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
引言
排澇泵站在平原湖區(qū)的排澇效益顯著购笆，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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)赖晶。該系統(tǒng)為冗余CPU配置俄占、冗余電源配置、冗余以太網(wǎng)及冗余的總線配置葡缰。與上位通過以太網(wǎng)的方式進(jìn)行通訊梧疲，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)行运准。
1 概述
排澇泵站是我國水利的重要組成部分。為了合理開發(fā)缭受、利用胁澳、節(jié)約和保護(hù)水資源该互，防治水澇災(zāi)害，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用韭畸，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變宇智，排澇泵站及泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)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(qū)最為顯著胰丁。如湖北的江漢平原随橘、廣東的珠江三角洲、東北的三江平原熔又、浙江的杭嘉湖地區(qū)以及洞庭湖协伴、鄱陽湖、太湖非宝、巢湖的周邊地區(qū)杨趣。
在農(nóng)業(yè)排澇方面，以我國排澇面積最大券转、裝機(jī)容量最多的湖北省為例凡搪。在最近的三十多年中，先后戰(zhàn)勝了七次特大洪澇災(zāi)害樊悬。其中在1991年歷史罕見的特大洪水中轨凡，排澇泵站發(fā)揮了骨干作用，日排水量為4.2億m3谋哼，累計(jì)排水量近100億m3文紧，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第哲，該泵站為堤后式泵站训木，由14臺155kw水泵組成，總裝機(jī)2175kw财岔，設(shè)計(jì)排水能力21m3/s风皿。該泵站為改造泵站，自1976年建成至今匠璧，全部為手動(dòng)控制桐款，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。
2 排澇泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能
2.1 排澇泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成
整個(gè)系統(tǒng)由1套上位監(jiān)控系統(tǒng)和3個(gè)現(xiàn)地控制單元組成夷恍，如圖1所示魔眨。在中央控制室配置兩套監(jiān)控計(jì)算機(jī)，每套計(jì)算機(jī)配置一套監(jiān)控組態(tài)軟件酿雪，1臺打印機(jī)用于打印報(bào)表遏暴，一套聲光報(bào)警設(shè)備，用于實(shí)時(shí)故障報(bào)警。在現(xiàn)地控制單元朋凉，每7個(gè)機(jī)組設(shè)置一套PLC和一套觸摸屏州丹，全廠公用系統(tǒng)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)的LK冗余系統(tǒng)杂彭，每套PLC由電源模塊墓毒，冗余的CPU，數(shù)字量輸入嘱峦、輸出模塊笨墙，模擬量輸入、輸出模塊侍除、通訊模塊及背板組成刷粒。觸摸屏選用和利時(shí)HT6A00TE觸摸屏，用于在現(xiàn)地對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控倒忌。
圖1 排澇泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成
2.2 排澇泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及通訊方式
整個(gè)系統(tǒng)主干傳輸網(wǎng)采用100Mbps工業(yè)以太網(wǎng)撕星，支持IEEE802.3規(guī)約和標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議；也可采用工業(yè)級專用控制局域網(wǎng)涉床，該控制網(wǎng)具備確定性和可重復(fù)性及I/O共享唧窄，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)為五類雙絞線迅忆。究惨。
LK通過以太網(wǎng)與觸摸屏進(jìn)行通訊，通過觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)組的現(xiàn)地控制苇裤。LK背板上集成了DP通訊接口治拿，并且配備有LK239串口通訊模塊，使得與第三方設(shè)備進(jìn)行通訊非常方便笆焰。
2.3 排澇泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能
泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用冗余配置的LK系列大型PLC對全站泵組劫谅、電氣系統(tǒng)進(jìn)行有效監(jiān)視和控制。對系統(tǒng)過程的工藝參數(shù)嚷掠、電氣參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測捏检、控制、聯(lián)鎖和報(bào)警以及報(bào)表打印不皆，通過使用一系列通訊鏈贯城，完成整個(gè)工藝流程所必需的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊霹娄、順序控制能犯、時(shí)間控制、回路調(diào)節(jié)及上位監(jiān)視和管理作用犬耻。
