利用水电站常用电气元件开展自主创新制作

【摘 要】 本文介绍水电站电气专责充分发挥技术专长，开展自主创新制作，利用水电站常用电气元件制作常规型抢答器的过程及其在水电站安全生产知识竞赛活动中的应用。

【关键词】 水电站 电气元件 创新制作 安全生产

中国水电顾问集团正安开发公司（以下简称正安公司）成立于2010年元月。主要负责贵州芙蓉江沙阡水电站的开发建设和生产运营。

沙阡水电站位于贵州省芙蓉江干流河段正安县境内，是芙蓉江梯级规划中的第七级；距上一梯级已建成的良坎水电站18km，距下一梯级已建成的道真县鱼塘水电站29km；电站距正安县城9km，工程以发电为主，兼顾供水，水库具有周调节能力。电站工程为三等中型规模，大坝为碾压混凝土重力坝，电站装机2×25MW，保证出力6.13MW。

1 提出课题

正安公司一直注重对员工专业技术能力的培养，鼓励员工充分发挥技术技能水平开展创新制作；同样重视安全生产工作，把安全生产作为公司的重点工作来抓，在正安公司所属沙阡水电站建设期间，积极准备生产筹备工作，注重对生产运行及维护人员的安全教育；在此背景下，正安公司在生产管理部门筹建初期，组织开展安全生产知识竞赛，在竞赛筹备会上提出由公司以自主创新方式，电气专责充分发挥专业技术技能，利用水电站常用的电气元件制作常规型抢答器，应用在正安公司首届安全知识竞赛活动中。

2 抢答器功能设想

根据安全知识竞赛组委会的竞赛抢答环节规则，抢答器设计为有线传统型，最多有6路，可根据实际参赛队数灵活接入。当主持人按下开始抢答按钮后，开始抢答指示灯亮，参赛选手们方可进行抢答，若在10秒内无人抢答，则开始抢答自动复位，指示灯熄灭，表示无人抢答；若参赛选手在主持人按下开始抢答按钮前按下抢答按钮则无效，不会出现抢答结果；抢答时，率先按下抢答按钮的参赛选手获得答题机会，对应的指示灯亮，蜂鸣器响或指示灯亮3秒（此时间可根据实际情况设定），提醒主持人有人抢答；抢答成功，由主持人确认或3秒（此时间可根据实际情况设定）后抢答指示灯灭，选手开始答题。

3 方案设计

抢答器设计制作所用元件全部采用水电站常用的电气元件，利用电站所储备的常用电气元件的备品备件，无需额外花费，以提高备品备件的利用率。

此次抢答器制作采用三菱FX1N-40MR-001可编程控制器（PLC）作为控制核心，通过梯形图程序编写实现抢答器的功能，选用DC24V开关电源作为指示灯电源，通过可编程控制器逻辑输出驱动中间继电器控制相应的指示灯和蜂鸣器，控制按钮作为抢答开关，为接线连接的方便采用端子排与抢答按钮连接。所选元件均为水电站常用电气元件。主要元件配置见表1。

电气控制中，主持控制的抢答允许按钮和选手控制的抢答按钮共7路输入通过端子接入PLC输入端，PLC的8路输出端驱动各中间继电器，中间继电器工作控制相应的指示灯和提示蜂鸣器。电气原理图见图1。

主程序设计说明：

主持人按下抢答允许按钮SA8，PLC的常开触点X7闭合，M0线圈得电并保持，输出线圈Y7动作，且计时器T1开始计时，在计时器T1未达到设定的时间时，此时表示允许抢答；抢答程序段为锁位控制，当某组先获得答题资格时，锁位其他组的抢答器，使其他组抢答无效，为了防止在主持人按下运行抢答允许按钮前，选手就按下抢答按钮的作弊行为，这里的抢答按钮采用上升沿脉冲输入有效，即在抢答允许动作后按下的抢答才有效，比如1号选手在抢答允许后首先抢得答题机会，此时通过1号抢答按钮SA1的上升沿脉冲输出并保持Y0线圈，同时闭锁其他组的抢答，所有的抢答输出均驱动Y6线圈提示有人抢答并计时T0，在T0设定时间或主持人再次按下抢答允许（此时作为主持人确认有人抢答按钮）后，复归蜂鸣器、抢答允许输出线圈和抢答输出线圈，表示抢答成功；在T1设定时间内若无人抢答，则自动复归抢答允许输出线圈Y7，表示无人抢答。

4 制作调试

通过功能设想和方案设计的论证，抢答器按照电气制作标准，经过合理的元件布置，规范的接线等制作过程，再下载程序至PLC，即开始抢答器的调试。调试过程中，首先试验单个按钮的动作情况，当抢答允许按钮未动作时，按下各抢答按钮无效，当按下抢答允许按钮后，抢答允许指示灯亮，若在设定的时间内无强大按钮动作，则抢答允许指示灯自动复归，表示无人抢答，若在抢答允许情况下，按下各抢答按钮，则率先按下抢答按钮的对应指示灯亮且蜂鸣器响，表示有人抢答，蜂鸣器和抢答成功指示灯在设定的时间或主持人按下确认抢答允许按钮（此时作为抢答确认按钮）后，复归蜂鸣器和指示灯；若在抢答允许之前按下抢答按钮不放，则在抢答允许后无效（避免了作弊行为）。通过试验，该抢答器已经达到了设想的功能。

5 应用与对比

在正安公司首届安全生产知识竞赛活动中，该抢答器在抢答环节得到成功应用，使本次竞赛活动获得圆满成功，达到了预期的目标和效果。

本次抢答器制作，所用元器件均为水电站常用常备的电气元件，没有投入专项资金，并且所用的元器件可重复再利用在水电站自动化系统中，市场上成熟的抢答器产品均价在万余元，经济成本较高且在水电站生产经营单位利用率低；在外形上，自主创新制作的抢答器并没有市场上成熟产品那样华丽的外观，但抢答器的基本功能均能清楚地实现，并可根据竞赛规则自主设计程序，满足实际竞赛要求；相比较下，以利用水电站常用电气元件开展自主创新制作抢答器在安全知识竞赛活动中应用更为经济合理。

6 结语

正安公司注重安全生产的同时也注重培养员工的技术实践能力，积极组织安全生产活动和自主创新活动。利用水电站常用电气元件开展自主创新制作抢答器，充分利用了电站自由资源应用在安全生产活动和员工创新制作活动中，不仅使员工得到了锻炼和提高，而且使资源在安全生产活动中得到了充分利用。