PLC在电力监控系统中的应用

摘要：本文主要介绍了介绍了可编程序控制器PLC在某电力监控系统中的应用情况。重点阐述了该系统的软硬件组成、系统功能及其特点。

关键词：可编程序控制器；PLC；电力监控系统；控制实现

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

引言

某电力监控系统是该单位监控系统的重要组成部分,其运行的安全可靠性,直接影响到照明设备的正常运行以及道路的畅通,该电力监控系统下属四个变电站,变电站和电力监控中心进行数据通信以采集变电站内有关电压、电流、功率数据以及由监控中心命令来控制路灯开关及变电站设备,该系统通信部分采用光缆和光端机及通信模块来组网,光纤通信能保证稳定可靠的通信质量和极低的误码率,控制系统选用西门子可编程控制器(PLC)作为主控器,并配备输入输出模块和通信模块,实现数据采集与控制功能。

一、电力监控系统的发展趋势

PLC英文全称Programmable Logic Controller，中文全称为可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入、输出控制各种类型的机械或生产过程。由于电力设备机房设备众多，再加上人为因素，对设备的误操作和故障的误判断时有发生，这对系统安全可靠地运行非常不利。要改变这种状况，必须提提高现有系统管理的自动化水平，用计算机来实时有效地监视和控制运行状况。木文采用嵌入式Web技术对电力系统中的设备、机房的环境温度、湿度、交流电压、直流电压、电流、烟雾报警、空调、除湿机等模拟量和开关量进行实时监控，通过浏览器查看机房环境以及设备运行参数，实现遥测、遥信、遥控功能。

二、计算机监控系统概述

1、计算机监控系统对电厂的意义

计算机监控系统已经成为了电厂的重要组成部分，尤其在电厂综合自动化系统中成为了一个关键的环节，其主要是为了完成发电机、励磁系统、调速器等设备的管理与监控，然后利用计算机的远程操控实现发电机的自动化运转（开启、停止、调相运行等）。

2、结构及功能

2.1基本结构

对于电厂的计算机监控系统而言，其主要采用的是全分布开放结构模式，其主要任务是负责完成全厂集中监控任务的电站控制系统和现地控制单元两个部分的管控。其中前者被称为主控级，后者简称为LCU，现地控制单元以PLC为基础构成。这两个部分的组成成分之间存在着层次结构的不同，但都是由软硬件体系、软件控制组成，并且通过了统一的网络程序及运行控制，而主控级则可以实时监控现地控制单元的具体工作情况。计算机监控系统的往往采用的是双光纤、全分散开放式总线网络作为其内部通信结构，所有主控级设备和各个控制单元都设有独立的数据库，这样就方便互相访问。

2.2计算机监控系统的主要功能

从目前来看，电厂的计算机监控系统主要有以下几个功能：进行有效数据的采集、对全厂的安全进行监视、进行科学化的参数运算、控制与调节机械设备、鸣响报警、通信、软件开发以及监控系统的自诊等。

三、计算机监控系统的现地控制单元

对于计算机监控系统的现地控制单元而言，主要从以下几个方面探讨：

1、结构

电厂的现地控制单元主要由交流电量采集装置、触摸屏、温度巡查装置、转速测量装置、PLC、微机自动准同期装置等组成。

2、硬件配置

现地控制系统的硬件配置由两大部分组成：PLC和远程I/O。

（1）PLC：PLC在内部配备了CPU模块和远程I/O模块，其中包括电源模块、I/O模块、热备模块和以太网模块。

（2）远程I/O模块：远程I/O模块内部没有CPU模块，主要包括数据采集远程I/O、顺控远程I/O、电源模块、RPA模块。数据采集远程模块I/O的功能主要是为了接收现场数据采集器传输过来的模拟量，并且利用自身的计算系统进行模数的转换与计算；而顺控远程I/O主要是接收现地执行元件所传输过来的开关量信号，并且将接收到的信号传送给现地控制单元和执行现地控制单元所下达的开关量指令；RPA模块主要用于与现地控制单元的远程I/O模块进行网络连接。

3、PLC的硬件配置

电厂计算机监控系统PLC的硬件配置主要有电源模块、CPU模块、I/O模块以及模拟量模块。

（1）电源模块：工作中主要采用的是直流（24V）电源。

（2）CPU模块：在监控系统的CPU模块上配备了RS485和MB+通讯接口，MB+的作用是为了实现设备与现地控制单元的通讯及现场计算机之间的接口，同时也能实现PLC的现场检修与调试。除此之外CPU模块还具备一般的微处理功能。

（3）I/O模块：主要作用是为了给PLC传送开关量的信号以及执行开关量的指令，并为提供执行回路。

（4）模拟量模块：通过模数的一定转换，然后将转换后的逻辑计算与数据显示提供给PLC等。

三、系统构成

在采暖热水锅炉中控制的重点是出水温度、回水温度、出水压力、回水压力，给煤量，鼓风量、炉膛负压以及排烟残氧量。为达到锅炉嫉烧工况良好，保证设备运行安全，满足用户的供热要求，要对补水泵流量，循环泵流量、鼓风机转速、引风机转速与炉排电机转速等进行综合调节。因此，锅炉控制系统包括恒压补水控制系统、循环流量调节系统以及燃烧控制系统。

1、恒压补水控制系统。工业锅炉属于高温，高压设备，其安全性必须放在首位在锅炉运行时，必须保证补水压力保持在给定恒压点附近，为确保设备安全，提高控制精度，水压变送器监测调节精度在05MPa左右。本系统中可编程控制器根据采集到的补水压力的实时数据，通过数字PID算法计算出补水泵的转速，作为变频器的频率给定，由变频器改变输出给补水泵电机的同步频率，从而调节了补水泵电机的转速，将补水压力值控制在设定值附近。

2、循环流量调节系统。作为变频器的频率给定，由变频器改变输出给循环泵电机的同步频率，从而调节了循环泵的转速，将出水压力控制在设定值附近。当系统用水量增加时，变频器输出频率也相应增加以增加循环泵的转速，当变濒器增加到最高频率时，表示当前工作的几台循环泵己不能满足系统用水的要求，此时可以通过PLC控制系统将该台循环泵切换到工频运行，而另一台循环泵则接上变频器启动当系统用水里再度增加，这一过程还可以重复进行。当系统用水减少时，变频器输出频率减少。若减到设定的频率下限时，表示可以有一台水泵电机退出运行。这时可以通过控制系统，停止该台循环泵的运行，并将另一台正在工频运行的循环泵则切换到变频运行，担负起调节水压的工作。

3、燃烧控制系统。在锅炉运行中，实现燃烧过程的自动调节是工业锅炉节能的一个重要措施，也是控制难度最大的部分。它是一个多变量输入、多变量输出、大惯性、大滞后且相互影响的一个复杂系统，本系统采用模糊控制器来实现鼓风量和给煤机给煤速度的自动调节。

结束语

综合上述，可编程序控制器PLC价格优,编程方便、直观,同组态软件通信无需再使用VB等程序连接,且抗干扰能力强。较好地达到了电力监控系统的生产运行要求。

参考文献

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