摘要：PLC作为一种成熟的微型控制设备，具有体积小巧、编程
灵活、运算速度快、抗干扰能力强等特点，在水电站控制系统中有着广泛应用。随着水电站中各类电气设备数量和种类的增加，对计算机监控系统和PLC控制系统提出了更高的要求。很多水电站的计算机监控系统和PLC控制系统由于长时间没有得到更新、升级，已经不能满足当前水电站高效运行需求，必须要与时俱进的进行技术改造。本文首先概述了水电站监控系统的功能和技改原则，随后就具体的改造方案展开了简要分析。
关键词：水电站；监控系统；PLC；技术改造
引言：计算机技术的更新换代速度较快，以计算机技术为基础的水电站监控系统和PLC控制系统，也需要同步的进行技术改造和系统升级，从而更好的满足当前水电站的管理和运行需要。考虑到整个水电站中计算机监控系统和PLC控制系统的覆盖范围广、涉及设备多，必须要制定一套可行的技术改造方案，一来是确保技改工作能够按部就班的开展，在尽可能短的时间内完成改造任务，二来是控制技改成本，维护水电站的经济效益。
一、水电站计算机监控系统的功能
为了全面、动态的掌握水电站各电气设备的实时运行工况，同时也是为了保障整个系统能够有条不紊的高效运转，需要建立计算机监控系统。该系统的核心功能包括前端数据的收集、处理与反馈等。利用各种功能性的传感器，如温度、湿度、速度传感器，将收集到的数据及时传递到控制中心，由PLC进行分析并做出相应的控制指令；监测各电气设备运行工况，实现故障自动报警和应急处理，确保整个系统的安全运行；根据系统内部程序，自动完成整个系统的管理和调节，减轻人工管理工作压力，并且提高了系统整体响应速度，确保了水电站整体系统的协调运行。
二、水电站计算机监控系统和PLC技改的原则
1、协调性原则
水电站的整个监控系统覆盖范围广，包含的电气设备多，不可能一次性完成改造。对现有的系统进行技术改造时，必须要考虑到新旧设备之间的兼容性和协调性，在不影响水电站全部或部分功能的前提下，完成技术改造。因此，计算机监控系统和PLC的技术改造，在新系统、新设备的选择上，必须要严格遵循国家或行业制定的标准规范，注重系统整体协调，实现新旧技术的平滑过渡和前后衔接。
2、稳定性原则
影响水电站计算机监控系统和PLC控制系统正常运行的因素较多，例如电气设备自身的故障问题或老化问题，还有就是外部工作环境带来的负面影响等。在进行技术改造过程中，应当有意识的提高系统的运行稳定性。例如在PLC的选择上，要选择供应商最新推出的PLC产品，在抗干扰能力、系统兼容能力等方面具有更加显著的优势。在完成技术改造后，水电站计算机监控系统和PLC也能够在更加复杂的环境下实现顺利运行。
3、经济性原则
水电站计算机监控系统和PLC技改是一项长期性、动态性的工作，需要随着技术的发展不断的对旧技术、老设备进行更新和替换，因此在技改过程中还要坚持经济性原则，减轻水电站的经济压力。例如，在技术改造中拆卸下来的显示屏、传感器等，如果还能够正常工作，可以继续使用。
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三、水电站计算机监控系统的技改方案
1、更换现地控制单元
在水电站的整个监控系统中，厂级监控系统主要负责对全站电气设备进行统一管理，而现地控制系统则负责具体的功能单元，例如开关站、水轮发电机等。在监控系统技改中，需要根据水电站功能需要，对现地控制单元进行优化。主要包括两方面的改造内容：其一是对机组现地控制单元。保留原有的同期装置、触摸屏、继电器，增加以太网交换机、串口智能通讯装置、多功能电度表、开关电源以及电压变送器。其二是对公用现地控制单元。保留触摸屏、继电器、水位传感器，增加以太网交换机、串口智能通讯装置、开关电源。
2、新增UPS柜和网络柜
安装两台逆变电源，主备用冗余，双交流双直流输入，纯正弦波输出。这两两台设备交替使用，在高负荷运行情况下，如果主逆变电源发生过流或过压等故障，则PLC控制系统自动切换至备用逆变电源上，保证了整个监控系统仍然能够正常发挥监控和调节作用。除了根据系统运行要求新增UPS电源柜外，还需要在电气系统中安装一台以太网交换机，配6个光口、6个电口以及GPS对时系统。方便同步接收PLC控制指令和上传监控信息。
3、更换工作站
中控室上位机监控系统配两台操作员工作站和一台工程师站，操作系统采用Windows Severs 2003，计算机监控系统软件则采用北京中水科水电科技开发公司开发的H9000 V4.0系统。在技改之前，操作员站和工程师站分别控制一台或多台现地LCU柜，并且相互之间的控制对象并不重叠。但是更换工作站后，在控制系统和现地LCU之间增加了一台交换机，这样操作员站和工程师站可以借助于交换机实现对全部现地LCU的监控和管理，提高了监控效率。
四、水电站PLC控制系统的技改方案
1、PLC的基本配置
（1）它将一个新的高速的PCI背板与现有90-30系列Smart串行通讯总线相结合，每个槽均可支持新型RX3i及现有90-30系列输入输出模块。这样当有系统升级或更新需求后，技术人员可以通过这一模块直接将更新程序输入进去，完成在线升级。（2） PCI总线的性能是高速串行通讯总线的25倍，更快的背板通讯速度能够使数据更为有效地在输入/输出与处理器之间传输。（3）支持I/O模块、通讯模块、CPU和电源模块的热插拔，在进行技术改造时，可以在更短时间内完成系统更新，提高了技术改造的效率，缩短了停机时间。
2、技术改造过程
为了保证技改之后新旧系统仍然能够保持良好的兼容性，要求技改方案中所用的电气设备，必须与原设备属于同一厂家。基本流程为：首先，将机组单元拆下，更换为新的机组设备。将原来的一些功能性设备逐步替换为新型替代设备。在替换后，还要注意进行局部检查，通电后检查各设备是否正常运行，并且在技术改造完成后进行调试，确保监控系统的各项功能可以正常使用。对于PLC的技术改造，大体流程上与监控系统改造一致，如果需要连通内部程序一块进行更新，则可以将新程序直接导入新PLC中。如果继续使用原来的程序，则需要先将程序导出，在计算机中暂存。将新PLC安装完毕后，再将程序重新录入。这种技术改造可以将对原水电站系统的停机影响降到最低，维护了水电站的经济效益。
五、技改效果及经验总结
（1）监控系统改造后，简化了原来的系统结构，提高了前端监控数据传输速率和控制指令的下达速率，整个监控系统的运行速度显著加快。更换了新的电源，电源输出电流更加平缓，在保障监控系统稳定运行方面也有一定帮助。（2）PLC改造后，硬件配置提升，程序相应速度加快，且环境适应能力更强。PLC控制系统可以和计算机监控系统进行平滑连接，具有较好的兼容性。（3）为了减少对水电站的负面影响，本次技术改造选择在枯水期进行。对于技术改造中需要替换的电气设备，应当尽量选择同一厂家、同一品牌，提高系统兼容性。
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论文作者:杨四红 童丽辉
论文发表刊物:《科技新时代》2019年4期
论文发表时间:2019/6/19
标签：水电站论文; 监控系统论文; 技术改造论文; 技改论文; 现地论文; 系统论文; 计算机论文; 《科技新时代》2019年4期论文;