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1、0摘要本文首先对我国水电站计算机系统的水平及发展趋势做了介绍；其次重点介绍了 S7-200/300 PLC 在水电站监控系统 LCU 的应用及在水电站技术供水系统的作用和在水电站油压装置中的应用；再次用工程制图画了水电站计算机监控系统结构图及硬件配置表；最后编了 PLC 控制系统程序。 关键词：水电站发展趋势 S7-200 系统结构图 PLC 编程1Abstractthe PLC S7-200/300 monitoring system in hydropower station LCU application and technical system of water supply in h
2、ydropower station of the function and application in the hydropower station hydraulic device; Again with the system of engineering drawing hydropower station computer monitoring system structure diagram and the hardware configuration table; The last program the PLC control system.Key Words: Hydropow
3、er development trend ；S7-200 ；PLC programming ；System structure of the system2目录第一章 绪论 41.1 我国水电站计算机系统的水平及发展趋势41.1.1 水电站最新技术41.1.2 水电站发展趋势61.2 国内外水电站计算机监控系统的结构模式111.2.1 根据计算机在水电站监控系统中的作用分类111.2.2其次,按计算机控制方式结构来分析下列几种模式系统14第二章 S7-200/300 PLC 在水电站监控系统 LCU 的应用152.1 PLC 现地控制器162.2 控制系统的功能182.3 水力发电站排水系统控
4、制系统20第三章 S7-200 PLC 在水电站技术供水系统的作3用23第四章 S7-200 PLC 在水电站油压装置中的应用254.1 油压装置自动化的必要性与控制要求254.2 PLC 控制系统的硬件设计254.3 PLC 控制系统的程序设计27第 5 章 水电站计算机监控系统结构图及硬件配置表295.1 硬件配置表295.2 水电站计算机监控系统结构图30第 6 章 PLC 控制系统程序316.1.润滑与冷却 PLC 控制系统梯形图316.2.调相压水综合控制子程序336.3.油压装置自动操作控制程序35附录1 PLC 梯形图42 水电站计算机监控系统结构图参考文献 第一章 绪论1.1
5、我国水电站计算机系统的水平及发展趋势水电站计算机监控技术是一门新兴的科学，它博采硬件工程、软件工程、通信工程、系统论、信息论和控制论等诸多学科之长，并逐步形成具有自己特长的、多学科融合和交叉的一门新兴的科学体系。水电站计算机监控技术的发展方兴未艾，它必将随着硬件技术、计算机技术、通信技术、数据库技术、网络技术和自动化监控技术的不断发展而不断向前推进。在后面的学习中，我们将了解到现地控制单元最新技术和发展趋势、通信系统的最新技术和发展趋势、数据库与软件的最新技术和发展趋势以及水电站计算机监控技术的总体现状和发展趋势。1.1 现地控制单元的最新技术与发展趋势在水电站计算机监控系统中 LCU 直接与
6、电站的生产过程连接，是系统中最具面向对象特征的控制设备。现地控制单元的控制对象主要包括以下几个部分：（1） 电站发电机组设备：主要有水轮机、发电机、辅机、变压器等；（2） 开关站：主要有母线、断路器、隔离开关、接地刀闸等；（3） 公用设备：主要有厂用电系统、油系统、汽系统、水系统、直流系统等；（4） 闸门：主要有进水口闸门、泄洪闸门等。LCU 一般布置在水电站生产设备附近，就地对被控对象的运行工况进行实时监视和控制，是水电站计算机监控系统的较底层控制部分。原始数据在此进行采集和预处理，各种控制调节命令都通过它发出和完成控制，它是整个监控系统中很重要、对可靠性要求很高的控制部分。用于水电站的 L
7、CU 按监控对象和安装的位置可分为机组 LCU、公用 LCU、开关站 LCU 等。而按照 LCU 本身的结构和配置来分，则可以分为基于单片机线型结构的 LCU、基于可编程控制器（PLC）的 LCU、基于智能现地控制器的 LCU 等三种。第一种 LCU 多为水电站自动化初期的产品，目前已基本不再在新系统中采用。另外尚有极少数的小型水电站采用基于工业 PC 机（又称工控机）的控制系统。下面仅讨论目前处于主流地位的基于 PLC 和基于智能现地控制器的LCU 部分。基于智能现地控制器的 LCU 又包括基于 PCC（Programmable Computer Controller）的 LCU 和基于 P
