摘要：PLC通讯技术的科学性和先进性使其广泛应用于多种行业领域中，也科学应用于水电厂的自动化监控系统中。水电厂监控系统设计有多种功能，如数据采集功能、通信功能、计时控制功能、数据处理与逻辑控制功能等，因此PLC通讯技术在水电厂监控系统中有着重要的作用。本文通过一个实际案例分析PLC通讯技术在水电厂监控系统中的科学应用。
关键词：PLC；监控系统；应用
1 水电厂监控系统概述
1.1 监控系统对水电厂的意义
水电厂有较多的组成部分，监控系统也是其中之一，发挥着重要的作用。监控系统是水电厂综合自动化系统中的重要环节。监控系统主要监督控制与管理发电机设备、水轮机设备、励磁系统、调速器设备等，使用计算机的远程操作控制技术进行水轮发电机的运行。
1.2 结构及功能
1.2.1 基本结构
水电厂监控系统的科学设计，主要是全分布开放结构模式设计，监控系统主要任务设计是对实现水电厂全范围集中监控工作的电站控制系统和现地控制单元进行科学的管理与控制。电站控制系统被称为主控级，现地控制单元简称为LCU，PLC是构成现地控制单元的重要基础。电站控制系统和现地控制单元的组成成分有着不同类型的层次结构，但其组成都主要包括软硬件体系和软件控制，主控级能对现地控制单元的实时情况进行监督控制。水电厂监控系统的内部通信结构常用双光纤设计、全分散开放形式的总线网络结构，每个主控级设备与所有的控制单元都设计有独立完整的数据库，可便于主控级设备与控制单元的相互之间的访问。
1.2.2水电厂监控系统的主要功能
目前水电厂监控系统设计的主要功能有：有效信息数据的分析采集功能、对水电厂的安全进行全范围的监视功能、科学化的数据运算与处理功能、调控机械设备的运行、预警报警功能、数据传输与通信功能、软件设计与开放功能以及监控系统的自我诊断功能等。
2水电厂监控系统的现地控制单元
对水电厂监控系统的现地控制单元的分析，主要有：
1）结构
水电厂监控系统采用的现地控制单元的结构组成主要有交流电量检测采集装置设备、触摸屏装置、温度巡查检测装置设备、转动速度测量装置设备、PLC、微机自动准同期装置设备等。
2）硬件配置
现地控制系统主要由两部分硬件配置组成：PLC和远程I/O模块。
（1）PLC：PLC在内部结构配置了CPU运行模块和远程I/O模块，其中主要有电源控制模块、I/O模块、热备模块和以太网模块；
（2）远程I/O模块：远程I/O模块的内部设计无CPU模块，主要有数据信息采集远程I/O模块、顺序控制远程I/O模块、电源控制模块、RPA模块。数据信息采集远程I/O模块的功能设计是接收现场目标数据采集器传输来的数据模拟量，并对数据进行相应的模数转换与分析计算；顺序控制远程I/O模块的功能是接收来自现地执行元件的开关量指令信号，把指令信息传递到现地控制单元，并执行相应的开关量指令；RPA 模块主要是建立与远程 I/O 模块的网络连接作用。
3）PLC 的硬件配置
水电厂监控系统PLC的硬件配置主要包括电源控制模块、CPU模块、I/O 模块以及模拟量模块。
（1）电源模块：水电厂监控系统在运行中主要应用的是24伏的直流电源；
（2）CPU模块：在水电厂监控系统应用的 CPU模块上配置了RS485和MB+通讯接口，MB+通讯接口的应用是为进行设备与现地控制单元的信号通讯及水电厂现场计算机设备之间的通讯接口，而且能进行PLC通讯的现场检查维修与调节。
（3）I/O 模块：此模块的应用主要功能是为PLC传送相应开关量的指令信号并且执行指令要求，为外围提供指令信号执行回路；
（4）模拟量模块：对数据信息进行对应的模数转换，再把转换好的逻辑计算信息与数据信号显示传输到PLC等。
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3 PLC在水电厂监控系统中的科学应用
前文简要分析监控系统的现地控制单元，可知PLC有着重要的作用。现以PLC在水电厂溢洪门监控系统中的作用进行例证和简要分析。水电厂应用的溢洪门监控系统利用的是计算机监管控制模式，以此进行闸门与水电厂计算机监控系统、水位测量情报系统、水务管理系统等的远程控制。
3.1 系统概述
水电厂溢洪门监控系统设计为开放性分层分布的系统结构，此种类型的结构系统有着较大的优点，若是结构中某部分发生了故障问题，对整个监控系统和其他装置设备的运行不会产生影响。此监控系统有如下特点：
1）各部件装置是整体性能和独立性能科学结合与应用的工作模式。
2）应用全分布全开放形式的系统设计，有利于系统功能和系统硬件的扩充，还能对一些资源起到保护作用。
3）系统实时监控性能良好，抗干扰性能较强。
4）人机接口的设计较为友好，操作控制较为简单。
3.2 系统组成
水电厂溢洪门监控系统是应用计算机技术的监控系统类型，其组成部分主要是主控级与现地控制单元。
3.3 系统功能
1）主控计算机
监控系统主控计算机的主要应用功能是负责系统运行信息档案的管理、系统故障信号及其相应处理、整理生成和存储各种类型的系统运行报表等。
2）溢洪门现地控制单元
水电厂监控系统的溢洪门现地控制单元的应用功能，主要是监控所有闸门的实时运行情况，并采集相应的信号和数据信息，进行科学的控制与调节。
3）溢洪门现地控制箱
就当前而言，水电厂监控系统对现地控制箱的控制与操作与PLC是相独立的，因而能对闸门进行直接的控制操作。此外，闸门的现地控制箱在其内部设计有“现地”开关和“远方”开关，科学的控制功能分布，能有效保证各系统的节点负荷率达到相应的设计要求。
3.4 PLC在此案例中的突出特点分析
在此案例中，重视监控系统设计的合理性与先进性，主要部件应用的是西门子PLC，且有如下应用特点：
1）溢洪门控制系统的现地控制单元选取的是某S7-400H系列的PLC，这种类型的PLC能提升系统的稳定性和可靠性能。具体表现在：一是现地控制单元内的PLC有着两个CPU模块、两个电源控制模块、两个通讯功能模块的配置，能有效确保监控系统的稳定运行且可靠安全；二是系统设备有着两个网络特性，能有效确保系统的网络通信畅通；三是有两个开关电源的设计，若是某个开关电源出现了故障问题，另一个开关电源也能正常运行提供电源，保证监控系统的正常运行。
2）系统选用的元器件、零部件的质量性能较好，且有着良好的通用性能。系统现地控制箱采用独立运行的PLC，有着远方操作监督控制功能和现地操作监督控制功能，能对整个水电厂的开启关闭操作进行单机控制、整体性控制及选孔控制。
4 结论
综合上述研究分析，PLC通讯技术在水电厂监控系统中发挥着重要的作用。PLC通讯技术的科学应用使水电厂监控系统更加安全可靠，且更加先进。因此，对PLC通讯在水电厂监控系统的应用需要进行更深入的研究探讨，使水电厂监控系统的功能设计更加完善。
参考文献
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作者简介
莫允好（1984-08），男，汉族，籍贯：广东省肇庆市，当前职务：骨干电气技术员，当前职称：电气助理工程师，学历：本科，研究方向：电气工程及其自动化。
论文作者:莫允好
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/24
标签：水电厂论文; 监控系统论文; 现地论文; 模块论文; 功能论文; 单元论文; 洪门论文; 《电力设备》2019年第5期论文;