，气气系统控制制系统电机机启动回路路也采用软软启动回路路。 (b) 通通信功能:PLC将将电源状况况、空压机机运行状态态、气压状状况、空压压机启动状状态传送给给公用LCCU；公用用设备LCCU将这些些信号传送送给控制中中心，从而而使控制中中心完成对对气系统的的监控。附注：采用用这种系统统不能连续续监测储气气罐的压力力，如果要要提高控制制性能，连连续监测储储气罐的压压力，可以以将电接点点压力表更更换成压力力变送器和和压差变送送器更换成成压力变送送器和压差差变送器。3.水电厂厂（泵站）排水系统控制系统(a) 控控制功能:当水位上上升至FXX3调定值值

18、时，工作作泵启动，启启动水泵前前先打开相相应的电磁磁阀，示流流信号器动动作，启动动水泵；当当水位上升升至FX22调定值时时，备用泵泵启动，启启动水泵前前先 打开相应的的电磁阀，示示流信号器器动作，启启动水泵；当水位上上升至FXX1调定值值时，发报报警信号；当水位下下降至FXX2调定值值时，备用用泵停止，水水泵停止后后延时关闭闭电磁阀；当水位下下降至FXX3调定值值时，主用用泵停止，泵泵停后延时时关闭电磁磁阀，水泵泵运行后，如如果出水管管无水，示示流器不动动，延时关关闭水泵。排水系统统控制系统统的电机起起动回路也也采用软启启动回路。(b) 通通信功能：PLC将将电源状况况、水泵运运行状态、水位状

19、况况、水泵启启动状态传传送给公用用设备LCCU；公用用LCU将将这些信号号传送给控控制中心，从从而使控制制中心完成成对排水系系统的监控控。4.水电厂厂（泵站）供水系统控制系统(a) 控控制功能:给供水泵泵，示流信信号器动作作，发信号号给机组LLCU，如如果示流信信号器中断断就投入备备用泵，向向机组发故故障信号；机组停机机后发讯给给电磁阀使使其关闭。在采用水水泵供水后后，控制功功能；机组组开机前发发命令给自自流供水电电磁阀，如如果自供水水无水，就就发命令如如果清水池池水位过低低，发报警警信号；机机组中的热热交换流器器差压计和和滤水器差差压计的压压差过高就就发报警信信号。供水水系统控制制系统的电电机起动回回路也采用用软启动回回路。(b) 通通信功能：PLC将将电源状况况、水泵运运行状态、水位状况况、水泵启启动状态、电磁阀状状态、差压压计状态、示流器状状态传送给给机组设备备LCU；机组设备备LCU将将这些信号号传送给控控制中心，从从而使控制制中心完成成对供水系系统的监控控。5