【正文】 構(gòu)有基礎(chǔ)的了解。PLC相對單片機有很大的儲存能力，分用戶儲存器和系統(tǒng)儲存器，系統(tǒng)儲存器，用于放置生產(chǎn)廠商預(yù)置的程序，是PLC的基礎(chǔ)功能，而用戶儲存器包含了程序儲存器和數(shù)據(jù)儲存器，這些儲存器的容量小的有1K，大的則可以達到幾兆，當然這是根據(jù)廠家技術(shù)和需要來生產(chǎn)的，PLC擁有很多的I/O口完全能夠滿足本次的設(shè)計需求，在編程語言方也是比較簡單易懂的，加上其豐富的控制指令，與方案一相比的方案二，通過PLC作為核心控制器控制整個系統(tǒng)，方案二更具有優(yōu)勢，控制也更加的穩(wěn)定、可靠、方便，所以本次技術(shù)供水系統(tǒng)電氣控制選擇方案二作為本次的最終設(shè)計方案。 這個方案一單片機為核心控制整個系統(tǒng)，原理框圖如下圖所示： 單片機控制系統(tǒng)原理框圖 在這個方案中，用到的是PLC作為控制核心，其原理框圖如下所示： PLC控制系統(tǒng)原理框圖 在以上所介紹的兩種方案中，第一中方案選擇的是以51或者52單片機作為技術(shù)供水系統(tǒng)電氣控制的核心控制器，通過A/D模塊接受來自壓力傳感器和溫度傳感器的信號然后通過單片機的控制程序，調(diào)節(jié)控制技術(shù)供水系統(tǒng)的流量、壓力等，這種方案單片機控制頗為麻煩，而且效率不高，處理器要求高，I/O控制點數(shù)太少，另外單片機的穩(wěn)定性不好，外圍電路繁瑣，一不小心就容易出現(xiàn)故障，單片的內(nèi)部可擴展的功能模塊相對不多，性價比相對來說比較低。在主要的水輪機冷卻器里面的用水系統(tǒng)中，根據(jù)各個設(shè)備的要求溫度、供水壓力、水流量等等，在水管路上裝設(shè)壓力表，流量表，以及相應(yīng)的傳感器實現(xiàn)對這些參數(shù)進行監(jiān)控，冷卻器設(shè)備主要的參數(shù)就是溫度，在設(shè)備上面裝設(shè)溫度傳感器通過特殊的功能模塊對溫度監(jiān)視，通過反饋的信號控制系統(tǒng)對溫度值高于預(yù)設(shè)值的設(shè)備所在的水管網(wǎng)路通過控制電動調(diào)節(jié)閥，增加水路上的水流量，加快設(shè)備的冷卻。本次設(shè)計的技術(shù)供水系統(tǒng)由技術(shù)供水的水源、水輪機的冷卻器用水設(shè)備和溫度、壓力模擬量測控制元件等主要部分構(gòu)成成，技術(shù)供水系統(tǒng)的主要水源從上面技術(shù)供水圖里面看到是蝸殼的水源，當這些水源不足以滿足用水設(shè)備需求的時候，系統(tǒng)就會通過檢測切換到蓄水池水源供水，而蓄水池里面的水源通過一個液位信號器檢測反饋蓄水池的水位水量，保證蓄水池水量足夠。本次設(shè)計的技術(shù)供水主要是圍繞發(fā)電機組水輪機各重要部件的冷卻用水，以及提供給消防水池補給水。通過資料等的查閱，對與壓力控制要求非常高，控制起來復(fù)雜，但從數(shù)據(jù)來看，用水設(shè)備的水壓有一個共同的區(qū)間，這個水壓合適各個用水設(shè)備的要求。溫度在這個系統(tǒng)里面是不能控制的，而本次設(shè)計的重點就是，通過實時的對設(shè)備溫度進行檢測，設(shè)備溫度超過正常的工作溫度，通過溫度檢測模塊讀入的信號值反饋到PLC中通過PID調(diào)節(jié)器比較，然后給出一個調(diào)節(jié)值，這個調(diào)節(jié)值通過控制調(diào)節(jié)閥的開度控制管道中的水流量，從而通過增大管網(wǎng)中水的流量，加快設(shè)備的冷卻，來達到設(shè)備降溫的目的，保證水電站發(fā)電設(shè)備的正常運行和生產(chǎn)。在通常情況下，也就是根據(jù)我過大中型水電站的情況，水量的分配比例大致是空冷器為70%，推力和導(dǎo)軸承的油冷卻基本是18%，水輪機的導(dǎo)軸承商瑞華用水是5%，水冷式變壓器為6%，其他的用水大致是1%。具體是這樣的，首先對于技術(shù)供水系統(tǒng)的了解，技術(shù)供水系統(tǒng)的各用水設(shè)備對水的要求。技術(shù)供水系統(tǒng)中，水輪機設(shè)備、上導(dǎo)軸承、推力軸承、水導(dǎo)軸承、發(fā)電機空氣冷卻器等等在運行過程中會因為各種的機械損耗，電磁損耗和機械摩擦等等導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱，散熱不及時則會對設(shè)備甚至發(fā)電機設(shè)備的癱瘓，所以在處理設(shè)備冷卻上是十分重要的，而技術(shù)供水就是為了解決這個問題的。