基于MB80PLC的水电厂油泵控制系统

1、基于MB80 PLC的水电厂油泵控制系统朱 毅广东粤电长湖发电公司2007-8-5目 录一、摘要(2)二、前言(3)三、正文(4) (一)、油泵控制回路(4) (二)、变频器、卸载阀(5) (三)、油泵主、备切换(6) (四)、油泵远方投、退(7) (五)、油泵远方启、停(8) (六)、油泵启动流程(8)四、结束语(9)五、致谢(10)六、参考文献(10)七、附图(11)一、摘要水轮发电机组通过操作油控制导叶、桨叶开度，以实现控制机组转、停，调节机组转速、有功等的重要功能。因此作为水轮发电机组，将操作油压力、容量控制在一定范围之内，是保证水电厂机组安全稳定运行的重要因素之一。关键词MB80 P

2、LC 梯形图 流程图 WORD型寄存器 BIT型寄存器二、前言MB80 PLC是南瑞自控公司生产的新一代中央控制处理器。具有运算速度快、运行稳定、测点多、寄存器空间大等优点，与MBPro编译软件配合，具有直观的梯形图与流程图编译环境，方便了PLC程序的修改、编译以及上传、下载等功能。而且MB80 PLC运用了LAN网络以及TCP/IP通讯协议，使得PLC与上位机的通讯更加迅速、稳定。基于MB80 PLC的上述优点，在控制机组的PLC中加入油泵控制程序，可实现对机组压油泵启、停的控制，也可实现从上位机控制油泵的主、备、检修等运行方式。节约了成本，方便了运行人员的操作，更大限度的保证了水电厂机组的

3、安全稳定运行。同时，在油泵电路中加入变频器，在油路中加入卸载阀，使得油泵电动机能无负载启动，减少了油泵电动机的启动电流，减少了其维护周期、维护成本，增加了其使用寿命。三、正文(一)、油泵控制回路油泵控制回路是实现油泵自动启动、停止的重要组成部分。正常情况下，油泵为自动控制方式。当油压降至2.25Mpa时，自动压力开关动作，信号送至MB80 PLC。PLC通过判断自动油泵号，动作该油泵启动继电器。变频器收到启动信号后自动启动，经10S后频率达到50Hz，电动机正常运转，PLC也在此时动作卸载阀，无压力油经过油泵进入压油管，实现电动机的无负载启动。随着油压的增加，当油压达到2.5Mpa时，自动压力

4、开关复归，PLC收到该信号，立即复归油泵启动继电器及卸载阀动作继电器，完成一次泵油过程。为了保护油泵使用寿命，自卸载阀动作之时起，若PLC在300S内未收到自动压力开关复归信号，或者PLC通过油压变送器判断油压大于2.8Mpa，油泵将无条件停止运行，并在上位机简报窗口报“油泵停止信号未到达，超时退出”信号，提醒运行人员。当自动压力开关故障或者别的原因引起自动油泵未能启动时，油压将继续下降。当油压下降至2.15Mpa时，备用压力开关动作。PLC收到该信号后，判断备用油泵号。与油泵自动启动一样，实现泵油过程。为了保证备用油泵停止后，下一次泵油能实现自动泵启动，自动压力开关必须在备用油泵停止前复归。

5、否则当油压降至2.25自动启动值时，自动泵将无法正常启动。这就要求备用压力开关的复归值应比自动压力开关的复归值稍高。当PLC出现故障或者停运，油压又需要保持在正常范围内时，就需要手动进行泵油。从油泵控制回路图中可知，手动泵油时，需要手动选择油泵启动号以及卸载阀启动号。将该油泵和卸载阀放手动位置，手动启动变频器。待变频器上显示的频率值达到50Hz后，手动启动卸载阀，并观察油压值。当油压达到2.5Mpa后，停止变频器及卸载阀工作，完成一次手动泵油。油泵控制回路图见附图1(二)、变频器、卸载阀为了减小启动瞬间的冲击电流，保护电动机的安全运行，提高电动机的使用寿命，使用变频技术以及使用卸载阀使油泵电动

6、机在启动过程中实现无负载启动是非常必要的。变频调速是现阶段使用非常广泛的一种调速方法之一。它具有以下几个优点：(1) 调速时平滑性好，效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。(2) 调速范围较大，精度高。(3) 起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。(4) 变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。(5) 易于实现过程自动化。卸载阀的作用是：1、当油泵电动机启动时，卸载阀将集油槽至压油罐油路切断，使油从集油槽来，到集油槽去，实现电动机的无负载启动。当电动机达到50Hz恒定转动时，接通集油槽至压油罐的油路，实现泵油。使用卸载阀，能有效

7、降低电动机的启动电流。2、当油压达到卸载阀设定的过高值时，能自动动作，确保压油罐中的油压不会过高。(三)、油泵主、备切换当油泵正常运行时，两台油泵每隔一天进行一次切换。PLC中WORD型寄存器地址R0009、R0003、R0004分别存储了PLC的日、时、分数据。当R0003=0、R0004=0，且R0009中的第0 bit位的值为1，即为奇数天的零时零分时，PLC将寄存器R0051中的数据加一。且当R0051中的数据为奇数时，将BIT型寄存器地址M0128置1，表示#1泵为主泵，#2泵为备用泵，当R0051中的数据为偶数时，将BIT型寄存器地址M0128置0，表示#2泵为主泵，#1泵为备用泵

