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摘 要 结合黑龙江牡丹江水力发电总厂镜泊湖地下发电厂自动化监控情况，来介绍地下发电厂高压空压机系统自动控制的实现。现着重论述地下电站高压空压机自动化系统的应用，并从硬件及软件方面详细的介绍地下电站高压空压机自动化系统。
关键词 高压空压机；MB+；可编程控制器
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）24-0086-01
可编程控制器PLC在水电厂中的应用及其广泛，上至机组控制、开关位置监视、电气量、点度量监视统计，下至辅机控制、油水气模拟量监视、温度量监视，以及各种故障报警、事故记录等等都可以见到可编程控制器的身影。
这里我们以镜泊湖地下发电站高压空气系统为例，详细说明可编程控制器PLC的应用方式和方法。
1 高压空气系统在水电厂中的作用及其组成
由于空气具有良好的弹性，即可压缩时存贮压力能量的良好介质，因此用它来储备能量作为操作能源是很适合的，加之压缩空气使用方便，易于存贮和输送，在水电厂中得到了广泛的应用。
高压空气系统是保证水电厂安全运行不可缺少的重要组成部分，在镜泊湖发电厂中主要有以下几方面的作用。
1）对油压装置的压力油罐充气。在压力油罐内有1/3是油，2/3是压缩空气，由二者相互作用时油产生压力，是水轮机调节系统和主阀的操作能源，其工作压力为2.3～2.5MPa。
2）机组停机时制动装置用气，其工作压力为0.6～0.7MPa。
3）机组油压装置充气用气，其工作压力2.5～2.8MPa。
4）机组主阀止水围带充气，其工作压力为0.6～0.7MPa。
5）检修维护临时用的风动工具和吹扫用气，其工作压力为0.6～0.7MPa。
压缩空气系统的组成主要包括空气压缩机、传输管道、控制阀门、及其自动控制系统和用气设备等，它们共分为四大部分：空气压缩装置、管道系统、测量控制元件、用气设备。它们的作用是：
1）空气压缩装置：主要包括空气压缩机和储气罐，它们是产生和储存压缩空气的装置。
2）管道系统：是将用气设备和空气压缩装置联系起来，其中包括有管道、各种控制阀门等，用来输送分配压缩空气。
3）测量控制元件：它是控制空压机的启动、停止、运行时间长短及气压高低、输送分配、给气时间，包括各种自动化元件如：压力控制器、温度信号器、电磁空气阀、可编程控制器等。
4）用气设备：如油压装置压力油罐、制动闸、主阀止水围带、风动工具等。
压缩空气系统的任务就是几十的供给用气设备对于气量的需要，并且满足对压缩空气的质量要求，是要是气压，清洁和干燥的要求。
2 可编程控制器部分
根据设备特性及现场运行要求，我们选用了MODICON的PC-A984-145可编程控制器，是Modicon984-A120紧凑型PLC的改进型。984-145具有8K用户逻辑，1920个寄存器。它采用Modsoft软件进行梯形图编程。它还有一个MB+通讯口，一个为MB+口编址的DIP开关和相应的MB+口LED指示灯，它可进行高性能、点对点及网络广播通讯。MB+网络是MODBUS PLUS网络简称，它是本地网络，允许计算机、PLC和其他数据源以对等方式进行通信，适用于工业控制，它具有高速，对等的通信结构，安装简单等特点，它采用屏蔽双绞线为通信介质，通信速率为1Mbps。
开关量输入模块选择MODICON DEP 220，采用直流24V作为信号电源，每模块16点开入点位。开关量输出模块选择MODICON DAP 208，采用直流24V驱动小型继电器输出信号，每模块8点开出点位。
3 自动控制的实现
1）自动控制。
当高压储气罐内压力降低至2.5MPa或升高至2.8MPa时，由压力控制器发出空压机启动、停止信号，该信号送至可编程控制器，由可编程控制器输出指令控制空压机启动及停止；当压力降至2.35MPa时，备用空压机自动投入工作，并发出警报信号。
2）自动保护。
①气压保护：当空压机一级缸排气压力大于0.33MPa或二级缸压力大于1.35MPa，压力控制器将信号送至可编程控制器，使空压机自动停止工作并发出信号。
②油压保护：当空压机的油压低于0.1MPa或高于0.3MPa时，由压力控制器将信号送至可编程控制器，是空压机自动停止工作并发出信号。
③油温保护：当空压机体内油温低于10摄氏度以上时，发报警信号。
④当高压油罐压力升高到2.95MPa或低于2.3MPa时，发出报警信号。
⑤当低压油罐压力升高到0.85MPa或低于0.5MPa时，发出报警信号。
3）自动排污。
自动排污的作用时可以保证油水分离器中不积累油水污物，有利于防锈和保持空气的清洁，启动空压机时自动排污还可以减少启动负载，空压机启动时，通过可编程控制器控制排污阀在电机启动18秒后停止排污，减少启动负载；在空压机保持运行过程中，每隔37分钟使排污阀排污30秒，保证空气清洁；在空压机停转时，同时进行排污动作。
4 程序流程图
结合现场实际情况，制定程序流程图如下。
5 结论
综上，空压机的自动控制系统已经成型，经过现场试验，PLC可编程控制器能够很好的满足了现场运行要求，也保证了设备运行的稳定性。在未来几年内，对标准化、安全性、可靠性、开放性、可互操作性、可移植性的要求将是水电用户至为关心的自动化产品的重要特征。我们相信自动化产品生产商在最近几年将会推出更多适合各领域个性化应用的控制器及新的功能，以满足不同用户和不断增长的需求。
参考文献
[1]施耐德自动化公司.Modicon QUANTUM系列硬件手册[M].
