机组及辅机自动化 - 华自科技

1中、小型水电站机组自动化装置中、小型水电站机组自动化装置长沙华能自控集团有限公司CHANGSHAHUANENGAUTOMATIONCONTROLGROUPCO,.LTD课课程程说说明明(1)(1)系统构成及特点、PLC模块介绍系统构成及特点、PLC模块介绍系统构成PLC工作的由来及基本工作原理当前市场主流PLC简介开关量输入、输出模块介绍PLC模拟量输入模块介绍串口通信模块2课课程程说说明明((22))装置具有的功能机组开关量采集监视功能机组模拟量采集监视功能机组自动开机控制功能机组自动停机控制功能机组控制流程动画显示机组运行趋势统计曲线系统多级密码保护功能手写留言板功能机组自动停机控制功能机组事故保护功能机组功率控制功能及其实现基本原理手写留言板功能在线使用帮助功能课课程程说说明明((33))新增功能新增能机组运行参数设定功能机组辅机参数设定功能机组油、气、水系统显示机组故障诊断功能厂家调试画面机组温度量显示功能机组电气量显示功能与第三方设备通信功能3课课程程说说明明((44))装置的故障诊断及解决方法装置的故障诊断及解决方法机组自动化装置常见故障判断及维护机组自动化装置常见故障判断及维护如何查看后台与如何查看后台与PLCPLC通信报文通信报文Q&AQ&A问题与讨论问题与讨论DMP300FDMP300F型机组自动化装置系统构成型机组自动化装置系统构成后台监控计算机1.装置以PLC为核心单元；2.PLC与后台计算机之间以RS422或以太网通信；3.PLC与触摸屏之间使用RS232、RS422或者以太网通信；RS422通信（19200bps）或以太网后台监控计算机PLCRS232通信、RS422\485或以太网RS485通信网通信；4.PLC与本公司开发生产的保护单元箱之间通过RS485通信。触摸屏发电机保护单元4PLCPLC工作的由来工作的由来PLC（ProgramableLogicController)是可编程控制器的简称。在60年代，汽车工业的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。为了改变继电器系统更新费时、费工、费料的缺点美国通用汽车公司在1969年公开招标要求从新的控制装置取代统更新费时、费工、费料的缺点，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求从新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标要求，即：1、编程方便，现场可修改程序；2、维修方便，采用模块化结构；3、可靠性高于继电器控制装置；4、体积小于继电器控制装置；5、数据可直接送入管理计算机；6、成本可与继电器控制装置竞争；7、输入可以是交流115V；8、输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；9、在扩展时，原系统只要很小变更；10用户程序存储器容量至少能扩展到4K10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小、使用寿命长等一系列优点，很快在美国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功应用于食品、饮料、冶金、造纸等工业。PLC的出现，也受到其他国家的高度重视。1971年日本从美国引进这项新技术，很快研制出日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出他们的第一台PLC。我国从1974年开始研制，1977年开始工业应用PLCPLC的基本硬件结构及工作原理的基本硬件结构及工作原理PLC的基本硬件结构：一般讲，PLC分为整体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对整体式PLC，有一块CPU板、I/O板显示面板内存块电源等当然按CPU性能分成若干型号并按I/O点数又有若干规格PLC的基本工作原理：PLC的CPU采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开该线圈的所有触点（包括常开或常闭触点）不会立即动作而需等扫描到该点才会动作I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。开，该线圈的所有触点（包括常开或常闭触点）不会立即动作，而需等扫描到该点才会动作。扫描技术：当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复上述三个阶段。第（n－1）个扫描周期第n个扫描周期第n＋1个扫描周期输出刷新输入采样用户程序执行输入采样输出刷新5当前市场主流当前市场主流PLCPLC简介简介(1)(1)从1969年第一台PLC产生，经过三十多年的发展，PLC向小型化、高速度、高性能、高可靠性方面发展，并形成多种系列产品，编程语言也不断丰富，使其在80年代工业控制领域中占据着主导地位位。可编程序控制器（PLC）简介•PLC组成：中央处理单元（CPU）、存储器、输入/输出单元（I/O单元）、电源、编程器等；•PLC分类：按照结构形成分为整体式和模块式；按照输入/输出（I/O）点数分为小、中和大型；1）当前市场上的PLC主要分为欧美派和日、韩派；2）主要品牌有日本的OMRON、MITSUBISHI、松下等及欧美的AB、GE、SIEMENS等。3)整体式一般为小型机。例如：MITSUBISHI的FX系列、OMRON的CPM1A系列、SIEMENS的S7-200系列。这种机型普遍存在功能模块较少、通信功能差的缺点。4）模块式一般为中、大型机。例如MITSUBISHI的A系列及Q系列、OMRON的C200系列及CJ1系列和CS1系列、GEFanuc90-30系列和VersaMax系列等。