西门子6ES7332-5HF00-0AB0型号参数

3.1 控制系统基本原理
该系统主要由硬件和控制软件两部分组成，其中硬件部分包含可编程控制器（本方案PLC选用三菱公司的FX2N-80MT）及其配套的A/D模块、通讯模块、接力器行程测量组件（选用磁感应高精度、高速脉冲输出）、信号功率放大板、液压比例阀、电源、操作开关、按钮以及信号灯等组成；其系统硬件构成如图一所示。软件由三菱公司配套可在bbbbbbS下编程的FXGP-WIN-C开发而得。系统的基本控制策略如下：整个系统可视为以位移量偏差为负反馈的闭环电液随动系统，在多只接力器不同步的情况下，以其中一只为基准，在给定的启、闭规律基础上按经典PI控制算法，产生控制量作用到液压比例阀上，液压比例阀控制油流量大小校正发生的不同步的偏差以保证各油缸的同步运行3.2各部分工作元器件特性
3.2.1 控制运算部件PLC及其各功能模块
PLC（FX2N-80MT）是整个系统的核心控制部件，其丰富齐备的控制运算指令、优越的性能、现场编程调试的方便已成为实现各种控制的现场级设备。其主要性能指标有：运算速度：　0.08uS/步(基本指令)，　1.52uS—数100uS(应用指令)；用户程序内存容量：16K，系统程序内存容量：8K；应用指令：128种　298个；输入口：5组每组8个，其中高速记数口8个（X000—X007）；响应速度：8个点合计小于等于20KHZ，自带电源容量：24V600mA；输入电源：AC/DC170V—250V。各功能模块：1）模数转换模块FX2N-4AD：用于接收压力传感器输出的4-20mA电流信号，将其变为PLC程序可用的0-1000的十进制数。其性能指标如下：功耗：DC5V30mA，模拟量输入范围：电压DC-10V--+10V大-15V--+15V（输入阻抗200K），电流DC-20mA--+20mA大-32mA—+32mA（输入阻抗250），；输出数字范围：-2047--+2047；分辨率：电压5mV，电流20uA；线性度：±1％F.S，采样速度：普通通道15mS，高速通道：6mS；3）数模转换模块FX2N-2DA：将PLC运算得到的控制量数值转化为电压信号输入到比例阀放大板控制液压比例阀。其性能指标如下：DC5V30mA,数值输入范围：-2047—　+2047；模拟量电压输出：　-10V—　+10V，线性度：±1％F.S，分辨率：电压5mV（10V×1/2000），转化速度：普通通道18mS，高速通道：3.5mS；
3.2.2 测量部件：位移传感器
选用美国MTS　Temposonics　III(PB/PH)非接触式位移传感器
原理：由询问信号的电流脉冲所产生的磁场（沿波导管运行）与位置磁铁产生的磁场相交产生一个应变脉冲信号，然后计算这个信号被探测所需的时间周期，便能换算出准确的位置。
性能及指标：分辨率：2um；响应速度：比其他测量方式：快4到20倍；提供网络数字输出SSI　　CANBUS　　PROFIBUS　　DEVICENET　；符合欧洲CE规格。
3.2.3 执行部件:比例阀（包括放大板）
此环节是电气控制信号与机械液压系统连接的关键部分，直接影响到控制系统性能的发挥，所以选用德国REXROTH的VT5005带阀芯位置反馈的自动式比例方向控制阀，其放大电路技术数据如下：电源电压DC24V，功率50VA，控制电压±9V，大输出电流：2.2A。
3.2.4 操作显示终端
本系统选用三菱的GOT940触摸操作显示终端，其画面可通过配套的GT-DESIGE软件制作并通过专用通讯电缆AC30R-9SS与PC机连接进行数据传送及调试。安装此显示终端可丰富人机界面，同时监视多个参数，对即时分析筒阀开启、关闭的运行状态提供方便。
3.3 控制策略
利用三菱PLC丰富的指令编制控制程序，对于现场调试及不断完善、优化控制程序具有重大意义。整个控制程序的流程框图如图三所示。
3.3.1 具有启闭运动规律的调节给定量
圆形筒阀在启闭过程中，根据其安装结构及位置可知：在运动到全行程的中间段时，各缸允许发生的偏差小，为了保证液压调节系统的调节品质，可将给定量降低，放慢筒阀运行速度。在动水关闭过程中，为了控制蜗壳水压上升率，筒阀关闭速度可分段进行设置。其他启闭规律可在筒阀的运行实践中总结得到，通过编制具有启闭运动规律的调节给定量实现。
3.3.2 基准缸判断
把每一次开关动作完成后的慢及行程小的一缸作为下一次筒阀启闭运行的基准缸，因为此缸响应调节量的能力弱，让它只接收固定的给定输出，调节其它缸的输出量以适应基准缸。
3.3.3 油压参与调节
当某缸油压上升速率超过设定值，说明此油缸侧运动受卡阻，此时应降低基准缸的给定值，使系统调节变得更加平缓，顺利完成启闭操作。
3.3.4 保护及信号设置
油缸油压或四油缸油压之间的差值超过某一整定值油压保护动作；链条张力过载保护通过行程开关接点进行调整；全开、全关极限位置也是在相应位置安装行程开关实现。为了防止油路系统的油垂效应，在临近全开、全关位置时减小比例阀开度，并延时返回开启和关闭中间继电器。现场控制柜装设有以下信号：全开、全关、中间位置、1#-6#链条张力过载。
3.3.5 相关参数显示
因为现场控制柜安装了操作显示终端，通过PLC算术指令的运算可以得到多个有关筒阀运行的参数并在一个画面内显示，如各缸的行程、各缸比例阀阀芯位置反馈电压、比例阀阀芯位置（占各阀全开的百分比）、油压、运行速度、筒阀下滑、每次开关经历时间以及各个故障信号、全开全关信号、中间位置信号、下滑信号以及各缸油压、控制量、比例阀开度与位移的关系曲线等1、应用背景
主变压器是水电厂三大设备之一，其主要功能是改变电压等级、输送交流电能。由于结构和工作原理方面的原因，变压器运行时不可避免会产生铁损、铜损，并转化为热量令变压器温度升高。
过高的温度使变压器工作能力和效率降低、绝缘老化、使用寿命降低。因此，变压器冷却装置的可靠运行对于变压器的正常工作异常重要，如我公司《运行规程》规定：变压器带负荷过程中，如全部冷却器失去电源，允许继续运行20min，但长时间不得超过1 h(视油温而定)。我公司共有4台主变，容量90-150MVA不等，#2、#3、#4主变冷却器均为强迫油循环风冷却方式。冷却器原自动控制回路主要由常规继电器组成，运行维护中主要存在如下问题：设备残旧，绝缘低，回路元件数量多、接线复杂、通用性差，故障率高等，同时由于使用年限已久，备品备件缺乏，有的回路还存在寄生现象，给检修维护工作造成一定困难，也不能满足公司运行“少人值守”的需要。
因此，公司相关部门对主变冷却器的控制回路提出了技术改进方案，新回路主要采用新型的自带编程器的微型可编程控制器(PLC)替代大部分继电器，使控制线路具有简单可靠、适应性强和功能丰富等特点。下面以#2主变冷却器控制回路改造为例说明可编程控制器的应用。
2、冷却器起停控制、运行监视功能实现
2.1 冷却器自动控制目标
规程规定各种运行状态下须投入冷却器组数见表1。

