【正文】 次循環(huán)。(3)集水井水位開始下降，下降至正常水位后4和5排水泵停。 圖25 系統(tǒng)運(yùn)作模式1和2示意圖2. 運(yùn)行方案二如圖25模式2所示：(1)集水井水位上升到中水位時(shí)，4排水泵啟動(dòng)。(3)下次集水井水位上升到中水位時(shí)，會(huì)切換到另泵啟用，即5排水泵啟動(dòng)。 圖24 控制結(jié)構(gòu)圖 控制系統(tǒng)的工作原理在正常自動(dòng)工作模式下，根據(jù)集水井水位狀況，集水井的兩個(gè)水泵的控制方式有以下幾種：1. 運(yùn)行方案一如圖25模式1所示：(1)集水井水位上升到中水位時(shí)，4排水泵啟動(dòng)。 系統(tǒng)控制回路設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)主要有可編程控制器(PLC)、聲光故障報(bào)警、液位開關(guān)、沖水電磁閥、軸封水電磁閥、交流接觸器、排水泵檢測(cè)機(jī)構(gòu)（速度繼電器和溫度開關(guān)）等構(gòu)成如圖24所示。溫度開關(guān)額定斷開溫度也即是欲控制電動(dòng)機(jī)定子繞組最高溫度參考設(shè)置為90℃。溫度開關(guān)為雙金屬片結(jié)構(gòu)，正常工作時(shí)觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)(具體見第四章溫度開關(guān)介紹)。QF1所接線路的最大負(fù)荷時(shí)額定電流為：168A++6A2+2A2=241A （28）參考選用施耐德Compact NS250 N/3P SE QF4 、QF5分別用于PLC電氣柜通風(fēng)和照明用開關(guān)，選用額定電流為2A的斷路器，參考選型：施耐德C65 N ? C 2A/1P。（a）原始圖 （b）啟動(dòng)時(shí)延邊三角形 （c）正常運(yùn)行時(shí)圖23 延邊三角形啟動(dòng)方式 元件的參數(shù)計(jì)算與選型電動(dòng)機(jī)額定功率為30KW,額定電壓為380V,額定電流為，直接啟動(dòng)電流為額定電流的7倍（K=7）,延邊三角形變壓器變比選用k=n=65%,則：電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流： Iq =kKIe=7=259 （21）延邊三角形變壓器原邊繞組通過(guò)的電流：Iy===7=484A （22）1. 交流接觸器的選擇(1)電機(jī)運(yùn)行的交流接觸器的選擇KM1與KM2按連續(xù)工作制，其額定電流選擇與電動(dòng)機(jī)額定電流相同，即： （23）參考選型：施耐德CJX2D63 ，接觸器參數(shù)見下表22。3. 啟動(dòng)時(shí)，將電動(dòng)機(jī)定子繞組的一部分接成星形，另一部分接成三角形。2. 延邊三角形變壓器變比的確定。本設(shè)計(jì)中采用延邊三角形啟動(dòng)，具體如下：1. 延邊三角形變壓器容量的選擇。延邊三角形降壓?jiǎn)?dòng)，對(duì)Y△降壓?jiǎn)?dòng)、延邊三角形減壓?jiǎn)?dòng)兩種方式特點(diǎn)比較如下[5]：Y△降壓?jiǎn)?dòng)的特點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)電流小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小；可以較頻繁啟動(dòng)，△△降壓?jiǎn)?dòng)。對(duì)于供電變壓器容量較大，對(duì)于大容量鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)和繞線式異步電動(dòng)機(jī)可采用(1)、降低定子電壓；(2)、加大定子端電阻或電抗等。電機(jī)型號(hào)為Y200 L22，其主要技術(shù)性能見下表 22。 第2章 基于PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)小浪底集水井的尺寸為：長(zhǎng)2m、寬2m、深10m，水位設(shè)置為：正常水位為1m、高水位8m、偏高水位。此外，由于繼電器控制布線較多，設(shè)備體積較大，耗電多、加上小浪底排水泵房環(huán)境溫度低，濕度較大，元件連接觸點(diǎn)長(zhǎng)期處于這種環(huán)境中，容易發(fā)生故障，可靠性差、壽命短、靈活性差，故選用PLC控制，它將傳統(tǒng)的“硬”接線控制方式改換為存儲(chǔ)程序控制方式。3. 延時(shí)控制繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難。2. 