PLC在發(fā)電廠保安應(yīng)急備用電源中的應(yīng)用
1 發(fā)電廠保安應(yīng)急備用電源是獨立于主機(jī)交流電源之外的重要后備電源。所謂保安應(yīng)急備用電源簡稱保安電源,就是為發(fā)電機(jī)組保安負(fù)荷供電的交流電源。保安負(fù)荷是指為保證機(jī)組安全,在發(fā)電機(jī)停機(jī)過程中和停機(jī)后一段時間內(nèi)必須保持運行的負(fù)荷,包括APS熱控電源、UPS交流電源、主機(jī)潤滑油泵、主機(jī)盤車電機(jī)、頂軸油泵電動機(jī)電源以及事故照明電源等,一旦保安負(fù)荷斷電則會引起發(fā)電機(jī)組主要設(shè)備損壞、自動控制失靈、并有可能延遲恢復(fù)供電的時間。機(jī)組正常運行時由0.38kV廠用電系統(tǒng)承擔(dān)對保安負(fù)荷的供電,當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)故障停機(jī)及全廠交流電消失時,保安電源系統(tǒng)必須快速自啟動,保證對保安負(fù)荷的供電,以確保安全停機(jī)和保證主機(jī)設(shè)備安全。
某電廠共有四臺發(fā)電機(jī)組,每臺300MW發(fā)電機(jī)組的保安電源系統(tǒng)由柴油發(fā)電機(jī)組為核心構(gòu)成,主要包括:一臺500kW快速自動柴油發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備冷卻水、潤滑油、燃油系統(tǒng)、壓縮空氣裝置、加熱裝置等、配電開關(guān)組、控制及信號回路、繼電保護(hù)裝置、電測儀表。主機(jī)正常運行時分別由對應(yīng)的0.38/0.22kV廠用段給保安段負(fù)荷供電,當(dāng)全廠交流電源消失時,柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)立即起動,并自動投入保安段,承擔(dān)保安負(fù)荷的供電,從而保證發(fā)電機(jī)組能夠安全地停機(jī)。
2 控制系統(tǒng)的主要功能
以自動化柴油發(fā)電機(jī)組為核心的保安應(yīng)急備用電源,其控制系統(tǒng)應(yīng)具備以下基本功能:
1 快速自動啟動
當(dāng)全廠交流電源消失時,柴油發(fā)電機(jī)組能快速自動啟動、自動升速、升壓、自動合閘,向保安段負(fù)荷供電。
2 自動停機(jī)
當(dāng)全部廠用電恢復(fù),經(jīng)判斷正常后,控制配電開關(guān),完成備用電到廠用電的自動切換、然后控制柴油發(fā)電機(jī)組降速、怠速運行3分鐘后自動停機(jī)。
3 自動保護(hù)
機(jī)組在運行過程中,如果出現(xiàn)潤滑油壓過低、發(fā)電機(jī)超速、電壓異常故障,則緊急停機(jī),同時發(fā)出聲光報警信號,如果出現(xiàn)水溫高、油溫高故障。則發(fā)出聲光報警信號,經(jīng)過延時后,正常停機(jī)。
4 二次啟動功能
機(jī)組有二次啟動功能,若第一次啟動不成功,經(jīng)10秒延時后再次啟動,二次啟動中只要有一次成功,就按預(yù)先設(shè)置的程序往下運行;若連續(xù)二次啟動均不成功,則被為啟動失敗,發(fā)出聲光報警信號。
5 自動應(yīng)急投入
自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)在“自動”位置時,機(jī)組能自動維持應(yīng)急啟動狀態(tài)。此時,機(jī)組的自動周期性預(yù)供油系統(tǒng)、油和水的自動加熱系統(tǒng)、空壓機(jī)自動啟??刂?、蓄電池的自動充電裝置投入工作。
6 手動/自動兩種操作模式
設(shè)置手動/自動工作方式選擇,運行操作人員可以對機(jī)組啟停操作方式進(jìn)行選擇。
7 就地/遠(yuǎn)程控制模式
設(shè)置就地/遠(yuǎn)程控制模式選擇開關(guān),運行操作人員可以從遠(yuǎn)方的中央控制室的上位機(jī)或就地控制柜上的觸摸屏實現(xiàn)操作和監(jiān)視,并設(shè)置就地控制級別高于遠(yuǎn)程控制。
8 遠(yuǎn)程HMI監(jiān)視功能
監(jiān)控系統(tǒng)以圖形界面的方式顯示工藝流程、被控對象的狀態(tài),可進(jìn)行數(shù)據(jù)存檔、顯示與管理,將現(xiàn)場設(shè)備信息形象地反映給運行人員。
