CN108827396A - 一种基于plc技术的水力机组状态在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，包括：传感器：用于检测水力机组状态信息并转换为状态信号传输到PLC高速模拟量采集模块；PLC高速模拟量采集模块：用于接收所述传感器传输的状态信号并处理为状态数据发送给PLC控制器；PLC控制器：用于接收PLC高速模拟量模块发送的数据并按照预设程序处理后进行数据缓存，还用于将缓存的数据传输给分析计算机；分析计算机：内置水力机组状态在线监测软件，用于接收PLC控制器发送的数据并通过状态在线监测软件对数据进行监测呈现并存入数据库。本发明解决了水力机组状态在线监测系统的兼容性、开放性和分布性等技术问题，同时极大地提高了可靠性和稳定性，并实现机组振动事故的停机保护功能。
Description
技术领域
本发明涉及水电站水力机组在线监测技术领域，具体涉及一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统。
背景技术
可编程控制器，简称PLC，是一种数字运算操作的电子系统，专门为工业环境下的工业控制应用而设计，它采用可编制程序的存储器，用来执行存储逻辑运算、顺序控制、计数和算术运算等操作指令，可编程控制器是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置具有非常高的可靠性，兼容性和通用性高，具有易于扩展，维护简单，使用方便的优势。
现有的水电站水力机组状态在线监测系统采用工业控制计算机，同时采用商用总线结构和大主板，本质上就是一套通用计算机，需要单独配置传感器的供电和传感器信号调理等外部电路模块，其可靠性、兼容性、通用性和可扩展性与PLC相比存在巨大差距，同时，受制于不同厂家开发的系统硬件和软件的相互不兼容，使得系统维护、数据共享变得极为困难。因此，设计出一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统具有非常重要的意义。
发明内容
本发明提供一种基于PLC的水力机组状态监测分析系统，通过设置PLC控制器和与PLC控制器连接的PLC高速模拟量采集模块和分析计算机，工作过程中，PLC高速模拟量采集模块对水力机组状态的传感器信号进行采集和处理，并发送给PLC控制器，PLC控制器对接收到的数据进行缓存并将缓存的数据通过以太网发送给分析计算机，从而可以大大提高水力机组状态监测分析系统的可靠性和工作效率。
一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，包括：
传感器：用于检测水力机组状态信息并转换为状态信号，传输到PLC高速模拟量采集模块；
PLC高速模拟量采集模块：用于接收所述传感器传输的状态信号并将处理后的状态数据发送给PLC控制器；
PLC控制器：用于接收PLC高速模拟量采集模块发送的数据并按照预设程序处理，然后将处理后的数据进行缓存，还用于将缓存的数据传输给分析计算机；
分析计算机：内置有水力机组状态在线监测软件，用于接收PLC控制器发送的数据并通过水力机组状态在线监测软件对数据进行监测呈现并存入数据库。
进一步地，所述传感器与所述PLC高速模拟量采集模块采用信号线直连方式，所述传感器包括但不限于电涡流位移传感器、振动速度传感器、振动加速度传感器、压力脉动传感器、键相信号传感器、发电机空气间隙传感器和发电机磁通密度传感器。
进一步地，所述PLC高速模拟量采集模块支持同步采集，每个采集通道的采集速度不低于16000次/秒；所述PLC高速模拟量采集模块内的A/D转换的分辨率不低于16位。
进一步地，还包括现地存储器，所述PLC控制器将处理后的数据缓存在所述现地存储器中。
进一步地，所述分析计算机布置在局域网、广域网和互联网上。
进一步地，第三方数据中心与所述分析计算机能通过网络共享数据。
进一步地，所述PLC控制器对振动位移波形进行一次微分获得振动速度波形。
进一步地，所述PLC控制器对振动位移波形进行二次微分获得振动加速度波形。
进一步地，所述PLC控制器通过通信从其它系统中获取水力机组的工况数据和/或过程数据。
进一步地，所述PLC控制器通过数字量输出模块可靠实现对水力机组振动事故的停机保护。
进一步地，还包括现地人机交互装置，所述人机交互装置包括触摸屏、触摸屏计算机和智能移动终端。