但是在設(shè)計、設(shè)備選型、設(shè)備管理、資金投入、人才水平等方面與大電網(wǎng)有較大的差距，因此迫切需要加強各方面的力量。第二階段大約為90年代期間，為計算機監(jiān)控技術(shù)在中小水電站移植試點階段，此階段的狀況是：模仿大中型水電廠的監(jiān)控模式，將大中型水電廠的模式直接搬到中小水電站上來；將用于變電站中的綜合自動化模式略加修改搬到水電站上來；少數(shù)廠家結(jié)合中小水電站的特點，研制開發(fā)出適合于中小水電站的計算機監(jiān)控模式，并致力于推廣應(yīng)用。中國農(nóng)村水電或中小水電起源于20世紀90年代，指總裝機在5萬kW以下水電站及其配套電網(wǎng)。技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文目 錄1前言 1 1 設(shè)計的內(nèi)容 12總體方案設(shè)計 3 技術(shù)供水系統(tǒng)簡介 3 4 53系統(tǒng)設(shè)計 6 軸流式水輪機 6 ZZ560LH—1130水輪機 6 7 可編程邏輯控制器PLC 8 PLC通信模塊 10 溫度檢測模塊 11 流量控制模塊 16 模擬量輸出模塊 17 電動調(diào)節(jié)閥 19 20 21 21 22 22 液位傳感器及電磁閥的選型 23 電磁閥 23 23 23 244軟件設(shè)計 25 25 25 PID控制及參數(shù)整定 26 315結(jié)論 366總結(jié)與體會 377謝辭（致謝） 388參考文獻 391前言水電站自動化是電力系統(tǒng)自動化的組成部分，目的是提高發(fā)供電的可靠性，保證電能質(zhì)量及電力系統(tǒng)經(jīng)濟安全運行，同時也有效地改善運行人員的工作條件，最終提高水電企業(yè)的市場競爭力。我國大中型水電廠自動化以計算機監(jiān)控技術(shù)為平臺,經(jīng)過二十多年的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟,而我國農(nóng)村中小水電廠的自動化正處于一個推廣應(yīng)用快速發(fā)展的階段。中小水電站的自動化技術(shù)的發(fā)展大致分三個階段：第一階段為20世紀70年代以前，基本為傳統(tǒng)的機電電磁技術(shù)。第三階段為2001年以來，在全國農(nóng)村水電領(lǐng)域展開了全面推廣現(xiàn)代化技術(shù)的工作，經(jīng)過十多年的試點，中小水電站自動化水平已到一個關(guān)鍵的攻堅階段。而本次的技術(shù)供水系統(tǒng)是專門針對水電站的供水系統(tǒng)而做的，致力與提高水電站技術(shù)供水系統(tǒng)的監(jiān)視和智能控制技術(shù)。 設(shè)計的內(nèi)容 本次設(shè)計的核心內(nèi)容是通過三菱公司生產(chǎn)的功能最強、速度最快的FX系列的FX2N的微型PLC來控制整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行?？偟脑瓌t是，水量足夠、水壓合適、水質(zhì)良好、水溫適宜。由于自己的能力不足所以在這一塊的控制上就沒有去考慮，本次設(shè)計所做的重點是，對于機組軸承冷器、發(fā)電機空氣冷卻器等設(shè)備的流量控制、壓力控制和溫度檢測。而對于技術(shù)供水系統(tǒng)中管網(wǎng)中壓力是有一定的要求的，軸承冷卻器和發(fā)電機空氣冷卻器，冷卻其入口水壓取決于冷卻器和排水管的阻力，~，~，水壓低就沒潤滑效果。2總體方案設(shè)計 技術(shù)供水系統(tǒng)簡介技術(shù)供水系統(tǒng)主要是為水輪機發(fā)電機組和水輪機的輔助設(shè)備的提供冷卻水的一個水路管網(wǎng)系統(tǒng)，另外還有部分的用水是用于機組的潤滑用，有一些水電站的技術(shù)用水還會給消防水補充供水以及生產(chǎn)人員平時的生活提供水。在這個系統(tǒng)中水輪機設(shè)備冷卻的主要的用水設(shè)備是發(fā)電機空氣冷卻器，上導(dǎo)軸承油冷卻器，推力軸承的油冷卻器以及水導(dǎo)軸承的油冷卻器，這幾個部件是水輪機整個設(shè)備中冷卻水用量相當大的部分，這些部分因為各種電磁損耗和機械磨損等等產(chǎn)生大量的熱量，如果不能夠及時的的對設(shè)備進行散熱，會造成機組溫度升高，就會對電氣設(shè)備造成極大的損失，嚴重時會破壞整個電力資源的生產(chǎn)。在這個技術(shù)供水系統(tǒng)里面還增加了一個消防池的功能，同樣是通過一個液位信號器，實時的檢測水池的水位，水位降低，電氣控制系統(tǒng)及時的給出信號通過水泵向水池里面抽水，這部分的管道開斷選擇的是一個電磁閥，兩個狀態(tài)開關(guān)。