西門子PLC在水電廠自動化系統LCU中的應用

山東泰開自動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區，公司前身是山東魯能泰山自動化研究所，成立于1995年6月，專業從事電力系統自動化的開發及其配套設備的研制生產,是一家順應國家電力發展，特別是城鄉電網改造的需要而崛起的高新技術企業。依托泰開集團，公司擁有雄厚的經濟技術實力，現有員工150多人，占地150畝，擁有2000平方米的科研樓和5000平方米的生產場地。

公司擁有卓越的管理隊伍和優秀的研發人才，其中本科以上專業技術人員占70%以上，博士、碩士十余人，是一支充滿朝氣和富有協作精神的團隊。公司與山東大學、北京航空航天大學、清華大學、西安交通大學、華北電力大學等高校長期開展技術合作和人才交流。聘請國內著名電力保護專家參與重大項目研發。技術和人才的優勢為開發優質的產品提供了有力的保障。公司十多年專注于電力電網自動化保護產品的研發，先后開發出了FBZ3000廠站自動化系統、FBZ2300配電自動化系統、GZG49系列智能高頻直流電源系統、EPS應急電源系統、GIS智能在線監測系統等五大系列幾十個品種的產品，形成了門類齊全的產品系列。公司擁有多種國際領先的檢測系統和設備，如美國DOBLE公司的電力系統數字仿真儀、奧地利OMICRON電子儀器有限公司的OMICRON測試系統，和滿足電力系統綜合保護產品各項技術參數和模擬試驗的高精度測試儀器，具備了良好的試驗檢測環境。2000年公司順利通過了國際ISO9001質量保證體系認證，2001年獲得山東省雙軟企業認定，所有產品均通過了國家電力公司權威檢驗機構嚴格測試，取得了電力部門、國家經貿委入網許可。目前，公司產品廣泛應用于城鄉電網工程及冶金、石油、煤礦、化工等廠礦企業，用戶遍布國內二十多個省區八十多個地市。

電力系統是一個包括發電、輸電、變電、配電、用電在內的完整體系，電力生產的特點是電能難以儲存，發輸變配用電要隨時保持平衡，而用電是隨時變化的，發電出力也必須隨時變化，否則電網的頻率將保持不住額定值，從而對用電造成危害。水電是電力系統穩定運行的重要調節手段，具有調峰、調頻、平衡發電等重要功能。目前，在電力系統愈來愈大，電壓等級愈來愈高的情況下，要保持電力系統正常供電，就必須依靠大量自動裝置，快速隔離故障，調整運行方式。水電自動化是如今電力系統安全可靠運行的基礎設施和裝備，同時也是電力系統經濟運行的手段。水輪機組及水電廠自動化更應反應靈敏安全可靠。水電自動化的市場極其廣大，作為水電站或抽水泵站計算機監控系統的現地控制單元，市場前景巨大。

作為計算機監控系統的現地控制單元，直接與現場設備接口，采集生產過程的各種信號并對現場設備進行自動控制，可與多種專用功能裝置配套使用。選用高檔PLC或DCS產品，可靠性高，抗干擾能力強，功能強大，配置靈活，易于學習，便于維護。作為水電站或抽水泵站計算機監控系統的現地控制單元，對水輪發電機組、水泵、開關站、公用設備、閘門等進行自動控制，實現“無人值班”（少人值守）的目標。

計算機輔機控制系統，相對于水電廠泵站的總的監控系統是獨立的。它可以單獨引入水電廠泵站，同時計算機輔機控制系統內部的油控制系統、氣控制系統、水控制系統之間也是相互獨立的，因此水電廠泵站可以全部引入計算機輔機控制系統，也可以單獨引入輔機控制系統中的油控制系統、氣控制系統或水控制系統。在每個單獨的子系統都留有接口，水電廠泵站可以根據自己的實際情況，先只引入單獨的控制系統，待條件成熟再引入其它控制系統。如果水電廠泵站目前已經有了一些單獨的控制系統，我們可以根據具體的實際情況對計算機輔機控制系統作出一些修改，使之與水電廠泵站原有的控制系統組成一個完整的監控系統。

水電廠計算機輔機控制系統：水電廠（泵站）油系統控制系統、氣系統控制系統、水電廠（泵站）排水系統控制系統和供水系統控制系統。

水電廠（泵站）計算機輔機控制系統是水電站（泵站）計算機自動化系統的一部分，它的控制對象為水電廠（泵站）的公用設備（油、氣、水）。這些設備所處的環境都比較惡劣:空氣的濕度較大,灰塵比較多,這就對控制系統的可靠性提出了更高的要求。傳統的輔機控制系統采用繼電器、接觸器回路，這種回路有許多缺點，如：接線復雜，改造困難，維護工作量大，繼電器、接觸器接點容易燒壞，壽命低，繼電器靈敏度低，可靠性差,不能滿足遠動和通信的要求。本計算機輔機控制系統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，并可以固態控制器、軟起動器或變頻器取代接觸器控制電機，很好地克服了這些缺點。

ü 以無觸點方式控制電流通斷

ü 對負載的工作狀態提供完善的檢測保護

ü 控制電動機平滑啟動，減少啟動電流，避免沖擊電網，減小配電容量。

ü 起始電壓可調，保證電機啟動最小啟動轉距，避免電機過熱。

ü 起始電流可根據負載情況調整，以最小的電流產生最佳的轉距。

ü 啟動時間可調，在該時間范圍內，電動機轉速不斷上升，避免轉速沖擊。

ü 系統的接線更為簡單。

軟啟動器帶有完整的電動機保護裝置，并有多種啟動方式可供選擇，是目前較為理想的智能元件。

由于系統采用了西門子PLC程控器控制，技術成熟，抗干擾能力很強，適用于工業環境運行，從而使產品的可靠信有了明顯的提高。設備投入運行后，維護、維修的工作量甚微。同時系統技術先進，采用PLC可編程控制器，使產品的控制達到了數字化的要求，能夠與后臺機通訊，達到遠方控制功能。而且本系統極易擴展，可滿足各類客戶所求。

本LCU共分為五個系統：油系統控制系統、氣系統控制系統、排水系統控制系統、供水系統控制系統、公用LCU控制系統。

(a) 控制功能:

當油箱的油壓降至電接點壓力表1DJ的下限時,主用油泵向壓力油罐供 油;當壓油箱的油壓高于電接點壓力表1DJ的上限時,主用油泵停止;當油箱的油壓降至電接點壓力表2DJ的下限時,備用油泵向壓力油罐供油;當壓油箱的油壓高于電接點壓力表2DJ的上限時備用油泵停止;當油箱的油壓降至電接點壓力表3DJ的下限時,發報警信號;當油壓下降至工作油壓下限,并且油箱油面高于油面上限，電磁補氣閥開啟補氣. 油系統控制系統電機啟動回路采用軟啟動回路。

(b) 通信功能:PLC將電源狀況 、油泵運行狀態、補氣閥狀態 、油位狀況傳給公用設備LCU；公用設備LCU將這些信號傳送給控制中心，從而使控制中心完成對油系統的監控。