水力发电机组轴承过热保护PLC的程序设计

本文通过对西津水力发电厂机组轴承过热保护PLC程序设计的分析，充分了解和掌握程序设计的思路，对水电厂机组的安全维护具有现实的意义。

西津水电厂属于低水头河床式水电站，从20世纪90年代开始，逐步将历史经验沉淀的机组自动化信号元件配置改造成为具有现代高技术含量的计算机监控系统。在技术改造过程中，将几十年积累的经验与现代高技术相结合，在现地控制单元PLC程序设计中，形成一套比较完善的机组自动化控制程序。

水力机械事故保护程序是PLC程序设计重要模块，其中机组轴承过热保护是关键。水力发电机组的上导、推力、下导和水导轴承，均改造为塑料轴瓦。发信采样点数分别为上导2点、推力4点、下导2点和水导2点，温度升高报警值为55ºC，温度过高事故停机值为65 ºC。各测点的PLC编程都是类似的，为了避免重复，下面仅对典型的推力轴承过热保护PLC程序设计作简要分析。

PLC硬件、软件配置

PLC采用美国通用电气的GE90-70系列，通过通讯模块直接上以太网；感温元件采用PT100铂电阻。PLC编程软件使用GE公司开发的windows平台下的Proficy Machine Edition V5.60。

在编程前，根据现场设备确定开关量（包含中断量、输入和输出量）、模拟量和RTD量等外围信号的点数，先完成硬件配置，接下来就是统筹考虑，分配各功能模块的软元件，对每个软元件定义别名，并做一些简要的描述。做好了前期定义配置工作，就可以根据用户的应用流程进行PLC编程。表1仅为推力轴承RTD第一点过热保护设计所需要的软元件定义分配表，为便于阅读，已对原程序的软元件的定义作了适当的修改。

表1

PT100断线和阻值突变检测设计

PT100感温信号经过屏蔽电缆引至现地控制单元（LCU）的RTD模块，其回路中间可能经过部分端子转接。PT100在机组的长期运行过程中，信号回路有可能出现开路或接触不良，阻值出现很大或突变现象。为此，在编程时，必须首先考虑如何检测这些不正常的情况，避免温度保护误动，引发事故停机。具体编程思路见图1。

图1

对于1 Rung :PLC在扫描过程中，先判断AI0001的数值是否-1200~1200（1位小数点，以下同）之间，在这个区间外，就可以判断PT100断线，中间变量M01000线圈失能，“PT100故障”光字牌点亮，信号上送报警；如果AI0001的数值在这个区间内，则判断PT100不断线，中间变量M01000线圈使能，开接点接通。

对于2 Rung : M03000为通道故障，在其他模块定义。首先在PT100不断线的情况下，M01000开接点接通，经过定时器15s，M01001线圈瞬间接通又由于回路中串有自身闭接点而断开，同时AI0001的数值写入变量R02000中。

下一次扫描，在通道不故障的情况下，M03000开接点接通，判断AI0001与R02000的差值是否在-50~50，若在这个区间内，说明轴瓦温度在正常范围内递增或递减，没有出现突变现象，M01001线圈使能，AI0001的数值再次写入变量R02000中，为后续回路做准备。

温度升高和过高检测处理设计

在判断PT100正常的条件下，下一步就是进行温度升高和过高检测处理设计。这一步设计的指导思想是，温度升高仅发信，引起运行人员的注意，温度过高应在温度升高的基础上判断，并设置一个迂回值，防止在临界点抖动；停机开出驱动两两串接（即1和2、2和3、3和4，4和1），以提高判断的准确性和可靠性，防止误动。根据这个设计思想，具体编程思路见图2。

图2

对于3 Rung : 在PT100正常的条件下，M01001开接点接通。如果AI0001的数值超过550时，M01002线圈使能，点亮“推力轴承温度升高”光字牌，并上送故障信号；同理，在温度升高的基础上，如果AI0001的数值超过650时，M01003线圈使能，点亮“推力轴承温度过高”光字牌，并上送该点事故信号，而另一支路为嵌位回路，AI0001的数值在645~710时，M01003线圈一直使能，防止M01003抖动。

对于4 Rung : 在PT100正常的条件下，如果第一、二点RTD测温均超过65 ºC，并经定时器8s后，Q01000线圈使能,程序认为机组推力轴瓦温度过高，则由后面的回路驱动出口事故停机。推力轴瓦RTD 测点共有四点，每相邻两点两两串接，形成四条支路并联驱动Q01000。