关键词 高压空压机；MB+；可编程控制器
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）24-0086-01
可编程控制器PLC在水电厂中的应用及其广泛，上至机组控制、开关位置监视、电气量、点度量监视统计，下至辅机控制、油水气模拟量监视、温度量监视，以及各种故障报警、事故记录等等都可以见到可编程控制器的身影。
这里我们以镜泊湖地下发电站高压空气系统为例，详细说明可编程控制器PLC的应用方式和方法。
1 高压空气系统在水电厂中的作用及其组成
由于空气具有良好的弹性，即可压缩时存贮压力能量的良好介质，因此用它来储备能量作为操作能源是很适合的，加之压缩空气使用方便，易于存贮和输送，在水电厂中得到了广泛的应用。
高压空气系统是保证水电厂安全运行不可缺少的重要组成部分，在镜泊湖发电厂中主要有以下几方面的作用。
1）对油压装置的压力油罐充气。在压力油罐内有1/3是油，2/3是压缩空气，由二者相互作用时油产生压力，是水轮机调节系统和主阀的操作能源，其工作压力为2.3～2.5MPa。
2）机组停机时制动装置用气，其工作压力为0.6～0.7MPa。
3）机组油压装置充气用气，其工作压力2.5～2.8MPa。
4）机组主阀止水围带充气，其工作压力为0.6～0.7MPa。
5）检修维护临时用的风动工具和吹扫用气，其工作压力为0.6～0.7MPa。
压缩空气系统的组成主要包括空气压缩机、传输管道、控制阀门、及其自动控制系统和用气设备等，它们共分为四大部分：空气压缩装置、管道系统、测量控制元件、用气设备。它们的作用是：
1）空气压缩装置：主要包括空气压缩机和储气罐，它们是产生和储存压缩空气的装置。
2）管道系统：是将用气设备和空气压缩装置联系起来，其中包括有管道、各种控制阀门等，用来输送分配压缩空气。
3）测量控制元件：它是控制空压机的启动、停止、运行时间长短及气压高低、输送分配、给气时间，包括各种自动化元件如：压力控制器、温度信号器、电磁空气阀、可编程控制器等。
4）用气设备：如油压装置压力油罐、制动闸、主阀止水围带、风动工具等。
压缩空气系统的任务就是几十的供给用气设备对于气量的需要，并且满足对压缩空气的质量要求，是要是气压，清洁和干燥的要求。
2 可编程控制器部分
根据设备特性及现场运行要求，我们选用了MODICON的PC-A984-145可编程控制器，是Modicon984-A120紧凑型PLC的改进型。984-145具有8K用户逻辑，1920个寄存器。它采用Modsoft软件进行梯形图编程。它还有一个MB+通讯口，一个为MB+口编址的DIP开关和相应的MB+口LED指示灯，它可进行高性能、点对点及网络广播通讯。MB+网络是MODBUS PLUS网络简称，它是本地网络，允许计算机、PLC和其他数据源以对等方式进行通信，适用于工业控制，它具有高速，对等的通信结构，安装简单等特点，它采用屏蔽双绞线为通信介质，通信速率为1Mbps。
开关量输入模块选择MODICON DEP 220，采用直流24V作为信号电源，每模块16点开入点位。开关量输出模块选择MODICON DAP 208，采用直流24V驱动小型继电器输出信号，每模块8点开出点位。
3 自动控制的实现
1）自动控制。
当高压储气罐内压力降低至2.5MPa或升高至2.8MPa时，由压力控制器发出空压机启动、停止信号，该信号送至可编程控制器，由可编程控制器输出指令控制空压机启动及停止；当压力降至2.35MPa时，备用空压机自动投入工作，并发出警报信号。
2）自动保护。
①气压保护：当空压机一级缸排气压力大于0.33MPa或二级缸压力大于1.35MPa，压力控制器将信号送至可编程控制器，使空压机自动停止工作并发出信号。
②油压保护：当空压机的油压低于0.1MPa或高于0.3MPa时，由压力控制器将信号送至可编程控制器，是空压机自动停止工作并发出信号。
③油温保护：当空压机体内油温低于10摄氏度以上时，发报警信号。
④当高压油罐压力升高到2.95MPa或低于2.3MPa时，发出报警信号。
⑤当低压油罐压力升高到0.85MPa或低于0.5MPa时，发出报警信号。
3）自动排污。
自动排污的作用时可以保证油水分离器中不积累油水污物，有利于防锈和保持空气的清洁，启动空压机时自动排污还可以减少启动负载，空压机启动时，通过可编程控制器控制排污阀在电机启动18秒后停止排污，减少启动负载；在空压机保持运行过程中，每隔37分钟使排污阀排污30秒，保证空气清洁；在空压机停转时，同时进行排污动作。
4 程序流程图
结合现场实际情况，制定程序流程图如下。
5 结论
综上，空压机的自动控制系统已经成型，经过现场试验，PLC可编程控制器能够很好的满足了现场运行要求，也保证了设备运行的稳定性。在未来几年内，对标准化、安全性、可靠性、开放性、可互操作性、可移植性的要求将是水电用户至为关心的自动化产品的重要特征。我们相信自动化产品生产商在最近几年将会推出更多适合各领域个性化应用的控制器及新的功能，以满足不同用户和不断增长的需求。
参考文献
[1]施耐德自动化公司.Modicon QUANTUM系列硬件手册[M].