施耐德Premium系列PLC中定位變量與非定位變量的使用探討

裴紅州　張軍輝

【摘 要】施耐德Premium系列PLC在我國(guó)自動(dòng)化行業(yè)的使用十分廣泛，明確定位變量和非定位變量的使用范圍對(duì)控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。本文通過(guò)對(duì)施耐德Premium系列PLC中定位變量與非定位變量的分析，結(jié)合其在糯扎渡電廠機(jī)組技術(shù)供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，提出了關(guān)于定位變量和非定位變量的使用范圍以供參考。

【關(guān)鍵詞】PLC；定位變量；非定位變量

0.引言

糯扎渡水電站位于云南省思茅縣與瀾滄縣交界處的瀾滄江下游干流上，系瀾滄江中下游河段規(guī)劃八個(gè)梯級(jí)中的第五級(jí)。糯扎渡水電站是瀾滄江上一個(gè)以發(fā)電為主，同時(shí)兼顧防洪、改善下游航運(yùn)、漁業(yè)、旅游和環(huán)保作用并對(duì)下游電站起補(bǔ)償作用的特大型水電工程，水庫(kù)具有多年調(diào)節(jié)能力。

糯扎渡水電站為地下廠房，電站裝機(jī)容量5850MW，裝機(jī)9臺(tái)，單機(jī)容量650MW。電站以500kV電壓等級(jí)接入電力系統(tǒng)，在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用。電站按無(wú)人值班（少人值守）設(shè)計(jì)。

機(jī)組技術(shù)供水中的冷卻水對(duì)電站機(jī)組的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，冷卻水運(yùn)行不正常，會(huì)造成機(jī)組溫度升高，報(bào)警、甚至事故停機(jī)。在機(jī)組運(yùn)行的3個(gè)月內(nèi)，出現(xiàn)3次因機(jī)組技術(shù)供水控制系統(tǒng)參數(shù)丟失導(dǎo)致機(jī)組技術(shù)供水冷卻水中斷。因此，提高控制系統(tǒng)的可靠性刻不容緩。

1.機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)配置及控制要求

1.1系統(tǒng)配置

糯扎渡電廠機(jī)組技術(shù)供水采用單元供水方式，全廠共配置9套機(jī)組技術(shù)供水控制系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組1套，每套設(shè)有2臺(tái)水泵。機(jī)組技術(shù)供水控制系統(tǒng)設(shè)有1塊控制盤和2塊啟動(dòng)盤，每套機(jī)組技術(shù)供水控制系統(tǒng)使用施耐德Premium系列PLC作為核心控制元件。

1.2控制要求

（1）機(jī)組技術(shù)供水采用單元供水方式，設(shè)有水泵供水和頂蓋取水兩種供水方式。

（2）水泵供水設(shè)有兩路，均取自尾水管，兩路取水分別經(jīng)供水泵、自動(dòng)濾水器后向機(jī)組供水。頂蓋取水通過(guò)電動(dòng)三通閥切換實(shí)現(xiàn)向機(jī)組供水或向尾水排水。

（3）頂蓋取水總管上設(shè)有一個(gè)壓力變送器，用于監(jiān)視頂蓋取水壓力，在頂蓋取水管路上設(shè)有安全閥，若出現(xiàn)水壓過(guò)高，安全閥自動(dòng)打開(kāi)排水并報(bào)警。

（4）每臺(tái)機(jī)技術(shù)供水總管上裝有一個(gè)電磁流量計(jì)和一個(gè)壓力變送器，用于監(jiān)視和控制，供水總管上裝有一個(gè)溫度變送器。

（5）流量信號(hào)和壓力信號(hào)、溫度信號(hào)除參與水泵控制和現(xiàn)地顯示。

（6）頂蓋取水方式需在電站機(jī)組投產(chǎn)后進(jìn)行試驗(yàn)，若試驗(yàn)成功，則將頂蓋取水作為主供水方式，另外兩路水泵供水作為備用水源。若頂蓋取水不成功，則兩路水泵供水設(shè)為一主、一備，且互為備用。

（7）冷卻水系統(tǒng)設(shè)有反沖功能，反沖時(shí)現(xiàn)地手動(dòng)、遠(yuǎn)方手動(dòng)或自動(dòng)控制電動(dòng)四通切換閥，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出水的換向。反沖完成后恢復(fù)正向供水。

（8）機(jī)組開(kāi)機(jī)時(shí)，以頂蓋取水作為主供水源時(shí)，開(kāi)機(jī)前確認(rèn)電動(dòng)三通閥位置，若在供水位置，可發(fā)開(kāi)機(jī)指令，根據(jù)冷卻水出水管路上的流量開(kāi)關(guān)是否有水流進(jìn)行判斷，若有水流則繼續(xù)開(kāi)機(jī)流程。以一路水泵供水作為主供水源時(shí)，開(kāi)機(jī)前發(fā)送信號(hào)啟動(dòng)主供水源上的水泵，判斷冷卻水出水管路上的流量傳感器水流信號(hào)再發(fā)開(kāi)機(jī)指令。