控制速度繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)于排水系統(tǒng)的控制有常規(guī)的繼電器控制或PLC控制方式，比較如下：1. 控制方式繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)極延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。系統(tǒng)中設(shè)置四個(gè)水位點(diǎn)采樣點(diǎn)，使用主備兩組液位開關(guān)，水位設(shè)置如圖所示；使用兩個(gè)速度繼電器用于檢測(cè)電機(jī)是否工作和兩個(gè)溫度開關(guān)用于電機(jī)保護(hù)，系統(tǒng)還包含沖水電磁閥和軸封水電磁閥。圖11 檢修排水泵控制系統(tǒng)工作示意圖小浪底排水泵控制系統(tǒng)如圖11所示，從外界引入主備兩組電源引至雙電源轉(zhuǎn)換控制柜，引出至PLC控制柜，主備兩臺(tái)電機(jī)功率為30KW，啟動(dòng)方式為延邊三角形降壓?jiǎn)?dòng)，為節(jié)約成本，提高電機(jī)延邊三角形降壓起動(dòng)器的利用率,采用單臺(tái)雙機(jī)式接線。 第1章 系統(tǒng)概述小浪底水電站主廠房位于地下,滲漏和檢修排水系統(tǒng)尤為重要, 若排水系統(tǒng)不可靠，就會(huì)引起水淹廠房的重大事故，嚴(yán)重威脅水電廠的安全和運(yùn)行。至此，整個(gè)設(shè)計(jì)工作完成，在實(shí)踐運(yùn)行中調(diào)試，并做相應(yīng)調(diào)整滿足客觀需求。最后，使用PLC自帶的編程仿真軟件進(jìn)行程序編寫和調(diào)試運(yùn)行，更正邏輯錯(cuò)誤，使之滿足設(shè)計(jì)要求。并能通過(guò)RS485與計(jì)算機(jī)通信，實(shí)時(shí)反映集水井控制系統(tǒng)運(yùn)行狀況。包括電機(jī)啟動(dòng)方式的選擇，本設(shè)計(jì)中采用延邊三角形降壓?jiǎn)?dòng)，因此要計(jì)算變壓器容量，工作時(shí)各端子所通過(guò)的電流。在小浪底集水井排水的自動(dòng)控制中，為了保障泵房不致受淹或受潮，其基本要求包括：1. 排水泵能自動(dòng)啟停，保證集水井水位在規(guī)定范圍內(nèi)；2. 當(dāng)集水井水位在規(guī)定的最低水位時(shí)，排水泵能自動(dòng)停轉(zhuǎn)；3. 當(dāng)工作排水泵故障，或來(lái)水量增大、集水井水位升至備用排水泵啟動(dòng)水位時(shí)，備用泵排水泵能自動(dòng)投入；4. 排水泵之間能互為備用運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)主備排水泵都投入運(yùn)行且水位上升至偏高水位時(shí)，能發(fā)出警報(bào)信號(hào)[2]。對(duì)眾多的中小型水電廠來(lái)說(shuō), PLC的控制方案在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面都是可行的。同時(shí),為了減少中小型水電廠的設(shè)備投資,提高電機(jī)延邊三角形降壓起動(dòng)器的利用率,采用單臺(tái)雙機(jī)式接線。本文主要介紹PLC在小浪底水電廠輔助設(shè)備集水井排水泵的自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[1]。目前,PLC在水電廠主要應(yīng)用于兩個(gè)方面:一是用于構(gòu)成水電廠主要輔助設(shè)備的控制系統(tǒng)。根據(jù)水位值可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制排水泵電機(jī)的啟動(dòng)和停止, 4 泵 5泵個(gè)依次主要用、故障診斷和聲光報(bào)警等比較復(fù)雜的邏輯控制,并通過(guò)RS 485能夠容易、計(jì)算機(jī)通信、形式實(shí)現(xiàn)泵站自動(dòng)化監(jiān)控管理,提高自動(dòng)化水平集排水控制井里。同時(shí)采用冗余設(shè)計(jì),提高系統(tǒng)的可靠性,保證設(shè)備安全運(yùn)行。洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）小浪底檢修排水泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要小浪底水電廠由于機(jī)組檢修排水系統(tǒng)排水管引向5機(jī)組尾水管,故5機(jī)組不能同時(shí)檢修。本設(shè)計(jì)以可編程序控制器(PLC)為核心的控制系統(tǒng)小浪底檢修井排水相結(jié)合。