简单PLC控制系统的设计与实现扣管机
简单PLC控制系统的设计与实现
简单PLC控制系统的设计与实现 2011年12月10日 来源： 一种基于可编程控制器（PLC）构成的控制系统，实现设备信号的采集与自动控制。本文以八盘峡水电厂低压空压机技术改造为例，介绍设计及实现的主要内容。
1. 八盘峡水电厂概况：
八盘峡水电厂是黄河兰州段刘、盐、八梯级水电厂的最后一级，是径流河床式调峰电站。全厂共6台机组，单机容量36MW，是一个生产运行了30年的老厂。
2. 原设备概况：
我厂低压风系统的两台2V-6/8型低压机，是全厂辅助系统中的主要设备，由其提供的0.8MPa风压，主要供给发电机制动风闸、顶盖围带密封等处。由于该风压是全厂发电机组开机条件之一，因此是不允许间断的。
原控制回路主要由老式继电器构成，结构复杂，老化严重，给运行及检修人员带来极大不便。气压信号由电接点压力表采集，由三相交流接触器启停电机，故障报警及电机（40KW）保护装置十分简单，控制回路故障频繁发生，难以保证全厂低压技术用风的正常供给。
3． 改造方案：
经过具体研究和分析后，决定采用性价比高的PLC集中控制模式，更换原有的控制盘，将交流接触器更换为无触点的固态开关，用压力变送器取代电接点压力表。预备用PLCRS-485串行通讯接口，通过双绞线与发电机组监控上位机连接，实现远方监控（见图1）。为了便于运行人员掌握，系统操作方式完全移植原有的运行操作方式。方案确立后，根据现场需要选定了所需设备型号。
4. 控制系统的结构
5．控制系统组成及主要设备技术指标：
采用标准控制盘柜，选用日本三菱公司PLC及串行通讯设备，恩威电子公司的两台型固态开关，北京三吉利佳兆公司的气压变送器。选用相应的操作把手、电源开关、按钮、光字牌、信号指示灯、电源隔离变压器及电源监视继电器。
PLC
固态开关(SWK)
压力变送器 6．流程的设计：
控制流程切合实际进行设计，通过在现场多方面的调试,完全满足现场各方面的需要。
程序设计技术指标
7．控制系统运行方式：
7.1 切换运行方式
两台低压机分别由两个操作把手控制，可任意切换四种运行方式——自动、备用、手动、切除。
7.2电源运行方式
控制系统分别由厂用一段、厂用二段电源供电，互为备用。控制系统盘柜上的电源切换把手，任意切换三种供电方式——厂用一段电源投入、厂用二段电源投入、电源切除。
7.3 PLC运行方式
PLC有两种工作方式——运行及调试，由一控制按键切换。运行态时PLC正常开入，运算，控制开出。调试态时PLC正常开入，但禁止所有开出控制。
8．实现功能:
8.1对两台低压机实现可靠的自动控制。
8.2对两台低压机及控制系统本身实现全面可靠的自动保护
l 对低压机的保护低压机两级气缸温度过高的保护低压机两级气缸压力过高的保护l 对40KW电动机的保护过流、过载、欠压、缺相、三相不平衡l 对PLC的保护PLC的工作电源用隔离变压器隔离，减少尖峰波形电压对PLC的冲击。
8.3完善的报警系统及显示光字
现场报警系统共有10个显示光字，远方中控室有2个显示光字，组合起来共反映24种不同故障。
8.4压力变送器可对气压信号进行模拟量的采集,便于监视。
8.5 随时根据需要与上位机通讯，实现远方监控。
9．新系统在运行中体现的优点
9.1 PLC工作性能可靠，免去了对原设备继电器的校验与清扫工作。
9.2 固态开关优良的性能以及对电机全方位的保护
固态开关，控制低压机三相交流电动机的启停，主回路采用电力晶闸管为开关元件，并采用先进的电子技术进行全方位的检测与控制。启动电流与运行电流的调整完全数字化，整定方便。固态开关无触点损耗，不存在主接触头接触不良、三相拉弧等现象，能够频繁启动大型电机，可免维护使用。
固态开关能对负载的短路、电机的过流、三相不平衡、电源欠压进行综合保护。操作简单，状态显示直观，保护迅速可靠。
9.3 气压变送器的使用
用数字式压力变控器采集气压信号，压力值显示直观，动作值准确，校验调整方便。
9.4 PLC操作简单
PLC人机接口简单方便，逻辑控制回路完全由软件实现，随时可按运行人员要求改变控制流程，满足现场运行需要。
9.5 报警系统的完善：
低压机监控系统报警显示明确，运行人员通过光字显示，可直接了解故障点，从而迅速处理。保护范围全面。
9.6 工作环境的改善
PLC控制柜布局紧凑，结构合理，盘面美观大方，运行显示一目了然，控制操作方便。
9.7 远方监控
PLC可随时建立与上位机的通讯，将采集的开关量数据及模拟量数据上传远方ALP工作站，便于远方监测。上位机还可下传控制指令，实现低压机的远方控制。
10．新系统的运行效果：
10.1 PLC的使用消除了原控制系统多发故障的因素, 大大提高了我厂辅助设备的自动化控制水平。自99年6月投运以来，在运行缺陷记录本上，再未出现低压机控制系统故障的记录。
10.2 多次及时的反应了低压机的机械故障，准确保护了运行中的主要机械设备。
10.3 控制系统已达到了免检性能。自投运以来从未进行检修维护，大大降低了检修工作量，节约了大量的检修费用。
10.4 本系统操作方式完全移殖原系统操作方式，运行人员不需培训便可直接进行操作。
总结：
低压机监控系统采用先进的PLC控制，设计合理，使整个系统性能优于原控制系统，这一点在实际运行中得到了充分的证实与考验，并获得显著的经济效益，为我厂安全生产，发挥了实际作用，对其它设备的独立改造具有一定的参考价值。