（9）當(dāng)以頂蓋取水作為主水源時(shí)，三通閥處于供水位置，若供水總管上的壓力變送器發(fā)出壓力過(guò)低信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)水泵供水方式的一路水泵并報(bào)警，同時(shí)將頂蓋取水管路上的三通切換閥自動(dòng)切換至排水位置。當(dāng)以一路水泵供水作為主水源時(shí)，若供水總管上的壓力變送器發(fā)出壓力過(guò)低信號(hào)時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)備用水泵供水管路上的水泵并報(bào)警，三通閥處于排水位置。

（10）機(jī)組停機(jī)時(shí)，先發(fā)停機(jī)指令，機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)后再自動(dòng)關(guān)閉開(kāi)啟的水泵，從而切斷機(jī)組技術(shù)供水。頂蓋取水方式時(shí)，無(wú)閥門啟閉操作。

2.PLC硬件配置及重要控制邏輯

2.1硬件配置

2.2重要控制邏輯

定位變量：DI[43]（%M43）三通閥遠(yuǎn)控方式

定位變量：DI[50]（%M50）導(dǎo)葉空載態(tài)以下

定位變量：DI[58]（%M58）頂蓋取水方式

定位變量：DI[59]（%M59）水泵供水方式

非定位變量：KJL：開(kāi)機(jī)令

非定位變量：TJL：停機(jī)令

非定位變量：Start_Pump_Num：系統(tǒng)需要啟動(dòng)水泵臺(tái)數(shù)

非定位變量：Pump_Running_Num：當(dāng)前運(yùn)行水泵臺(tái)數(shù)

非定位變量：Start_Pump：?jiǎn)?dòng)水泵流程

非定位變量：Stop_Pump：停止水泵流程

3.原因分析

3.1故障前技術(shù)供水運(yùn)行方式

1號(hào)供水泵控制方式在“自動(dòng)”位，2號(hào)水泵控制方式在“自動(dòng)”位，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)令，啟動(dòng)開(kāi)機(jī)流程，流程啟動(dòng)機(jī)組技術(shù)供水。

3.2故障現(xiàn)象

現(xiàn)場(chǎng) 2號(hào)供水泵運(yùn)行時(shí)間為5天，達(dá)到時(shí)間切換條件，機(jī)組技術(shù)供水控制系統(tǒng)停止2號(hào)供水泵，延時(shí)5s啟動(dòng) 1號(hào)供水泵。2號(hào)供水泵正常停止，1號(hào)供水泵未自動(dòng)啟動(dòng)，1、2號(hào)供水泵切換失敗。

3.3原因分析

（A）運(yùn)行人員現(xiàn)地檢查未發(fā)現(xiàn)異常報(bào)警，隨后點(diǎn)擊觸摸屏“手動(dòng)啟泵”軟按鈕，1號(hào)泵未自動(dòng)運(yùn)行，手動(dòng)啟動(dòng) 1 號(hào)泵運(yùn)行正常。

結(jié)論：手動(dòng)啟動(dòng)1號(hào)供水泵硬回路正常。

（B）使用調(diào)試機(jī)連接控制系統(tǒng)PLC，通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表監(jiān)視非定位變量Start_Pump_Num，參數(shù)為0。

結(jié)論：Start_Pump_Num參數(shù)丟失（機(jī)組技術(shù)供水控制系統(tǒng)未接到停止命令之前，該參數(shù)應(yīng)保持為1）。

（C）查閱施耐德Unity pro編程手冊(cè)，確認(rèn)定位變量與非定位變量使用注意事項(xiàng)。

結(jié)論：非定位變量，不帶硬件地址的標(biāo)簽名稱，不能周期設(shè)定，適合存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)值或邏輯運(yùn)算的中間結(jié)果，如果在項(xiàng)目中需要周期設(shè)定變量，使用定位變量；定位變量，帶硬件地址的標(biāo)簽名稱 （靜態(tài) RAM），適合存儲(chǔ)重要參數(shù)。

3.4結(jié)論

在未發(fā)停機(jī)令的工況下，系統(tǒng)需要啟動(dòng)水泵臺(tái)數(shù)Start_Pump_Num須長(zhǎng)期保持為1，實(shí)際值為0，參數(shù)丟失，且程序中Start_Pump_Num為非定位變量。根據(jù)施耐德Unity pro編程手冊(cè)中關(guān)于定位變量與非定位變量使用注意事項(xiàng)，將Start_Pump_Num由非定位變量改為定位變量，即對(duì)該參數(shù)明確地址。

4.整改措施

通過(guò)查看程序中未使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，確定對(duì)Start_Pump_Num賦予地址為%MW200，數(shù)據(jù)類型：INT。

5.結(jié)束語(yǔ)

糯扎渡電廠機(jī)組技術(shù)供水控制程序自2012年10月20日改造、調(diào)試完畢，正式投入使用近一年來(lái)，機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，未發(fā)生因參數(shù)丟失導(dǎo)致1、2號(hào)供水泵自動(dòng)切換失敗而影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的不安全事件。真正找到了導(dǎo)致該系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的根本原因，提高了水輪發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行系數(shù)。同時(shí)，也真正掌握了施耐德Premium系列PLC中定位變量與非定位變量的使用范圍，為降低廣大施耐德Premium系列PLC用戶安全風(fēng)險(xiǎn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]UnityPremium&Atrium;硬件參考手冊(cè).

[2]UnityPro編程手冊(cè).