用于測(cè)試集的兩個(gè)馬達(dá)的速度是正在為電機(jī)保護(hù)繼電器和兩個(gè)溫度機(jī)器內(nèi)部開關(guān)和四組采集檢修集水井的液位開關(guān)的信息。關(guān)鍵詞：檢修排水系統(tǒng)，小浪底水電站，PLC，集水井，控制系統(tǒng)，排水 THE DESIGN OF WATER DRAINAGE SYSTEM FOR MAINTENANCE OF XIAOLANGDIABSTRACTXiaolangdi hydropower station unit overhaul drainage system due to drain to 4 , 5 unit tail pipe, reason 4 , 5 unit cannot simultaneously overhaul. This design with programmable controller (PLC) is the core of the control system bining well drainage xiaolangdi overhaul. Meanwhile using redundancy design, improve the system reliability, guarantee the safe running of the equipment. Used for testing set two speed of the motor is working for motor protection relays and two temperature machines internal switch and four groups acquisition overhaul set Wells level switches information. According to the water level value automatic control can be realized row pump motor starting and stopping,the 4 pump and 5 pump, each in turn mainly use, fault diagnosis and the acoustooptic alarm etc more plex logic control, and through the RS 485 can easily and puter munications, form realize automatic monitoring management of pumping station, improving automation level set drainage control well.KEY WORDS: water drainage system for maintenance，Xiaolangdi Hydropower Station，PLC，watercollecting well，control system，Drainage24目　錄前　言 1第1章 系統(tǒng)概述 3 3 4第2章 基于PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 6 6 7 延邊三角形減壓?jiǎn)?dòng)方式的選用 8 元件的參數(shù)計(jì)算與選型 9 電機(jī)的保護(hù) 11 系統(tǒng)控制回路設(shè)計(jì)方案 11 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu) 11 控制系統(tǒng)的工作原理 12 故障報(bào)警與自處理 13 PLC控制回路的設(shè)計(jì) 14 PLC的選擇 14 I/O端子分配及接線圖 14 梯形圖程序設(shè)計(jì)及說(shuō)明 17 語(yǔ)句指令表 20第3章 程序調(diào)試與系統(tǒng)安裝 26 程序調(diào)試 26 軟件介紹 26 仿真軟件的啟動(dòng) 27 選擇軟元件測(cè)試 29 PLC電氣柜的設(shè)計(jì) 31 元件清單 35第4章 相關(guān)產(chǎn)品介紹 37 可編程控制器PLC簡(jiǎn)介 37 PLC概述 37 PLC的特點(diǎn) 37 液位開關(guān)簡(jiǎn)介 38 GSK干簧式浮球液位開關(guān) 38 SLPC系列 40 KI34系列溫度開關(guān)簡(jiǎn)介 41第5章 MCGS組態(tài)軟件 43 MCGS組態(tài)軟件介紹 43 繪制動(dòng)畫組態(tài)圖 43 43 44 45結(jié)　論 47謝 辭 48參考文獻(xiàn) 49附　錄 50外文資料翻譯 54前　言PLC也叫可編程控制器,它是以微處理器為基礎(chǔ)的,綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的新一代工業(yè)控制器。