1概况
　　龚嘴水力发电总厂位于四川省境内的大渡河上,目前由龚嘴和铜街子两个电站构成梯级水力发电,其中龚嘴电站装机容量7×100MW,铜街子电站装机容量4×150MW,总装机容量1300MW。龚嘴水电站分为上下厂房,上厂房为坝后式明厂房,装机容量4×100MW,下厂房为洞内式厂房,装机容量3×100MW;铜街子电站位于龚嘴电站下游约33km,也为坝后式明厂房。龚嘴水力发电总厂基地位于乐山市沙湾区,距离龚嘴电站约37km,距离铜街子电站约32km。
　　1995年,龚嘴水力发电总厂被国家电力公司列为第二批无人值班试点单位。为实现“无人值班(少人值守)”,龚嘴水力发电总厂从1996年开始全面对龚、铜两站进行综合自动化改造,改造后两电站实现在沙湾梯调中心控制龚、铜两站,全计算机监控。
　　2可编程控制器简介
　　可编程控制器(简称PLC)在工业控制领域应用已有相当长的历史,现已发展成为一项非常成熟的工控技术,它具有逻辑定序、定时、计数、运算、控制、信号及报警、保护、远动和远传等多种功能,其灵活性、可靠性、易编程、易调节等优点已广泛得到承认,在火电、水电、变电站和化工、冶金、机械等各行各业中已大量应用了PLC技术。目前,我国市场上的PLC产品种类繁多。我厂选用最多的是三菱电机可编程控制器(FX系列)。下面以三菱电机可编程控制器(FX系列)为例,简要介绍这种PLC基本组成及性能:
　　2.1基本逻辑指令
　　基本逻辑指令包括运算开始、串联连接、并联连接、电路块串联连接、电路块并联连接、线圈驱动指令、空操作、线圈接通保持指令、线圈接通清除指令、运算记忆、记忆读出及复位和程序结束等基本指令。
　　2.2步进顺控指令
　　STL(继电器阶梯图或步进阶梯图)是一种摆脱具体的机械动作易于理解的表达图。使用者即使不进行复杂的程序设计,也能极其简单地对程序控制器进行编程。STL图完全以继电器阶梯图的形式表示,具有综合表达负载驱动电路与转移条件电路的特点。流程的形式有单流程、选择性分支与汇合流程、跳转流程、并行分支与汇合流程、中间状态STL、初始状态STL和运行模式的选择控制。
　　2.3软元件功能
　　组成有输入、输出继电器XY,辅助继电器M,状态元件S,指针P/I,常数处理K/H,定时器T,计数器C,数据寄存器D,变址寄存器Z/V。
　　2.4应用指令
　　应用指令包括程序流程、传送和比较指令、算术和逻辑运算指令、循环与移位、数据处理、高速处理、方便指令、外部I/O设备和外部模块。
　　2.5特殊软元件
　　PC状态、时钟、标志、步进顺控、禁止中断、出错检测、高速表、功能扩展、脉冲捕捉、替代功能、内部增/减计数器和高速计数器。
　　2.6编程语言
　　PLC应用技术的主要内容之一是编写应用程序,而梯形图语言则是使用得最多的一种编程语言。PLC梯形图是由传统的电气控制电路原理图演变来的,所以容易被广大技术人员接受和掌握。梯形图和电气控制电路原理图的主要相同之处是:(1)图形结构形式相同,都是展开电路原理图,传统的电气控制电路原理图可以看成是继电器梯形图;而用于PLC编程时则称为PLC梯形图。(2)继电器梯形图中使用的是各种控制电器的图形符号LC梯形图中则使用PLC内部资源-编程元件的等效电路符号。(3)信号输入、输出形式及控制功能相同,都是将输入信号经过电路的逻辑运算后输出,完成一定的控制功能。两者的主要不同之处是:(1)工作方式不同。继电器梯形图是各支路上同时加上电源的并行工作方式LC梯形图是顺序扫描的串行工作方式。(2)触点的可用数量不同。硬件继电器中的动作触点数量只是那么有限的几对;而软继电器的触点数量是无限的,可以任意次使用。(3)编程方式不同。在继电器梯形图中是用继电器有限的触点数量,仅考虑各元件之间的动作顺序,适当设置相互制约条件LC梯形图是顺序扫描工作方式,没有并行支路同时动作问题,但要求考虑正确的动作步序,尽量减少程序步数。PLC梯形图编写时主要采用横画法,主要用等效电路和能流方向表示,编写中注意接点的排列顺序、线圈的排列顺序、线圈右侧不允许串有接点以及接点的排列要符合能流规则等。
　　
　　2.7三菱可编程控制器(FX系列)的基本性能
　　运算控制方式:存储程序、反复运算方式;
