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[摘 要]采用西门子S7—200可编程逻辑控制器（PLC）对凤凰水电厂二级电站调速器油压控制系统进行改造，克服以往采用磁力启动器控制存在的接线复杂、触点易粘死或烧毁、线圈易烧毁等问题，大大提高了系统运行的稳定性和可靠性，取得了良好的经济效果。
[关键词]可编程逻辑控制器（简称为PLC）、调速器油压控制系统、技术改造
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0386-01
一、概述
凤凰水电厂二级电站位于广东省潮安区归湖镇白藤坑村，原装机容量为2O.64 Mw （4×3 Mw+4×2.16 Mw ），1971年全部投产。2012年8月28日，1号机组调速器油泵电机发生烧毁的情况，调速器油压装置压力下降，经查为磁力启动器接点粘死，油泵电机因连续运行时间过长而烧毁，造成机组不能正常运行，严重影响了机组的安全运行，也影响了我厂的安全生产。
为保证1号机组能够正常运行，保证我厂设备的完好率，我们通过互联网查找相关的技术资料并借鉴周边电站的实践经验后决定对调速器油压控制系统进行改造。
二、改造前机组调速器油压控制系统的构成
机组调速器油压控制系统由磁力启动器来控制，磁力启动器由钢质冲压外壳、钢质底板、交流接触器、热继电器和相应配线构成。磁力启动器的工作原理是：当调速器油压装置压力下降至21kg/cm2时，电接点压力表启动接点接通，使磁力启动器内部的交流接触器线圈通电，衔铁带动触点组闭合，接通油泵电机电源，电机启动，同时通过辅助触点自锁。当调速器油压装置压力上升至23kg/cm2时，电接点压力表停止接点接通，使磁力启动器内部的交流接触器线圈失电，衔铁带动触点组断开，切断油泵电机电源并解锁。
三、原因分析
根据运行情况观察和检修情况分析，我们认为调速器油泵电机烧毁的原因是当调速器油压装置压力上升至23kg/cm2，电接点压力表停止接点接通时，磁力启动器内部的交流接触器线圈失电，衔铁带动的触点组应断开，切断油泵电机电源，但由于触点粘死，油泵电机电源无法断开，造成电机连续长时间运行，直至烧毁。
四、改造情况
由于磁力启动器存在接线复杂、触点易粘死或烧毁、线圈易烧毁等问题，严重影响了我厂的安全运行，我们经过多方查证和实际考察，并参考了周边电站的改造情况后，决定将其改用可编程逻辑控制器进行控制。
1、PLC的基本情况
可编程逻辑控制器（简称为PLC）是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。
2、PLC的基本结构
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：（1）电源。PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用，采用220V交流电压；（2）中央处理单元（CPU）。中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢，它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据，检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误；（3）存储器。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器，存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；（4）输入输出接口电路。现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道，而现场输出接口电路是由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用是PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号；（5）功能模块。由计数、定位等功能模块组成；（6）RS485通信模块。
3、PLC的工作原理
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
（1）输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。
（2）用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
（3）输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外部设备。这时，才是PLC的真正输出。
4、PLC的特点
PLC具有以下鲜明的特点。
（1）功能完善，组合灵活，扩展方便，实用性强。现代PLC所具有的功能及其各种扩展单元、智能单元和特殊功能模块，可以方便、灵活地组成不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。
（2）使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。 PLC的运用能够做到在线修改程序，改变控制的方案而无需拆开机器设备。它能在不同环境下运行，可靠性十分强悍。
（3）安装简单，容易维修。PLC可以在各种工业环境下直接运行，只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，写入程序即可运行。PLC还有强大的自检功能，这为它的维修提供了方便。
（4）抗干扰能力和可靠性能力都强，远高于其他各种机型。隔离和滤波，是抗干扰的两大主要措施。对PLC的内部电源还采取了屏蔽、稳压、保护等措施，以减少外界干扰，保证供电质量。另外使输入/输出接口电路的电源彼此独立，以免电源之间的干扰。
（5）环境要求低。PLC的技术条件能在一般高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境下工作，能在强电磁干扰环境下可靠工作。这是PLC产品的市场生存价值。
五、结语
采用西门子S7—200可编程逻辑控制器（PLC）对机组调速器油压控制系统进行改造后，1号机组调速器油泵电机运行情况良好，后来我们陆续对其它机组进行了改造。经过这几年的运行，我厂的调速器油泵电机没有再出现烧毁的情况，而且PLC安装检修方便，能大大提高机组的安全性。
当前，随着科学技术的进步，PLC也在不断的改进，对于采用传统控制保护的中小型水电站二次设备技术改造及中小型水电站的新建具有推广价值。对于老电站改造来说，一方面可以帮助老电站走出老化、事故频率高的困境；另一方面可以为电站的技术人员和运行工人提供良好的学习机会，对提高电站的运行管理水平有着重要的作用。
参考文献
[1] 王明妃 《新编水电厂设备安装、运行、维护、检修与标准规范全书》 水利水电出版社.
