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基于PLC的双挑式水电机组控制系统设计

作　者: 刘克恒
导　师: 吴学礼；许辉
学　校: 河北科技大学
专　业: 机械工程
关键词: 监控系统 PLC 双挑式机组触摸屏
分类号: TV736
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

水电站监控系统是当代水电站实现综合自动化的基础,是实现水电站无人值班(或少人值守)的前提条件。随着当代计算机技术和电子技术的日益成熟和迅速发展,性能先进且运行稳定可靠的水电站监控系统得到了广泛的应用。对于小水电站既要提高其运行的自动化程度又要减少投资,是小型水电站建设的一个重要原则。而采用PLC是水电厂计算机监控的一个重要组成部分,是适用于工业现场的控制设备,是水电厂计算机监控系统的核心元件,其性能好坏直接决定了整个监控系统工作性能的优劣。本课题是以某小水电站为研究对象,详尽的介绍了电站的监控系统的设计和组成。论文分析了我国小水电站监控技术发展的过程。根据电站的具体参数进行了机组的选型和调速系统的构造,基于节约投资和“新技术、新设备”的精神选用了双挑式机组,调速设备选用全数字可编程力矩电机调速器。阐述了水电监控系统的设计要求,分析了适用于小水电站的监控系统的结构并确定了该电站的监控结构,随之进行该系统的整体设计,即控制结构的选择、现地控制单元各功能模块的实现等。第四章阐述PLC的软件设计,系统采用技术成熟的三菱FX2N系列PLC作为控制器,来完成水轮机组的启动、停止、调节等功能。第五章是触摸屏画面的制作过程,设计了水轮发电机组操作流程的人机界面。最后客观地评价本系统各方面的性能和不足,并对未来的发展前景进行了展望。目前本控制系统已成功投入运行,实际运行的监测数据证明了本系统能够满足预定的应用需求,达到了预期效果。该系统性能优越,己使电站赢得了很大的经济效益,并实现了真正的“无人值班、少人值守”。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 水电行业发展概况  10-12
    1.1.1 课题的科学意义和应用前景  10
    1.1.2 国内外研究现状及发展趋势  10-12
  1.2 小水电站监控系统发展概况  12-13
    1.2.1 水电站监控系统现状  12
    1.2.2 小水电站监控系统的采用情况  12-13
  1.3 可编程控制器技术的现状和发展趋势  13-14
    1.3.1 可编程控制器的主要特点  13-14
  1.4 本论文研究的背景和研究意义  14-15
  1.5 本文研究的内容  15-17
第2章水利发电系统原理与配置  17-30
  2.1 水利发电过程  17-19
    2.1.1 水力发电厂的特点  17
    2.1.2 水力发电厂的基本型式  17-18
    2.1.3 水力发电厂的构成  18-19
  2.2 水电站基本情况  19-22
    2.2.1 工程概况  19
    2.2.2 机组方案选择  19-22
  2.3 双挑机组协调方案确定  22-25
    2.3.1 两台机组协调  23
    2.3.2 本次研究机组改进内容  23-24
    2.3.3 机组的效率分析  24
    2.3.4 投资分析  24-25
  2.4 调速器的选择  25-28
    2.4.1 主要技术指标及参数整定范围  25-26
    2.4.2 电气部分  26-28
  2.5 本章小结  28-30
第3章小水电自动控制系统部分环节的设计与实现  30-39
  3.1 水电站监控系统的设计要求  30
  3.2 控制系统设计  30-33
    3.2.1 监控系统结构设计  30-31
    3.2.2 上层集中控制层的功能  31-32
    3.2.3 现地控制保护层的功能  32-33
  3.3 控制系统硬件选型  33-38
    3.3.1 可编程序控制器PLC  33-34
    3.3.2 微机调速器  34
    3.3.3 转速信号单元  34-35
    3.3.4 微机励磁装置  35
    3.3.5 温度巡检仪  35
    3.3.6 自动准同期装置  35-36
    3.3.7 各保护及测控单元  36-37
    3.3.8 触摸式图形终端选择  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章软件设计  39-51
  4.1 PLC编程软件  39-40
    4.1.1 GX DEVELOPER编程语言简介  40
    4.1.2 PLC信号采集处理的实现  40
  4.2 PLC应用系统设计流程  40-41
  4.3 软件设计  41-49
    4.3.1 开机模块  41-44
    4.3.2 停机模块  44-46
    4.3.3 画面显示模块  46-47
    4.3.4 A/D采样模块  47-48
    4.3.5 清除事故数据  48
    4.3.6 定值切换问题  48-49
  4.4 地址分配  49-50
  4.5 本章小结  50-51
第5章人机接口的设计  51-62
  5.1 人机接口简介  51
    5.1.1 丰富的画面显示功能  51
    5.1.2 监视功能  51
    5.1.3 数据采样与报警功能  51
  5.2 人机界面在系统中的地位  51
  5.3 人机界面的功能要求  51-53
  5.4 人机接口界面设计  53-61
    5.4.1 监控主画面的设计  53-54
    5.4.2 机组控制功能的实现  54-61
  5.5 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-67
攻读硕士期间所发表的论文  67-68
致谢  68-69
个人简历  69

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