3 控制系統(tǒng)組成
要實現(xiàn)上述功能,控制系統(tǒng)由PLC觸摸屏、上位機(jī)組成。每路保安電源用一套PLC和一臺觸摸屏進(jìn)行就地控制,PLC通過現(xiàn)場總線與遠(yuǎn)方中控室的一臺上位機(jī)連接組成監(jiān)控系統(tǒng),上位機(jī)可以采集PLC數(shù)據(jù),并進(jìn)行狀態(tài)顯示、設(shè)備控制及數(shù)據(jù)管理。
3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
?。常?硬件說明
1 在設(shè)計中選用SIEMENS公司的S7-200型PLC為現(xiàn)場
控制器,CPU單元選用的是CPU226。
2 CPU226通過EM277 Profibus-DP擴(kuò)展模塊連接到Profi-
bus-DP現(xiàn)場總線。
3 觸摸屏選用TP170A,通過MPI電纜與CPU226的RS485
通訊口連接。
4 上位機(jī)為帶WinccV5.0版組態(tài)監(jiān)控軟件的西門子工控機(jī)。
?。常?軟件說明
系統(tǒng)軟件包括:PLC控制程序、Wincc上位機(jī)監(jiān)控程序、TP170A觸摸屏監(jiān)控程序。
1 根據(jù)的保安電源控制流程和輸入、輸出分配表,編制出PLC控制的梯形圖。
2 使用Wincc組態(tài)軟件完成上位機(jī)監(jiān)控程序和通信組態(tài)。
3 使用PrTool/ProV5.2軟件對TP170A進(jìn)行界面組態(tài)和通信組態(tài)。
4 結(jié)束語
1 采用PLC控制有很多優(yōu)點,它采用模塊結(jié)構(gòu)和軟件控制,從而省去了硬件開發(fā)工作;外圍電路很少,大大提高了系統(tǒng)的可靠性與抗干擾能力;由于它簡單易行的可編程序功能,無須改變系統(tǒng)的外部硬件接線,便能改變系統(tǒng)的控制要求,使系統(tǒng)的“柔性”大大提高。
2 采用PLC與上位機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)綜合了計算機(jī)和PLC的長處。計算機(jī)作為上位人機(jī)界面,進(jìn)行全系統(tǒng)的監(jiān)控與管理;PLC作為下位機(jī)實現(xiàn)可靠又有效的分散控制;在工程中大大縮短設(shè)計及施工周期還可以節(jié)省大量的管線材料,減少工程投資。
3 控制系統(tǒng)通過在發(fā)電廠的現(xiàn)場應(yīng)用, 證實能夠滿足運行
要求,降低運行人員的工作量、使用方便、維護(hù)簡單。
某電廠共有四臺發(fā)電機(jī)組,每臺300MW發(fā)電機(jī)組的保安電源系統(tǒng)由柴油發(fā)電機(jī)組為核心構(gòu)成,主要包括:一臺500kW快速自動柴油發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備冷卻水、潤滑油、燃油系統(tǒng)、壓縮空氣裝置、加熱裝置等、配電開關(guān)組、控制及信號回路、繼電保護(hù)裝置、電測儀表。主機(jī)正常運行時分別由對應(yīng)的0.38/0.22kV廠用段給保安段負(fù)荷供電,當(dāng)全廠交流電源消失時,柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)立即起動,并自動投入保安段,承擔(dān)保安負(fù)荷的供電,從而保證發(fā)電機(jī)組能夠安全地停機(jī)。
2 控制系統(tǒng)的主要功能
以自動化柴油發(fā)電機(jī)組為核心的保安應(yīng)急備用電源,其控制系統(tǒng)應(yīng)具備以下基本功能:
1 快速自動啟動
當(dāng)全廠交流電源消失時,柴油發(fā)電機(jī)組能快速自動啟動、自動升速、升壓、自動合閘,向保安段負(fù)荷供電。
2 自動停機(jī)
當(dāng)全部廠用電恢復(fù),經(jīng)判斷正常后,控制配電開關(guān),完成備用電到廠用電的自動切換、然后控制柴油發(fā)電機(jī)組降速、怠速運行3分鐘后自動停機(jī)。
3 自動保護(hù)