[2] 李永国 韩国平 《调速器调试与故障处理》 中国计划出版社.
[3] 西北电力设计院《电力工程电气设计手册》 中国电力出版社.
[关键词]可编程逻辑控制器（简称为PLC）、调速器油压控制系统、技术改造
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0386-01
一、概述
凤凰水电厂二级电站位于广东省潮安区归湖镇白藤坑村，原装机容量为2O.64 Mw （4×3 Mw+4×2.16 Mw ），1971年全部投产。2012年8月28日，1号机组调速器油泵电机发生烧毁的情况，调速器油压装置压力下降，经查为磁力启动器接点粘死，油泵电机因连续运行时间过长而烧毁，造成机组不能正常运行，严重影响了机组的安全运行，也影响了我厂的安全生产。
为保证1号机组能够正常运行，保证我厂设备的完好率，我们通过互联网查找相关的技术资料并借鉴周边电站的实践经验后决定对调速器油压控制系统进行改造。
二、改造前机组调速器油压控制系统的构成
机组调速器油压控制系统由磁力启动器来控制，磁力启动器由钢质冲压外壳、钢质底板、交流接触器、热继电器和相应配线构成。磁力启动器的工作原理是：当调速器油压装置压力下降至21kg/cm2时，电接点压力表启动接点接通，使磁力启动器内部的交流接触器线圈通电，衔铁带动触点组闭合，接通油泵电机电源，电机启动，同时通过辅助触点自锁。当调速器油压装置压力上升至23kg/cm2时，电接点压力表停止接点接通，使磁力启动器内部的交流接触器线圈失电，衔铁带动触点组断开，切断油泵电机电源并解锁。
三、原因分析
根据运行情况观察和检修情况分析，我们认为调速器油泵电机烧毁的原因是当调速器油压装置压力上升至23kg/cm2，电接点压力表停止接点接通时，磁力启动器内部的交流接触器线圈失电，衔铁带动的触点组应断开，切断油泵电机电源，但由于触点粘死，油泵电机电源无法断开，造成电机连续长时间运行，直至烧毁。
四、改造情况
由于磁力启动器存在接线复杂、触点易粘死或烧毁、线圈易烧毁等问题，严重影响了我厂的安全运行，我们经过多方查证和实际考察，并参考了周边电站的改造情况后，决定将其改用可编程逻辑控制器进行控制。
1、PLC的基本情况
可编程逻辑控制器（简称为PLC）是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。
2、PLC的基本结构
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：（1）电源。PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用，采用220V交流电压；（2）中央处理单元（CPU）。中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢，它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据，检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误；（3）存储器。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器，存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；（4）输入输出接口电路。现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道，而现场输出接口电路是由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用是PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号；（5）功能模块。由计数、定位等功能模块组成；（6）RS485通信模块。
3、PLC的工作原理
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
（1）输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。
（2）用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
（3）输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外部设备。这时，才是PLC的真正输出。
4、PLC的特点
PLC具有以下鲜明的特点。
（1）功能完善，组合灵活，扩展方便，实用性强。现代PLC所具有的功能及其各种扩展单元、智能单元和特殊功能模块，可以方便、灵活地组成不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。
（2）使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。 PLC的运用能够做到在线修改程序，改变控制的方案而无需拆开机器设备。它能在不同环境下运行，可靠性十分强悍。
（3）安装简单，容易维修。PLC可以在各种工业环境下直接运行，只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，写入程序即可运行。PLC还有强大的自检功能，这为它的维修提供了方便。
（4）抗干扰能力和可靠性能力都强，远高于其他各种机型。隔离和滤波，是抗干扰的两大主要措施。对PLC的内部电源还采取了屏蔽、稳压、保护等措施，以减少外界干扰，保证供电质量。另外使输入/输出接口电路的电源彼此独立，以免电源之间的干扰。
（5）环境要求低。PLC的技术条件能在一般高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境下工作，能在强电磁干扰环境下可靠工作。这是PLC产品的市场生存价值。
五、结语
采用西门子S7—200可编程逻辑控制器（PLC）对机组调速器油压控制系统进行改造后，1号机组调速器油泵电机运行情况良好，后来我们陆续对其它机组进行了改造。经过这几年的运行，我厂的调速器油泵电机没有再出现烧毁的情况，而且PLC安装检修方便，能大大提高机组的安全性。
当前，随着科学技术的进步，PLC也在不断的改进，对于采用传统控制保护的中小型水电站二次设备技术改造及中小型水电站的新建具有推广价值。对于老电站改造来说，一方面可以帮助老电站走出老化、事故频率高的困境；另一方面可以为电站的技术人员和运行工人提供良好的学习机会，对提高电站的运行管理水平有着重要的作用。
参考文献
[1] 王明妃 《新编水电厂设备安装、运行、维护、检修与标准规范全书》 水利水电出版社.
[2] 李永国 韩国平 《调速器调试与故障处理》 中国计划出版社.
[3] 西北电力设计院《电力工程电气设计手册》 中国电力出版社.