在機(jī)組現(xiàn)地控制單元踩晶，LK通過硬接線的方式采集機(jī)組輔助設(shè)備执泰、泵站電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、水位俊瞬、溫度危葵、電壓電流等信號《业福控制信號主要是對電機(jī)的啟停進(jìn)行控制。
在公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元狐绽，主要是對斷路器的狀態(tài)污祭、變壓器的油位、油溫躺冕、以及泵站的上下游水位和一些設(shè)備的故障慨蜒、超限超量程信號進(jìn)行采集，并對斷路器畔怎、信號燈進(jìn)行控制歉羹。
3 排澇泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)
3.1 排澇泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)PLC程序?qū)崿F(xiàn)
在機(jī)組現(xiàn)地控制單元，由于每臺機(jī)組的容量較小者妆，為三相異步電機(jī)帅挫，采用軟啟動(dòng)器進(jìn)行啟停控制喘疹，機(jī)組現(xiàn)地控制單元PLC主要實(shí)現(xiàn)水泵的啟吐詹荩控制。
斷路器合閘條件：遠(yuǎn)程就地開關(guān)在遠(yuǎn)程位置且投入禁止開關(guān)處于投入位置且電機(jī)斷路器處于分閘位置且上位機(jī)發(fā)合閘命令蔗坯。
水泵的啟動(dòng)條件：遠(yuǎn)程就地開關(guān)在遠(yuǎn)程位置且投入禁止開關(guān)處于投入位置且電機(jī)斷路器處于合閘位置且上位機(jī)發(fā)啟動(dòng)命令康震。
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(jī)處于運(yùn)行信號。
斷路器分閘條件：遠(yuǎn)程就地開關(guān)在遠(yuǎn)程位置且投入禁止開關(guān)出于投入位置且電機(jī)斷路器處于合閘位置且上位機(jī)發(fā)分閘命令宾濒。
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圖2 水泵基本啟屯榷蹋控制梯形圖程序
表1 1#電機(jī)控制點(diǎn)表
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)合分閘绘梦、主變低壓側(cè)兩路斷路器開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)合分閘橘忱。
斷路器合閘條件：遠(yuǎn)程就地開關(guān)在遠(yuǎn)程位置且投入禁止開關(guān)在投入位置且遠(yuǎn)程遙控合閘且上述三個(gè)條件保持1s。
斷路器分閘條件：遠(yuǎn)程就地開關(guān)在遠(yuǎn)程位置且投入禁止開關(guān)在投入位置且遠(yuǎn)程遙控分閘且上述三個(gè)條件保持1s谚咬。
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(diǎn)表
3.2 排澇泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)PLC程序?qū)崿F(xiàn)
觸摸屏實(shí)現(xiàn)的主要功能：遠(yuǎn)程監(jiān)視各斷路器的合分閘狀態(tài)鹦付、遠(yuǎn)程監(jiān)視各機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)、遠(yuǎn)程控制各斷路器合分閘择卦、遠(yuǎn)程控制各機(jī)組的啟停敲长。
圖4 機(jī)組運(yùn)行控制觸摸屏界面
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圖5 機(jī)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 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
在現(xiàn)在常用的泵站常用配置中，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)配置趨于豪華秉继，通常在較小的機(jī)組中也采用與大中型泵站相同的配置爬账，每套機(jī)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横罪、機(jī)柜下乱、建筑空間的浪費(fèi)，又使的系統(tǒng)在組網(wǎng)蚂悯、通訊条肢、數(shù)據(jù)采集和工程調(diào)試變得復(fù)雜。并且與系統(tǒng)安全性能要求和實(shí)際情況并不匹配蒜薇。
本系統(tǒng)采用簡化的冗余系統(tǒng)配置稀忘，14套泵組配置兩套冗余PLC控制，即提高了控制系統(tǒng)的安全性能脯堂，簡化了系統(tǒng)配置扣筛。在機(jī)組運(yùn)行過程中，能夠通過程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行颤与，為泵站的節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)水导。
采用和利時(shí)LK系列大型PLC冗余系統(tǒng)進(jìn)行的泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的安全性继找，簡化了系統(tǒng)配置遂跟，使機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無人值守码荔，提高了工作效率漩勤。
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