8、AC（Programmable Automation Controller）的 LCU。1.1.1 最新技术1基于可编程控制器（PLC）的 LCUPLC 的定义有许多种。国际电工委员会（IEC ）对 PLC 的定义是：可编程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。它采用可编程序存贮器，可以进行内部存储程序，执行逻辑运算 , 顺序控制，定时，计数与算术操作等，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编5程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。最初，由于美国汽车工业的需要而产生了可以说是原始的 PLC。
9、虽然 PLC 问世时间不算太长，但是随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路制造技术和数据通讯技术的迅速发展，PLC 的应用和技术也得到了飞速的发展，其发展过程大致可分三个阶段：（1）早期的 PLC（60 年代末-70 年代中期）:早期的 PLC 一般称为可编程逻辑控制器。（2）中期的 PLC（70 年代中期-80 年代中. 后期）： 在 70 年代开始采用微处理器作为 PLC 的中央处理单元（CPU） 。 这样，使 PLC 得功能大大增强。在软件方面，在原有的逻辑运算、定时、计数等功能的基础上增加了算术运算、数据处理和数据通讯、自诊断等功能。在硬件方面，开发了模拟量模块、远程 I/O 模
10、块以及各种特殊功能模块，使 PLC 的应用范围得以迅速扩大到需要自动控制的很多行业。 （3） 近期的 PLC（80 年代中、后期至今） 进入 80 年代中、后期，由于微处理器硬件制造技术迅速发展，同时市场价格大幅度下降，使得各 PLC 生产厂家可以采用更高档次的微处理器。为了进一步提高 PLC 的处理速度，很多制造厂商还研制开发了专用逻辑处理芯片。后来 PLC 还融入了 Ethernet、Web Server 等技术，提供了功能丰富的配套软件，使广大用户使用起来更加得心应手。上世纪 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持为30%40%。在这时期，PLC 的数
11、据采集处理能力、数字运算能力、人机接口和网络通信能力都得到大幅度提高，PLC 逐渐进入过程控制领域，与部分工业控制设备相结合后在某些应用上逐渐取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。由于PLC 具有通用性强、可靠性高、使用方便、编程简单、适应面广等特点，使它在工业自动化控制特别是顺序控制中的得到了非常广泛的应用。我国将 PLC 应用于水电站生产设备的监控始于上世纪 80 年代，由于 PLC 一般按照工业使用环境的标准进行设计，可靠性高、抗干扰能力强、编程简单实用、接插性能好很快被电站用户和系统集成商接受，得到了较好的应用。目前在我国水电站使用较广泛的 PLC 有：GE Fanuc 公
12、司的 GE Fanuc 90 系列，德国 Siemens 公司的S5、 S7 系列，法国 Schneider 公司的 Modicon.Premium、Atrium 和 Quantum，美国Rockwell 公司 PLC5、Control Logix，日本 OMRON 公司的 SU-5、SU-6、SU-8，日本MITSUBISHI 公司的 FX2 系列等。由于各种 PLC 的设计原理差异较大，产品的功能、性能以及可以构成现地系统的规模有很大的不同。一般来说，根据不同电站在安全性能（包括可靠性、可维护性等） 、应用功能、控制规模、系统结构等方面的实际需求进行选择，还是可以找到合适的 PLC 的。目
13、前我国很大一部分电站的自动化系统都是采用 PLC 构成现地控制部分的，通过合理的配置和搭配，它们基本上都能在 系统中担负起相应责任，完成相应的功能。但 PLC 作为一种通用的自动化装置，并非是为水电站自动化而专门设计的，在水电自动化这一有着特殊要求的行业应用中不可避免地也会有一些不适合的地方，现列出以下几点：（1） PLC 以“扫描”的方式工作，不能满足事件分辨率和系统时钟同步的要求。水电站计算机监控系统都是多机系统，为了保证事件分辨率除了 PLC 本身应具有一定的事件响应能力和高精度时钟外，还要求整个系统内各部分主要设备之间的时钟综合精度也必须保证在毫秒级以内。而以 PLC 为基础的现地控制装置如果不采取特殊措施，就无法保证水电站安全运行对事件分辨率和系统时钟同步的要求。（2） 通用型 PLC 的起源主要针对机械加工行业，以后逐步扩展到各行各业。现在的 PLC 虽然具有较强的自诊断功能，但对于输入、输出部分，它只自诊断到模6件级。这对于我国电力生产这样一个强调“安全第一”的行业来说，有一定的欠缺，往往需要另加特殊的安全措施。（3） 通用型 PLC 一般都具有一定的浪涌抑制能力，基本上可以适合大部分行业应用。但对于水电站自动化系统来讲，由于设备工作环境的特殊性，通用型 PLC的浪涌抑制能力与技术规范所要求的三级浪涌抑制能力还有一些差距。2