进一步地，通过测量转子和定子圆度曲线以及转动部分和固定部分的初始相对位置，并实时监测上下导轴承处大轴的绝对摆度，实现间接方式精确监测发电机空气间隙的连续变化过程。
本申请提供一种基于PLC的水力机组状态监测分析系统，通过设置PLC控制器和与PLC控制器连接的PLC高速模拟量采集模块和分析计算机，工作过程中，PLC高速模拟量采集模块对水力机组状态的传感器信号进行采集和处理，并发送给PLC控制器，PLC控制器对接收到的数据进行缓存并将缓存的数据通过以太网发送给分析计算机，从而大大提高水力机组状态监测分析系统的可靠性和工作效率。具体地，本发明提供一种基于PLC的水力机组状态监测分析系统，解决了PLC技术用于水力机组状态在线监测系统的如下关键技术：1、传感器与所述PLC高速模拟量采集模块采用信号线直连方式，传感器与所述PLC高速模拟量采集模块之间不需要信号调理；2、选择高性能的PLC的模拟量高速采集模块用于水力机组状态信号的采集；3、解决高速动态数据数据缓存的关键技术；4、通过PLC运算处理及设置专用的数字量输出模块实现水力机组振动事故的停机保护功能。其工作过程为：传感器与PLC高速模拟量采集模块直接通过信号电缆接入，PLC高速模拟量采集模块对水力机组状态的传感器信号进行采集和处理，并发送给PLC控制器，PLC控制器对接收到的数据进行缓存并将缓存的数据通过以太网发送给分析计算机。本发明解决了水力机组状态在线监测系统兼容性、开放性和分布性的关键技术，同时极大地提高了其可靠性和稳定性，并实现机组振动事故的停机保护功能。
附图说明
图1为实施例提供的系统结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例
如图1所示，本实施例提供一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，包括：
传感器：用于检测水力机组状态信息并转换为状态信号，传输到PLC高速模拟量采集模块；
PLC高速模拟量采集模块：用于接收所述传感器传输的状态信号并将处理后的状态数据发送给PLC控制器；
PLC控制器：用于接收PLC高速模拟量采集模块发送的数据并按照预设程序处理，然后将处理后的数据进行缓存，还用于将缓存的数据传输给人机界面和分析计算机；
分析计算机：内置有水力机组状态在线监测软件，用于接收PLC控制器发送的数据并通过水力机组状态在线监测软件对数据进行监测呈现并存入数据库。
这里需要说明的是，本实施例中，PLC控制器支持以太网开放式编程，PLC控制器通过PLC高速模拟量采集模块采集和处理检测水力机组状态的传感器信号，将采集和处理的数据缓存在存储器中，并通过以太网将存储器中缓存的数据传输至分析计算机，在分析计算机中运行有水力机组状态监测分析软件，从而实现对水力机组状态进行监测和分析，另外，在具体实施本实施例时，支持以太网开放式编程的PLC控制器支持TCP/UDP通信协议，能通过编程实现TCP/UDP通信，以实现高速传输动态数据至所述分析计算机。
还需要说明的是，本实施例中，分析计算机可以是通用计算机、工控机或服务器，分析计算机可以部署在水电站中控室、流域梯调中心、集控中心或通过互联网接入第三方状态监测与故障诊断的专业服务中心，能实现对单台或多台水力机组状态进行监测和分析、故障诊断和预测等数据服务，所述分析计算机能通过互联网为第三方共享原始数据、监测和分析、故障诊断和预测等数据。
具体地，所述传感器与所述PLC高速模拟量采集模块采用信号线直连方式，所述传感器包括但不限于电涡流位移传感器、振动速度传感器、振动加速度传感器、压力脉动传感器、键相信号传感器、发电机空气间隙传感器和发电机磁通密度传感器。
具体地，所述PLC高速模拟量采集模块支持同步采集，每个采集通道的采集速度不低于16000次/秒；所述PLC高速模拟量采集模块内的A/D转换的分辨率不低于16位。
具体地，还包括现地存储器，所述PLC控制器将处理后的数据缓存在所述现地存储器中。
这里需要说明的是，采用现地存储器，可以实现大容量动态数据缓存，并确保与所述分析计算机通信的数据的连续性和完整性，同时，当水力机组振动事故停机保护动作时，记录水力机组振动事故停机保护动作前后的过程数据。
具体地，所述分析计算机布置在局域网、广域网和互联网上。
具体地，第三方数据中心与所述分析计算机能通过网络共享数据。
具体地，所述PLC控制器对振动位移波形进行一次微分获得振动速度波形。
具体地，所述PLC控制器对振动位移波形进行二次微分获得振动加速度波形。
