PLC在中小型水电站监控系统中的应用与研究

吴佩泽

华能甘肃水电开发有限公司 甘肃 兰州730070

1 水电站监控系统简介

对于一个中小型水电站的监控管理系统来说，其监控系统还存在自动化技术不全面、运行不稳定等因素。水电站控制系统具有有功和无功调节的作用，其机组启停机操作要按照规范化的制度形式开展，这也是标准的逻辑控制系统。与之前的中间继电器相比，有诸多优点，但其控制系统具有复杂和维修困难也有所提升。而PLC技术自身逻辑功能出色，控制简便，具有较高的稳定性和可靠性，能够取代传统的继电器控制，应用于我国水电站的调节系统当中，从而提升了水电站的工作效率。

1.1 中小型综合水电站应用计算机安全监控管理系统软件设计基本原则 电站采用计算机远程监控管理系统，系统按"无人值班"(少于一人同时值守)的基本原则设计进行系统设计，既同时可实现站内远程监控，又有可能同时实现远程站外监控。系统高度可靠，实时性好，抗干扰能力强，适应现场工作环境。选用开放式、全方位分布的系统结构，系统硬件配置和主要设备组件选型均能适应我国计算机行业发展迅速的应用特点，具有好的选进性和从前向后性的兼容性，充分故障保护本机用户的正常投资。

软件设计采用系统模块化、结构化软件设计，保证系统的应用可扩性，满足系统功能不断增加及系统规模不断扩充的应用需要。采用成熟的、可靠的、标准化的企业硬件、软件、网络结构。监控管理系统工作响应速度快，可靠性和资源可用率高，可维护性好。监控管理系统人机接口操作功能强，适应大型电厂设备运行人员习惯性的操作。

1.2 中小型综合水电站采用计算机安全监控管理系统硬件配置工作模式(1)采用集中式整体结构。该通信模式两层之间的无线网络连接结构主要是基于现场通信总线或以太网总线联接的一个实时视频通讯无线网络。其主要特点之一就是所有网络监控软件功能在在同一台虚拟主机上同时运行，简单、可靠、造价低、投资少。适用于对工程监控管理系统性能要求不高的小型地下水电站工程综合管理自动化监控系统。

(2)采用星形网/网状环网网络结构设计模式。采用PLC直接总线连接以太网的全方位开放、分层、分布式网络结构。该系统结构主要适用于通信协议复杂，协议接口数量比较多而且PLC通信接口占用数量比较少，对水电监控管理系统性能要求较高的中小型地下水电站群的综合利用自动化监控系统。

2 PLC在中小型地下水电站安全监控管理系统设计中的重要应用

2.1 中小型水电站监控系统概述A 水电站为中小型水电站，在该水电站监控系统设计过程中，主要针对分站层设备，采用PLC技术，根据电站安全性能需求，进行了水电站现场自动化现场控制系统组件。

2.2 PLC在中小型水电站监控系统设计目的 以中小型水电站闸门监控为例，在中小型水电站监控系统应用过程中，现场控制单元PLC应用的根本要求为闸门闭合控制。一般来说，PLC控制单元需要依据前期设置的程序控制电磁阀与电源模块的连接或脱离，达到闸门升降或者同位纠偏控制的目的；而中小型水电站水位监测主要通过上、下游污水位置系统安装的上游水位测量传感器，通过一个PLC的模拟量数据采集处理模块与上游水位测量传感器、监控器和系统应用终端的接口连接，根据水位变化对中小型水电站闸门进行控制；在中小型水电站闸门现场控制模块，主要通过闸门两端闸门开度仪与PLC模块的并联。以数字量的方式进行传输，从而达到闸门全闭合启动控制、闸门纠偏、闸门下滑防控预警等处理。

此外，在现场实时闸门控制范围监控的基础上，若闸门现场控制单元PLC与监控中心间出现传输中断现象。通过现场控制单元PLC的运行，可实现自动系统诊断与人工共同作业，从而保证现场作业环境的稳定、安全。

2.3 PLC在中小型水电站监控系统中的设计 针对中小型水电站监控系统现场控制设备类型多、信号复杂、电磁干扰强度大、控制系统湿度大、堵塞风险大的特点。在PLC控制设备选择过程中，结合实际水电站控制需求，可选择美国通用电气公司生产的90-30系列产品，或者西门子企业生产的S7-301系列产品。以西门子S7-301产品为例，其内部模块具有电源中断自动控制、pid自动控制、间接寻址、结构化编程、轴对点定位控制模块、c方言语言协议预处理控制模块、genius控制模块、basic控制模块、高速自动计数器控制模块等几个核心模块。不仅可以完成复杂的指令，而且可以通过简化启动、故障自动诊断，作为单独的PLC场制单元进行独立控制。

在实际应用过程中，可选择IC694zao CPU360型CPU 模块，其内部具有4KI/O储存区、240.0K可配置内存、SNP通信串口、670mA 电源及RS-485端口。可以通过TCP/IPMODBUS 协议接口的基础上，与PROFIBUSDOP现场总线相连，保证远程高速网络数据传输。

3 基于PLC技术中小型水电站监控系统应用效益分析

在实际监测应用发展过程中，基于大型PLC监测技术的中小型水电站现场监控监测系统主要具有实时现场状态数据采集、记录、分析以及监测的四大功能，其系统可通过电机压力齿轮脉动、机架齿轮振动、大轴齿轮摆动三种参数的实时检测，提取系统关键性能参数，确定性能预警检测数值，保证中小型水电动力机组现场状态性能预警检测信号的及时、准确性地发出；而系统通过中小型水电动力机组现场状态预警检测监控系统实际运行，也成为可以直接依据现场状态监测数据单元采集PLC内部监测数据，结合以往监测数据采集记录，进行系统实际应用运行性能评估分析，可为后期水电动力机组性能优化系统运行及公共部分水电功能区的扩展应用提供有效的技术指导。

结束语

综上所述，探讨PLC在中小型民用水电站安全监控管理系统建设中的实际应用对中小型水电站的持续发展建设具有重要的推动作用。因此要进一步加强PLC在中小型水电站监控系统中的应用，这样才能提高系统运行的稳定性。