　　输入输出控制方式:批处理方式;
　　运算处理速度:基本指令0.48μs/指令;应用指令数～数百μ
　　指令数:基本指令20个、步进指令2个、应用指令228个;
　　输入继电器:154点X0～X267;
　　输出继电器:84点Y0～Y267;
　　辅助继点器:M0～M8255;
　　状态继电器:S0～S999;
　　定时器:T0～T255;
　　计数器:C0～C199;
　　数据寄存器:D0～D7999。
　　3可编程控制器的应用
　　我厂使用最多的可编程控制器是日本三菱公司生产的电机可编程控制器(FX系列)和美国A-B公司生产的SLC-5LC。龚嘴水力发电总厂在综合自动化改造时,一方面采用先进的计算机监控系统,用动作灵敏、可靠性高、性能稳定的自动化元件代替原有的可靠性差、测值不准的自动化元件。另一方面用PLC代替原有的水车自动盘、机组油压装置控制盘以及空压机、集水井控制盘等。利用PLC,既能够自成系统独立对相应设备进行监测控制,又能方便地与计算机监控系统进行数据交换,具有测值准确、故障率低、运行稳定等优点,使其在一般情况下能够独立运行,只在PLC发生故障的情况下,才由计算机监控系统对其相应设备进行干预控制。
　　3.1配置与功能
　　3.1.1空压机控制系统
　　(1)配置:
　　三菱可编程控器FX2-80T、4A/D模块、电源、继电器等。
　　电机控制及保护:空气开关、接触器、热保护元件(带缺相保护)。
　　测控元件:压力变送器、电磁阀、电子流量开关、温度开关。
　　(2)功能:
　　系统的测控核心为PLC,它负责所有信息的处理。所有监测开关量送入PLC输入口,变送器将测得的气压电信号送入PLC专用A/D转换模块进行数据处理。PLC按照预置程序完成对空压机系统的自动测量控制,实现空压机的自动启停、供水阀和压力气罐排污阀的自动控制。系统能记录各台空压机的累计运行次数、累计运行时间。
　　3.1.2压油装置控制系统
　　(1)配置:
　　三菱可编程控制器FX2-80T、SGK交流固态电机控制器、压力变送器、压差变送器、液位变送器、组合补气阀B302、压力开关。
　　(2)功能:
　　整套装置完成对压油装置的自动控制,实现对油泵的自动启停及自动补气,维持压力和油位在正常的工作范围内;自动运行时“工作”和“备用”泵自动循环,轮流担任,当“工作”泵故障时,“备用”泵自动顶替。系统依据连续精确测量的油位和补气油位设定值,控制电磁补气阀组进行自动补气,至正常油位后停止补气,并在压油罐油位及回油箱油位异常时,发出相应的故障信号。
　　3.1.3集水井控制系统
　　(1)配置:
　　三菱可编程控器FX2-80T、4A/D模块、电源、继电器等。
　　电机控制:软起动器、空气开关;
　　控制元件:液位变送器、浮子开关、电磁阀(常开式)、热导式流量开关;
　　(2)功能:
　　PLC作为系统的测控核心,首先将液位变送器和浮子开关测得的水位信号进行自检和互检等数据处理。PLC按照预置程序,执行对水泵电机的启停控制,维持集水井中的水位正常并自动完成水泵电机的“工作——备用”状态切换。当水位达到备用水位及高水位时,发出相应信号。系统采用不同测量原理的两种水位测量控制信号,液位变送器和浮子开关轮换担任“主态”工作状态,运行中其中一个担任“主态”出现故障时另一个自动顶替其运行;液位变送器和浮子开关组成的控制测量模式具互检功能。
　　3.1.4变压器冷却器控制系统
　　(1)配置:
　　FX2-80MT可编程控制器、4A/D模块、温度变送器、温度开关、流量开关、压差变送器、电动阀。
　　(2)功能:
　　PLC根据主变负荷和3只温度开关与1只温度传感器送来的4个设定温度值,进行冷却器的启动和停止控制与温度升高的予警和报警;对风冷式变压器冷却器实现对油泵和冷却器的自动启停,维持主变油温在正常的工作范围内;对水冷式变压器冷却器实现冷却器的自动启停,并能对冷却器淤堵进行报警,能自动对冷却器冷却水进行正反向倒换。其运行方式除了按主变油温自动调节外,还自动执行定时逐台循环切换。当冷却器在运行中出现故障,测控装置还能自动进行“工作”“备用”状态的切换;同时,将报警信号上送给电站计算机监控系统。