这些机器在功能模块的配置及通信功能都得到了很大的改善但价格都相对要高些得到了很大的改善，但价格都相对要高些。5）当今的PLC越来越向工业用计算机的方向发展，已经出现了应用IntelPentium级的CPU和顺控CPU组成的双CPU系统的PLC，两个CPU分别负责不同的功能，PentiumCPU只要负责数据的处理及通信的处理，而顺控CPU主要负责PLC的控制，这样既不失PLC的稳定性，又大大加强了PLC在通信和数据处理方面的能力。当前市场主流当前市场主流PLCPLC简介简介(2)(2)1、下图为MITSUBISHI的FX2n系列和OMRON的CPM2AH系列，这两种机型都为整体机。2、模块式按具体的结构方式又分为底板型和无底板型，无底板型具有扩展方便的特点。以下是MITSUBISHI的A系列、OMRON的C200系列、GEFanuc90-30系列（底板型）系列及OMRON的CJ1系列、GEFanucVersaMax系列（无底板型）MITSUBISHIFX2n系列OMRONCPM2AH系列MITSUBISHIQ系列OMRONC200α系列OMRONCJ1系列6当前市场主流当前市场主流PLCPLC简介简介((3)3)3、目前在水电行业中，使用较多的还有美国通用公司的GEFanuc和Modicon公司的SchneiderQuantum和Premium系列的PLC产品。下面是GEFanuc的90-30系列和VersaMax系列。90-30系列PLCVersaMax系列PLC当前市场主流当前市场主流PLCPLC简介简介((4)4)3、下面是Modicon公司的SchneiderQuantum和Premium系列的PLC产品。SchneiderQuantum系列SchneiderPremium系列7PLCIOPLCIO种类（以种类（以SchneiderQuantumSchneiderQuantum系列系列PLCPLC为例）为例）本地I/OModbusPlusS908RemoteI/O远程I/O分布式I/OPLCPLC冗余系统冗余系统在中、大型水电站中常用到冗余系统在中、大型水电站中常用到冗余系统双CPU结构双电缆用于远程I/O站结构140CRP140CRP140CRA140CRA140CRA冗余电源Quantum远程I/O系统多至31个站8当前机组自动化的实现方式分类当前机组自动化的实现方式分类以高性能可编程控制器（PLC）为基础以工控机或处理器为基础（带一般I/O或智能I/O）工业微机加可编程控制器（PLC）这样的机组现地控制单元大致由控制器、智能I/O以及冗余现场总线、模拟量采集装置等几个部分构成。这种方式分为两种：1、工控机或微处理器加一般I/O加智能I/O的结构，这种结构一般由主控制器、子控制器和现场总线三个部分构成。2、工控机或微处理器加一般I/O的结构，所有的I/O信号均经过I/O接口板直接与I/O板连接所有这种方式结合前两种的优点产生的。工业微机不配置I/O模块，除温度量和电气量以外的所有其他I/O信号一般均与PLC接口；机组的顺序控制由PLC完成，机组的有功、无功调整功能一般分布在工业微机中。直接与I/O板连接，所有的模拟量信号通过变送器连接模拟量输入通道，控制输出通过继电器隔离输出。DMP300FDMP300F型机组自动化装置系统特点型机组自动化装置系统特点1、所有的元器件（PLC、HMI、出口继电器）采用进口知名品牌(OMRON、GE)，确保了整个系统的可靠性及稳定性；2、OMRONCJ1型PLC为模块式，能方便的增加或减少功能模块，使得系统的配置灵活、现场适应性强；3、增加256色HMI（人机界面）可方便直观地监视机组的运行工况，大大提高机组运行的安全性；所有的操作在HMI上可全部实现；由于系统采用触摸屏与PLC通信方式下工作，大大减少系统接线，便于系统的维护，使整个系统性能更加稳定可靠；4、增加了PLC与测控单元箱通信功能，可实现多装置采集外部数据，提高整个系统的稳定性；并可利用发电机功率实现完全自动停机操作，而导叶行程位置作为后备控制，能可靠准确地实现发电机出口断路器在不带负荷跳闸。5、增加了PLC与测控单元箱通信功能后，可避免重复配置现象，节约设备成本。9PLCPLC开关量输入（开关量输入（DIDI）、输出（）、输出（DODO）模块接线原理图（）模块接线原理图（11））对于PLC的开关量输入（DI），当在IN00－IN15与COM端之间有≥7ma电流通过（有些模块为4ma）时，输入就会采集到相应的输入点有信号输入。因为PLC的输入分各种电压等级般现在分为DC24VDC110VAC110VAC220V几种在接线因为PLC的输入分各种电压等级，一般现在分为DC24V、DC110V、AC110V、AC220V几种，在接线时应该特别注意不要超过模块的电压等级。这样会损坏输入模块。在机组自动化中要求接入的开关量输入信号全部为空节点，电源由机组自动化屏中的DC24V电源供给！下面以OMRON的CJ1W-ID211模块为例说明PLC输入的接线原理及端子。内部电路PLCPLC开关量输入（开关量输入（DIDI）、输出（）、输出（DODO）模块接线原理图（）模块接线原理图（22））PLC的开关量输出（DO），按硬件的不同结构可分为继电器和晶体管两种，下面图1为继电器输出型（OMRONCJ1W-OC211），图2为晶体管输出型（CJ1W-OD231）。对于这两种输出模块各有各的优、缺点：内部对于这两种输出模块各有各的优、缺点：继电器输出型：优点：1、不共用一个公共端的输出点可以使用不同的电压等级；2、可驱动的负载能力较强，可以达到2A250VAC2A24VDC；缺点：有机械动作部分，动作次数有限制；晶体管型则克服了继电器型的缺点，但是同时也不具备继电器型的优点了，应注意不能接入超过模块标注的电压等级的负载，这样会引起PLC的损坏。所以选用哪种类型的模块要根据不同的使用要求进行选择。部电路图110PLCPLC开关量输入（开关量输入（DIDI）、输出（）、输出（DODO）模块接线原理图（）模块接线原理图（33））内部电路图2PLCPLC模拟量输入（模拟量输入（A