这里需要说明的是，采用一次微分和二次微分的方式求得振动速度和振动加速度，可以满足水力机组振动事故停机保护对实时性和可靠性的要求。
具体地，所述PLC控制器通过通信从其它系统中获取水力机组的工况数据和/或过程数据。
具体地，所述PLC控制器通过数字量输出模块可靠实现对水力机组振动事故的停机保护。
本实施例中，数字量模块可以为数字量输入输出模块。
具体地，还包括现地人机交互装置，所述人机交互装置包括触摸屏、触摸屏计算机和智能移动终端。
具体地，通过测量转子定子圆度曲线以及转动部分和固定部分的初始相对位置，并实时监测上下导轴承处大轴的绝对摆度，实现间接方式精确监测发电机空气间隙的连续变化过程。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，其特征在于，包括：
传感器：用于检测水力机组状态信息并转换为状态信号，传输到PLC高速模拟量采集模块；
PLC高速模拟量采集模块：用于接收所述传感器传输的状态信号并将处理后的状态数据发送给PLC控制器；
PLC控制器：用于接收PLC高速模拟量采集模块发送的数据并按照预设程序处理，然后将处理后的数据进行缓存，还用于将缓存的数据传输给分析计算机；
分析计算机：内置有水力机组状态在线监测软件，用于接收PLC控制器发送的数据并通过水力机组状态在线监测软件对数据进行监测呈现并存入数据库。
2.根据权利要求1所述的一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，其特征在于，所述传感器与所述PLC高速模拟量采集模块采用信号线直连方式，所述传感器包括但不限于电涡流位移传感器、振动速度传感器、振动加速度传感器、压力脉动传感器、键相信号传感器、发电机空气间隙传感器和发电机磁通密度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，其特征在于，所述PLC高速模拟量采集模块支持同步采集，每个采集通道的采集速度不低于16000次/秒；所述PLC高速模拟量采集模块内的A/D转换的分辨率不低于16位。
4.根据权利要求1所述的一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，其特征在于，还包括现地存储器，所述PLC控制器将处理后的数据缓存在所述现地存储器中。
5.根据权利要求1所述的一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，其特征在于，所述分析计算机布置在局域网、广域网和互联网上。
6.根据权利要求1所述的一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，其特征在于，第三方数据中心与所述分析计算机能通过网络共享数据。
7.根据权利要求4所述的一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，其特征在于，所述PLC控制器对振动位移波形进行一次微分获得振动速度波形。
8.根据权利要求4所述的一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，其特征在于，所述PLC控制器对振动位移波形进行二次微分获得振动加速度波形。
9.根据权利要求1所述的一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，其特征在于，所述PLC控制器通过通信从其它系统中获取水力机组的工况数据和/或过程数据。
10.根据权利要求1所述的一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，其特征在于，所述PLC控制器通过数字量输出模块可靠实现对水力机组振动事故的停机保护。
11.根据权利要求1所述的一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，其特征在于，还包括现地人机交互装置，所述人机交互装置包括触摸屏、触摸屏计算机和智能移动终端。
12.根据权利要求1所述的一种基于PLC技术的水力机组状态在线监测系统，其特征在于，通过测量转子和定子圆度曲线以及转动部分和固定部分的初始相对位置，并实时监测上下导轴承处大轴的绝对摆度，实现间接方式精确监测发电机空气间隙的连续变化过程。
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