二是用于構(gòu)成水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)水電廠生產(chǎn)與管理的改革要求,針對(duì)集水井常規(guī)設(shè)計(jì)的缺陷,采用可編程邏輯控制器為控制核心取代繼電器布線邏輯控制電路接線,以提高運(yùn)行可靠性,減少維護(hù)工作量,實(shí)現(xiàn)水電廠的全計(jì)算機(jī)監(jiān)控模式。即一臺(tái)延邊三角形降壓變壓器控制兩臺(tái)水泵電機(jī)的啟動(dòng)的接線方式。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和價(jià)格的大幅度下降, PLC的應(yīng)用已深入到幾乎所有的工業(yè)控制領(lǐng)域, 采用PLC的自動(dòng)控制不僅可靠性高, 且免去了許多硬件設(shè)計(jì)麻煩, 縮短了設(shè)計(jì)、安裝以及維護(hù)設(shè)備的時(shí)間, 操作、運(yùn)行方便, 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可視化, 同時(shí)能與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)接口。在本設(shè)計(jì)中，主要內(nèi)容如下：根據(jù)集水井假設(shè)水位和尺寸，選擇液位開關(guān)放置水位點(diǎn)，合理選擇水泵排水容量，進(jìn)而確定電機(jī)的各項(xiàng)電氣參數(shù)，如額定功率、額定電流、額定轉(zhuǎn)速等，通過(guò)這些參數(shù)確定主回路電氣元件的選型。在控制回路設(shè)計(jì)中，PLC程序的設(shè)計(jì)功能除了要滿足以上基本的控制要求外，還能完成4泵和5泵的輪流主備切換；故障的自處理：電機(jī)內(nèi)部溫度過(guò)熱保護(hù)、線路斷路或接觸不良導(dǎo)致電機(jī)不能正常運(yùn)行自動(dòng)切換另泵運(yùn)行、常見的短路、負(fù)荷過(guò)載等故障保護(hù)，同時(shí)這些故障會(huì)通過(guò)聲光報(bào)警反映出來(lái)，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)誤操作警示、4泵和5泵故障次數(shù)和啟動(dòng)次數(shù)的計(jì)數(shù)、異常水位報(bào)警。最后根據(jù)要求選擇控制部分所需的元件類型。接下來(lái)，便是PLC電氣柜的布局設(shè)計(jì)，列出元件清單。結(jié)合工程實(shí)際,設(shè)計(jì)了一套集井排水泵站自動(dòng)控制系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、維護(hù)方便、運(yùn)行特點(diǎn)及適應(yīng)泵站無(wú)人值班,少“服務(wù)員”,為了發(fā)展的要求我國(guó)泵站作為電力自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展。同時(shí)檢修和滲漏排水系統(tǒng)也是比較容易發(fā)生事故的部位, 若排水系統(tǒng)不可靠, 將影響機(jī)組檢修進(jìn)度, 甚至?xí)鹚蛷S房等事故, 威脅水電廠的安全運(yùn)行[3]。PLC通過(guò)RS485 串行通訊與上位機(jī)相聯(lián),將數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī),上位機(jī)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。主備泵工作方式見圖中說(shuō)明。PLC采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無(wú)抖動(dòng)。PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)間方便，不受環(huán)境影響[4]?？煽啃愿?，抗干擾能力強(qiáng)、以后可通過(guò)改變程序方便改變控制方式，滿足控制需要。 m 1 m= m ，排水容量26m3，因動(dòng)態(tài)進(jìn)水量不確定，按最高進(jìn)水量40m3/h估算，因小浪底水庫(kù)水質(zhì)含大量泥沙，參考選用型號(hào)為MD2550礦用耐磨多級(jí)離心泵(參數(shù)見下表21)，流量25m3/h ，單級(jí)揚(yáng)程為50 m，轉(zhuǎn)速2940 r/min，功率為30kW。表21 MD2550型泵各項(xiàng)參數(shù)電機(jī)型號(hào)級(jí)數(shù)流量揚(yáng)程