用水設(shè)備對水的要求，基本上滿足是水量足夠、水壓適宜、水溫合適和水質(zhì)較好就可以了。方案二中，選擇以PLC作為技術(shù)供水系統(tǒng)電氣控制的核心控制器，PLC的整體結(jié)構(gòu)比起單片機更加的模塊化，封裝良好，沒有很多的外圍電路，對于三菱公司的PLC還有很多結(jié)構(gòu)化的特殊功能模塊，對于模塊擴展非常容易。3系統(tǒng)設(shè)計本次設(shè)計的技術(shù)供水系統(tǒng)電氣控制是PLC控制電機水泵、閥門達到控制冷卻水流量、溫度，在本系統(tǒng)中采用特殊功能模塊，溫度模擬量輸入模塊FX2N4ADPT對溫度進行采集反饋給讀入PLC，壓力變送器通過調(diào)節(jié)器A/D模塊讀入PLC,通過PLC某種控制方式程序計算比較與設(shè)定值的關(guān)系，輸出信號通過模擬量輸出模塊輸出模擬點信號控制閥門、電機的動作從而控制整個技術(shù)供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，保證發(fā)電站電氣設(shè)備正常生產(chǎn)。下面會稍微介紹本次技術(shù)供水系統(tǒng)原型的水輪機的一個大概。水輪機基本參數(shù)：最大水頭27m,，飛逸轉(zhuǎn)速120r/min，額定流量1130m。導(dǎo)水機構(gòu)的型式為徑向式，活動導(dǎo)葉32個。導(dǎo)水機構(gòu)的傳動機構(gòu)為叉頭式，保護裝置為剪斷銷導(dǎo)水機構(gòu)接力器2只900mm的環(huán)形接力裝置，活塞與控制環(huán)直接連在一起。水導(dǎo)軸承瓦式導(dǎo)軸承，在油槽的下面部分裝設(shè)有油冷卻器。 導(dǎo)軸承是為了保持主軸中心位置平衡，承受徑向力而存在的軸承。根據(jù)潤滑介質(zhì)不一樣，有水潤滑和油潤滑導(dǎo)軸承，下面分別介紹。軸體內(nèi)壁裝設(shè)橡膠軸瓦，和主軸形成的間隙經(jīng)過螺釘調(diào)節(jié)，軸瓦上有溝槽，方向與軸的轉(zhuǎn)動方向適應(yīng)，清潔水經(jīng)溝槽進入瓦面，形成潤滑水膜，從而起到潤滑和冷卻軸瓦的功能。結(jié)構(gòu)如下圖所示：油潤滑導(dǎo)軸承的結(jié)構(gòu)型式有分塊軸瓦式、圓筒瓦式導(dǎo)軸承。對軸瓦潤滑和冷卻，此時油的溫度上升從軸承體頂流出，然后經(jīng)它們之間的通道回到軸領(lǐng)，形成一個自循環(huán)的系統(tǒng)，軸承體內(nèi)設(shè)冷卻器對回流的油進行降溫，在內(nèi)部還裝設(shè)有溫度信號器，過高及報警，這個型的導(dǎo)軸承受力均勻，軸瓦塊有自動調(diào)節(jié)力，安裝、檢修間隙調(diào)節(jié)方便，但成本較高。這種軸承的特點是在主軸旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)動油盆的油受旋轉(zhuǎn)離心力的作用從油嘴進入軸瓦下部的環(huán)狀油槽，然后沿軸瓦面斜油溝導(dǎo)全部瓦面，熱油排進油箱，經(jīng)過冷卻器從回油管道流回油盆，形成循環(huán)。如下圖所示，導(dǎo)水機構(gòu)的工作原理圖：圖示兩個接力器的工作情況，導(dǎo)葉此時處于中間開度，檔接力器腔體收到調(diào)速系統(tǒng)過來的壓力油后，便能控制接力器的推拉桿運動從而改變導(dǎo)葉的開度達到調(diào)節(jié)水輪機流量的效果。PLC的出現(xiàn)，帶來了新的控制理念、全新的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和繼電接觸器控制系統(tǒng)沒有辦法可以相比較的各種強大的功能。FX2N 外形結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： FX2N外形結(jié)構(gòu)圖 FX系列各子系列FX1S、FX1N、FX2N和FX2NC的PLC的外觀、高度、深度沒有太大的差別，高度90mm，深度75mm(FX1S 和FX1N系列)、87mm（FX2N和FX2NC系列），內(nèi)置DC 24V電源可以作為輸入回路的電源與傳感器電源使用，很合適在機電一體化的產(chǎn)品中使用。FX系列體積小，功能強大，內(nèi)置高速計數(shù)器，有輸入輸出刷新、中斷、輸入濾波事件調(diào)整、恒定掃描時間的功能，有高速計數(shù)器的專用比較指令。同樣FX2N系列還有多種功能擴展板和特殊功能模塊，可實現(xiàn)多軸定位控制。 FX2N系列基本單元AC電源，DC 24V輸入DC電源，DC 24V輸入輸入點數(shù)