機(jī)組在運行過程中,如果出現(xiàn)潤滑油壓過低、發(fā)電機(jī)超速、電壓異常故障,則緊急停機(jī),同時發(fā)出聲光報警信號,如果出現(xiàn)水溫高、油溫高故障。則發(fā)出聲光報警信號,經(jīng)過延時后,正常停機(jī)。
4 二次啟動功能
機(jī)組有二次啟動功能,若第一次啟動不成功,經(jīng)10秒延時后再次啟動,二次啟動中只要有一次成功,就按預(yù)先設(shè)置的程序往下運行;若連續(xù)二次啟動均不成功,則被為啟動失敗,發(fā)出聲光報警信號。
5 自動應(yīng)急投入
自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)在“自動”位置時,機(jī)組能自動維持應(yīng)急啟動狀態(tài)。此時,機(jī)組的自動周期性預(yù)供油系統(tǒng)、油和水的自動加熱系統(tǒng)、空壓機(jī)自動啟??刂?、蓄電池的自動充電裝置投入工作。
6 手動/自動兩種操作模式
設(shè)置手動/自動工作方式選擇,運行操作人員可以對機(jī)組啟停操作方式進(jìn)行選擇。
7 就地/遠(yuǎn)程控制模式
設(shè)置就地/遠(yuǎn)程控制模式選擇開關(guān),運行操作人員可以從遠(yuǎn)方的中央控制室的上位機(jī)或就地控制柜上的觸摸屏實現(xiàn)操作和監(jiān)視,并設(shè)置就地控制級別高于遠(yuǎn)程控制。
8 遠(yuǎn)程HMI監(jiān)視功能
監(jiān)控系統(tǒng)以圖形界面的方式顯示工藝流程、被控對象的狀態(tài),可進(jìn)行數(shù)據(jù)存檔、顯示與管理,將現(xiàn)場設(shè)備信息形象地反映給運行人員。
3 控制系統(tǒng)組成
要實現(xiàn)上述功能,控制系統(tǒng)由PLC觸摸屏、上位機(jī)組成。每路保安電源用一套PLC和一臺觸摸屏進(jìn)行就地控制,PLC通過現(xiàn)場總線與遠(yuǎn)方中控室的一臺上位機(jī)連接組成監(jiān)控系統(tǒng),上位機(jī)可以采集PLC數(shù)據(jù),并進(jìn)行狀態(tài)顯示、設(shè)備控制及數(shù)據(jù)管理。
3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
?。常?硬件說明
1 在設(shè)計中選用SIEMENS公司的S7-200型PLC為現(xiàn)場
控制器,CPU單元選用的是CPU226。
2 CPU226通過EM277 Profibus-DP擴(kuò)展模塊連接到Profi-
bus-DP現(xiàn)場總線。
3 觸摸屏選用TP170A,通過MPI電纜與CPU226的RS485
通訊口連接。
4 上位機(jī)為帶WinccV5.0版組態(tài)監(jiān)控軟件的西門子工控機(jī)。
?。常?軟件說明
系統(tǒng)軟件包括:PLC控制程序、Wincc上位機(jī)監(jiān)控程序、TP170A觸摸屏監(jiān)控程序。
1 根據(jù)的保安電源控制流程和輸入、輸出分配表,編制出PLC控制的梯形圖。
2 使用Wincc組態(tài)軟件完成上位機(jī)監(jiān)控程序和通信組態(tài)。
3 使用PrTool/ProV5.2軟件對TP170A進(jìn)行界面組態(tài)和通信組態(tài)。
4 結(jié)束語
1 采用PLC控制有很多優(yōu)點,它采用模塊結(jié)構(gòu)和軟件控制,從而省去了硬件開發(fā)工作;外圍電路很少,大大提高了系統(tǒng)的可靠性與抗干擾能力;由于它簡單易行的可編程序功能,無須改變系統(tǒng)的外部硬件接線,便能改變系統(tǒng)的控制要求,使系統(tǒng)的“柔性”大大提高。
2 采用PLC與上位機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)綜合了計算機(jī)和PLC的長處。計算機(jī)作為上位人機(jī)界面,進(jìn)行全系統(tǒng)的監(jiān)控與管理;PLC作為下位機(jī)實現(xiàn)可靠又有效的分散控制;在工程中大大縮短設(shè)計及施工周期還可以節(jié)省大量的管線材料,減少工程投資。
3 控制系統(tǒng)通過在發(fā)電廠的現(xiàn)場應(yīng)用, 證實能夠滿足運行
要求,降低運行人員的工作量、使用方便、維護(hù)簡單。
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