开关量和光字牌输出设计

为保证机组的安全，PT100故障、轴瓦温度升高应发信，轴瓦温度过高必须发信并驱动出口事故停机。各点信号均点亮相应的光字牌，所有信息应上送上位机。事故出口回路一般设有压板和事故复归按钮，方便运行人员投切保护回路或事故解除后复归保护回路和信号。具体编程思路见图3。

图3

对于5 Rung : Q01000开接点经过轴承过热压板I00101驱动Q01001、Q01002，Q01001开接点与事故复归按钮I00100串联作为自保持回路。由Q01001驱动开出继电器，外围操作回路事故电磁阀1DPK动作，机组事故停机。事故解除后，Q01000复归，可由运行人员按下事故复归按钮，I00100闭接点断开一下，Q01001、Q01002线圈失能，再由其他回路驱动外围操作回路复归事故电磁阀1DPK。

对于6 Rung、7 Rung、8 Rung：这三步均为相应的光字牌点亮回路。由M01000闭接点驱动Q01003，点亮“PT100故障”光字牌；由M01002开接点驱动Q01004，点亮“推力轴承温度升高”光字牌；由M01003开接点驱动Q01005，点亮“推力轴承温度过高”光字牌。所有信息应上送上位机报警。

经验总结

西津水电厂机组自动化经过技术改造后，几十年的运行维护经验在高技术的光环下大放光彩，凸显了勃勃生机。完善成熟的机组PLC控制程序是计算机监控系统最重要的应用程序之一，经过十几年运行实践证明，西津水电厂机组PLC控制程序是安全可靠的，特别是水机事故保护并没有出现过因PLC编程而误动的现象。

（摘编自《电气技术》，原文标题为“水力发电机组轴承过热保护PLC程序设计分析”，作者为杨献。）

PLC哪家强？各位且进来见分晓

相信各位行内的小伙伴们都听过这么一句话"自动化的世界，PLC的江湖"，那么谁才是这个领域的行业领先呢？今天，小编就带大家剖析一下江湖中这些声名远扬的PLC品牌。

江湖中的PLC产品按地域可分为四大流派：欧洲PLC、美国PLC、日本PLC和国产PLC。其中欧美PLC的发展是在内部工业发展下催生的；日本则大多数是从美国引进的，在一定程度上是对美国PLC产品的继承发展；国产PLC虽然起步较晚，但因为日益增加的工业需求使得国产PLC有了长足的发展。并且经过多年的技术积累和市场开拓，国产PLC正处于蓬勃发展时期。

SIEMENS西门子

PLC江湖中，首当其冲便是西门子的PLC系列产品了，由维尔纳·冯·西门子于1847年建立的西门子，总部位于德国慕尼黑。作为行业领先者，它的地位一直不可撼动。

西门子SIMATIC系列PLC最先诞生于1953年，经历了C3、S3、S5、S7系列。西门子S7系列主要包括LOGO!、200、300、400、1200以及1500等多个种类PLC。LOGO!的最大优势在于占据空间更小，同时支持在面板与计算机上软件编程，而且带有简单的模拟量输入/输出功能。S7-200属于小型整体式的一体机，本土生产的S7-200CN系列小型PLC更是广泛应用于国内电力、汽车、冶金等行业。300、400系列则是大型的模块化PLC。S7-1200系列是西门子公司于09年推出的介于200和300之间的产品，13年有推出了S7-1500作为300、400系列的升级产品。

Schneider Electric施耐德

施耐德电气是法国的工业先锋之一，成立于1837年，是世界顶级的电气企业。

施耐德PLC整合了Modicon和TE品牌的产品，将Unity Pro软件作为中高端PLC的统一平台，支持Quantum、Premium和M340三个系列。编程软件是施耐德电气自动化的核心产品，独创的设计缩短了开发时间，处理器的灵活性可以实现更高的性能。在软件开发和控制系统运行上达到更高水平，大大提高了生产效率。施耐德PLC主要包括：ModiconTSXMicro、ModiconM340、ModiconPremium、ModiconQuantum还有twido系列。

