可编程控制器在水电厂的应用

电力18讯：    摘　要:介绍了可编程控制器的基本功能、性能及特点,简单介绍了可编程控制器在水电厂的应用和应用体会。关键词:可编程控制器;水电厂;改造应用
中图分类号:TP342;TV741　　文献标识码:　B　　文章编号:1001-2184(1999)04-0008-04

1　概　况

　　龚嘴水力发电总厂位于四川省境内的大渡河上,目前由龚嘴和铜街子两个电站构成梯级水力发电,其中龚嘴电站装机容量7×100 MW,铜街子电站装机容量4×150 MW,总装机容量1 300 MW。龚嘴水电站分为上下厂房,上厂房为坝后式明厂房,装机容量4×100 MW,下厂房为洞内式厂房,装机容量3×100 MW;铜街子电站位于龚嘴电站下游约33 km,也为坝后式明厂房。龚嘴水力发电总厂基地位于乐山市沙湾区,距离龚嘴电站约37 km,距离铜街子电站约32 km。
　　1995年,龚嘴水力发电总厂被国家电力公司列为第二批无人值班试点单位。为实现“无人值班(少人值守)”,龚嘴水力发电总厂从1996年开始全面对龚、铜两站进行综合自动化改造,改造后两电站实现在沙湾梯调中心控制龚、铜两站,全计算机监控。

2　可编程控制器简介

　　可编程控制器(简称PLC)在工业控制领域应用已有相当长的历史,现已发展成为一项非常成熟的工控技术,它具有逻辑定序、定时、计数、运算、控制、信号及报警、保护、远动和远传等多种功能,其灵活性、可靠性、易编程、易调节等优点已广泛得到承认,在火电、水电、变电站和化工、冶金、机械等各行各业中已大量应用了PLC技术。目前,我国市场上的PLC产品种类繁多。我厂选用最多的是三菱电机可编程控制器(FX系列)。下面以三菱电机可编程控制器(FX系列)为例,简要介绍这种PLC基本组成及性能:
2.1　基本逻辑指令
　　基本逻辑指令包括运算开始、串联连接、并联连接、电路块串联连接、电路块并联连接、线圈驱动指令、空操作、线圈接通保持指令、线圈接通清除指令、运算记忆、记忆读出及复位和程序结束等基本指令。
2.2　步进顺控指令
　　STL(继电器阶梯图或步进阶梯图)是一种摆脱具体的机械动作易于理解的表达图。使用者即使不进行复杂的程序设计,也能极其简单地对程序控制器进行编程。STL图完全以继电器阶梯图的形式表示,具有综合表达负载驱动电路与转移条件电路的特点。流程的形式有单流程、选择性分支与汇合流程、跳转流程、并行分支与汇合流程、中间状态STL、初始状态STL和运行模式的选择控制。
2.3　软元件功能
　　组成有输入、输出继电器XY,辅助继电器M,状态元件S,指针P/I,常数处理K/H,定时器T,计数器C,数据寄存器D,变址寄存器Z/V。
2.4　应用指令
　　应用指令包括程序流程、传送和比较指令、算术和逻辑运算指令、循环与移位、数据处理、高速处理、方便指令、外部I/O设备和外部模块。
2.5　特殊软元件
　　PC状态、时钟、标志、步进顺控、禁止中断、出错检测、高速表、功能扩展、脉冲捕捉、替代功能、内部增/减计数器和高速计数器。
2.6　编程语言
　　PLC应用技术的主要内容之一是编写应用程序,而梯形图语言则是使用得最多的一种编程语言。PLC梯形图是由传统的电气控制电路原理图演变来的,所以容易被广大技术人员接受和掌握。梯形图和电气控制电路原理图的主要相同之处是:(1)图形结构形式相同,都是展开电路原理图,传统的电气控制电路原理图可以看成是继电器梯形图;而用于PLC编程时则称为PLC梯形图。(2)继电器梯形图中使用的是各种控制电器的图形符号;PLC梯形图中则使用PLC内部资源-编程元件的等效电路符号。(3)信号输入、输出形式及控制功能相同,都是将输入信号经过电路的逻辑运算后输出,完成一定的控制功能。两者的主要不同之处是:(1)工作方式不同。继电器梯形图是各支路上同时加上电源的并行工作方式;PLC梯形图是顺序扫描的串行工作方式。(2)触点的可用数量不同。硬件继电器中的动作触点数量只是那么有限的几对;而软继电器的触点数量是无限的,可以任意次使用。(3)编程方式不同。在继电器梯形图中是用继电器有限的触点数量,仅考虑各元件之间的动作顺序,适当设置相互制约条件;PLC梯形图是顺序扫描工作方式,没有并行支路同时动作问题,但要求考虑正确的动作步序,尽量减少程序步数。PLC梯形图编写时主要采用横画法,主要用等效电路和能流方向表示,编写中注意接点的排列顺序、线圈的排列顺序、线圈右侧不允许串有接点以及接点的排列要符合能流规则等。
2.7　三菱可编程控制器(FX系列)的基本性能
　　运算控制方式:存储程序、反复运算方式;
　　输入输出控制方式:批处理方式;
　　运算处理速度:基本指令　0.48 μs/指令;应用指令　数+～数百μs;
　　指令数:基本指令20个、步进指令2个、应用指令228个;
　　输入继电器:154点X0～X267;
　　输出继电器:84点Y0～Y267;
　　辅助继点器:M0～M8255;
　　状态继电器:S0～S999;
　　定时器:T0～T255;
　　计数器:C0～C199;
　　数据寄存器:D0～D7999。

3　可编程控制器的应用
<