表1 规程规定各种运行状态下须投入冷却器组数

注：1)根据主变冷却器处于空载或带负荷状态投入位于“工作位置”的冷却器组；
2)当主变油温达到整定值(55℃)或负荷电流大于70％则再投入位于“辅助位置”的冷却器组；
3)当处于“工作位置”或“辅助位置”的冷却器组出现故障不能正常运行时，投入位于“备用位置”的冷却器组。

2.2 冷却器工作状态
#2主变冷却器共8组，分为以下4种状态运行：
状态1：空载1、2组；负载l、2、3、4、5、6组；辅助7组；备用8组
状态2：空载3、4组；负载3、4、5、6、7、8组；辅助1组；备用2组
状态3：空载5、6组；负载5、6、7、8、l、2组；辅助3组；备用4组
状态4：空载7、8组；负载7、8、1、2、3、4组；辅助5组；备用6组
4种状态问的切换每15天一次，由“定时切换”或“人工设定”实现。处于“人工设定”时，由运行人员在触摸屏设定分配冷却器组处于何种状态；当处于“定时切换”方式时，由可编程控制器流程内设定实现自动切换。
2.3 框图
可编程控制器流程的合理设计是回路的正常工作和稳定运行的关键因素。根据冷却器工作特性和控制目标

3、运行维护
因流程设计合理简捷，#2主变冷却器控制回路投运后，运行稳定可靠，同时，可编程控制器与触摸屏配合使用，人机界面友好，使日常维护工作变得简单而方便。示例如下。
3.1 接点更改
如#2主变22o2开关辅助接点原来取用的是闭接点，在改为开接点后，只需修改一下PLC流程。
3.2 消除主变温度临界时的影响
因流程内设置冷却器组的起停与主变温度有关，运行中发现，当主变温度表温度在冷却器启动值上下跳动，即处于临界状态时，会导致冷却器瞬间起、停，极容易造成电机损坏，针对这一现象，我们在PLC流程中设了一个延时回路，问题马上得到解决。
3.3 实现“定时切换”功能
改造前，冷却器投入组数等运行方式由运行人员人工定期切换，既繁琐又不方便(主变平台与运行值班室相距较远)，现在在PLC流程内部设置即可实现自动“定时切换”，同时周期可任意选择，简单方便，减少了运行人员工作量。
3.4 外部回路异常时的报警功能
由于PLC具有极高的可靠性，因此PLC控制回路中绝大部分的故障不是来自PLC本身，而是由于外部元件故障引起的，例如常见的按钮或继电器触点的熔焊及氧化造成回路短路或开路故障；操作保险熔断使控制回路失电；热元件动作等，PLC一旦自动检测到元件故障，不仅具有报警功能，而且通过触摸屏能立即显示故障状况，使维护人员能迅速判断出故障原因。
4、结束语
#2主变冷却器回路投运后3年多的运行结果表明，以微型可编程控制器为核心的冷却器控制回路能够满足电厂主变冷却器自动控制要求，并且具有先进、可靠、控制性能好等优点。我公司在#2主变冷却器控制回路可靠运行后，又相继完成了#3、#4主变冷却器控制回路的改造，极大地提高了劳动生产率，有效地解决了生产中的很多问题：如减少了生产过程中冷却器的突发故障，缩短了生产准备时间和抢修时间，减少了维护人员的劳动强度等，推进了我发电公司设备管理现代化发展进程，是运行实行“无人值班”(少人值守)的可靠保障