Rockwell罗克韦尔

Rockwell自动化总部位于美国威斯康星州，是一家工业自动化跨国公司。

Rockwell的PLC产品主要指ALLEN-BRADLEY品牌。ALLEN-BRADLEY最早由Dr.Stanton Allen 和Lynde Bradley创建于1903年，早期的产品主要有自动启动器、开关设备、电流断路器、继电器。1985年，为获得多样性投资，AB出售给了Rockwell，成为其旗下重要品牌。AB的PLC与西门子齐名，产品约占美国市场的一半。AB产品规格齐全、种类丰富，主推中大型的PLC-5系列，为模块化结构。强大的通讯功能和稳定性，简单易用，但价格略贵。AB的PLC产品主要包括中大型ControlLogix PLC、小型MicroLogix PLC、FlexLogix PLC、老SLC 500 PLC及PLC-5系列等。

General Electric通用电气

GE Fanuc自动化公司由GE和Fanuc与1986年共同投资建立，从事自动化产品的开发和生产已有数十年的历史。09年，GE与合作伙伴日本Fanuc签署解除合资协议，原有的控制系统业务由GE继续进行服务。

GE公司所生产的可编程控制器产品包括90-30，90-70，Versamax系列等。产品在全世界已经安装有数十万套，服务遍布全球电力能源、水处理、快消费品、政府和国防等行业。近年来，GE率先推出了PAC系统（可编程自动化控制器）。作为新一代系统，PAC系统以其无与伦比的性能和先进性引导着自动化产品的发展方向。

MITSUBISHI ELECTRIC三菱电机

三菱电机株式会社创立于1921年。以三菱为代表的日本小型PLC产品约占世界小型PLC市场的70%份额。作为较早进入中国市场的PLC品牌，三菱与西门子并称中国市场的"PLC双雄"。凭借高性能、低成本和广泛的应用场合成为中国PLC厂家的争相模仿对象。

三菱的PLC产品主要有FX系列小型机，A系列、Q系列中大型机。其中FX2系列是90年代开发的整体式高功能小型机，具有各种通信适配器和特俗功能单元；FX3系列是三菱电机推出的第三代PLC产品，堪称小型机至尊。

OMRON欧姆龙

日本欧姆龙（OMRON）公司成立于1933年，是全球知名的自动化控制及电子设备制造厂商。欧姆龙公司的PLC产品，大小规格齐全。大型机有C1000H、C2000H、CV(500/1000/2000/CVM1)等；中型机有C200H系列、CS1系列等，其中CS1系列具有中型机的规模和大型机的功能；小型机有P型、H型、CPM1A系列、CPM2A系列、CQM1等；微型机则以SP为代表，其体积小、速度快。欧姆龙的PLC在中、小、微方面更具有特色，在中国及世界市场均有相当的份额。

信捷电气

信捷电气作为中国工控市场最早的参与者之一，长期专注于机械设备制造行业自动化水平的提高。公司已经成为众多重点国家级项目建设的合作伙伴，在北京奥运会、上海工博会等国家重点工程项目上都有信捷产品的正式应用。信捷PLC产品现拥有XC系列、XD系列，主要应用在纺织行业、机床行业、包装机械行业、食品机械行业、暖通空调行业、橡胶行业、矿用行业、塑料机械行业、印刷行业、汽车制造行业等。每系列产品都覆盖了标准型、经济型、增强型、基本型、运动控制型、高性能型等供用户任意选择的产品。

台达电子

台达电子于1972年被誉为台湾电子业教父级人物的郑崇华先生在台湾创办，经过不断努力发展，如今的台达集团不仅"战胜"了日本厂商，而且还打败了欧美厂商，成为世界头号电源供应器制造厂商、世界上最大的零组件厂商、世界上最大的计算机业周边产品供应商，并以每年30%至40%的速度持续增长着。台达PLC台达集团为工业自动化领域专门设计的、实现数字运算操作的电子装置。台达PLC采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

当然因为篇幅有限，小编只能选取几个较有代表性的PLC品牌与大家分享。除开上面讲述的，还有很多优秀的PLC品牌，如瑞士ABB、美国艾默生、莫迪康、西屋、日本松下、富士、日立、法国TE等等。

今天就PLC的品牌就给大家安利到这里，不知道以上这么多PLC品牌，各位小伙伴都有用过哪些PLC呢？是不是还有好多小编不知道的PLC品牌呢？欢迎大家在评论区积极留言讨论哦！

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