8、。通过这种累加的方式，实现了油泵的每日轮流作为主泵，有效延长了油泵的使用寿命。但是，如果当某月为奇数天(如29天或31天)时，R0009中的数据将连续两日为奇数，这样，某泵就会连续两日作为主泵，另一泵连续两日作为备用泵。当某一油泵需要检修或者日常维护时，需要该油泵不能启动。为保证安全措施，不仅要切开该油泵电动机电源，还要在PLC程序上保证另一台油泵必须能正常自动启动停止。因此，为了实现上述功能，在PLC寄存器中引入了M0129与M0130两个BIT型寄存器地址，分别作为#1泵检修和#2泵检修的标志位，是非常必要的。两台均不在检修态时候，由M0128决定主从，二号泵在检修态时候，一号泵无条件作为

9、主，一号泵在检修态时候，二号泵无条件作为主。当两台均在检修态时候，则两台泵都为备用状态。且处于检修状态的油泵是无法启动的。油泵主、备切换梯形图见附图2(四)、油泵远方投、退为方便运行人员操作，通过上位机对MB80 PLC中的寄存器设值，达到油泵远方投退的目的。为防止PLC误动作，在PLC中引入了WORD型寄存器地址R2004表示控制对象，R2003表示控制命令。上、下位机规定，#1油泵的控制对象号为7，投入控制的命令号为15，退出控制的命令号为16。当寄存器地址R2004中的值为7时，可对#1油泵进行控制，否则流程执行下一步。当寄存器地址R2004中的值为7、R2003中的值为15时，PLC对

10、#1油泵进行投入操作，将#1油泵投退标志位M0129置0，#1油泵退出；当寄存器地址R2004中的值为7、R2003中的值为16时，PLC对#1油泵进行退出操作，将#1油泵投退标志位M0129置1，#1油泵退为检修态。#2泵的控制对象号为8，控制命令号与#1泵相同，检修标志位为M0130。当寄存器地址R2004中的值为8时，可对#2油泵进行控制，否则流程执行下一步。当寄存器地址R2004中的值为8、R2003中的值为15时，PLC对#2油泵进行投入操作，将#2油泵投退标志位M0130置0，#2油泵退出；当寄存器地址R2004中的值为7、R2003中的值为16时，PLC对#2油泵进行退出操作，将

11、#2油泵投退标志位M0130置1，#2油泵退为检修态。油泵远方投退梯形图见附图3。(五)、油泵远方启、停#1油泵的启动控制命令号为19，停止控制命令号为20。当上位机对#1油泵发启动命令时，PLC首先判断PLC本身是否处于调试态，#1泵是否在检修态。若都不是，则寄存器地址R2003被赋值19，地址R2004被赋值7(#1油泵控制对象号)。调用#1油泵启动的流程图，执行#1油泵启动程序。否则，执行下一步。当上位机对#1油泵发停止命令时，PLC首先判断PLC本身是否处于调试态，若不是，则寄存器地址R2003被赋值20，地址R2004被赋值7。终止执行#1油泵启动程序，并将启动变频器以及启动卸载阀继

12、电器复归，将#1油泵忙标志位清零，并判断是否有其他控制忙信号存在。若没有其他控制忙信号存在，则将开出使能继电器复归。否则，不能复归开出使能继电器。#2油泵控制对象号为20，其他控制方式与#1油泵相同。油泵远方启、停梯形图见附图4、5。(六)、油泵启动流程卸载阀在本系统中能使油泵电动机在零负载时启动，在电动机达到50Hz正常运行状态后接通油路泵油，达到减小电机启动电流的目的。但是，如果卸载阀误动作，将导致压油管中的油直接排放到集油槽中，造成压力油压力迅速降低，油面迅速下降，导致机组发生事故低油压，造成机组非计划停机的安全事故。因此，保证卸载阀的正确动作是保证油压、油面稳定的的重要环节。为了保证卸

13、载阀的正确动作，在PLC启动卸载阀的开出继电器线圈回路中加入一个开出使能继电器节点，能有效避免卸载阀误动作的情况发生。由于开出使能继电器除了防止卸载阀误动作外，还有防止其他设备误动作的功能。因此，在油泵启动过程中，必须避免因为其他流程执行完毕后清除开出使能继电器，导致卸载阀复归，油压无法上升的情况发生。在PLC中，用BIT型寄存器地址M0197来标志油泵忙是解决上述的方法。当油压降低，达到启动值时，PLC根据油泵自动、备用以及检修、投入标志，调用流程图PUMP1或者PUMP2，执行油泵启动流程。油泵启动流程图见附图6。四、结束语通过油泵主回路、控制回路以及MB80 PLC程序控制的相互配合，实

14、现了水力发电机组油泵自动控制功能。本系统具有以下优点：1、采用变频调速技术，降低了油泵电动机的启动电流，减小了油泵启动时对系统的冲击，有效延长了油泵的使用寿命。2、使用卸载阀，使电动机实现无负载启动。3、采用MB80 PLC控制，实现了油泵的自动、手动主、备切换，远方投退，远方启停等功能。采用人性化的软、硬件设计，方便运行人员对油泵的操作。4、与机组监控系统共用一套PLC控制单元，减少了独立油泵控制单元的硬件、软件投入，降低了水电厂的设备投入成本。5、软件编写充分考虑了油泵控制与机组及其他辅助设备控制的相互关联关系，消除了因共用开出使能继电器造成的失控、误控等安全隐患。6、采用开出使能继电器，从硬件、软件两方面解决了因卸载阀误动作造成的压力油泄露隐患。7、油泵停止采用了时间限制、压力开关控制以及压力变送器模拟量三重防护措施，避免了油泵电动机因长时间运行造成的温度升高、电机烧损等安全责任事故。五、致谢本系统的成功安装调试，是与南瑞自控公司孟伟、张晶晶以及我公司袁歆平、李海文、林华等工程人员的帮助紧密相关的，在此深表感谢！六