1 引言
隨著國民經濟的發(fā)展,,對電力系統(tǒng),、電廠的要求越來越高。對于水電廠來說,,裝備一套結構合理,、功能完善、可靠性高的現(xiàn)地控制單元,,是水電廠提高安全生產水平,實現(xiàn)“無人值班”的重要環(huán)節(jié),。
2 原有設備問題分析
2.1 原有現(xiàn)地單元
原有現(xiàn)地控制單元包含一面盤柜,,柜內安裝了Modicon984-145型PLC,參見圖1,。該PLC屬于湊型的PLC,,基本的控制和數(shù)據(jù)采集功能都可以實現(xiàn);與一體化工控機以及上位機采用了MB+網(wǎng)方式通信,該PLC僅具有一個RS-233口,,協(xié)議固定為MODBUS,,規(guī)約只能是MODBUS從站。
施耐德 PLC 在水電廠現(xiàn)地控制單元改造中的應用" border="0" src="http://www.gongso.com/images/hyyy/2010/4/16/65892013BF2746DC948788D32AA97F39.jpg" />
圖1 原有盤柜布置圖
2.2 原系統(tǒng)存在問題
?。?) 整個電站的通信采用一個MB+網(wǎng),,當通信線路一個地方發(fā)生故障可能會影響整個電站的運行,,對電廠的安全運行形成隱患;
(2) 對外通信擴展不方便,,許多外部設備的信息無法采集到PLC中去;
?。?) 隨著外部控制設備的更新改造,所需測控點數(shù)增加,,原有配置已無法滿足要求;
?。?) 當?shù)仫@示界面即一體化工控機故障率比較高;
(5) 備品備件訂貨越來越困難,。
為此需對現(xiàn)地控制單元進行更新改造,。
3 技改方案分析
結合水電廠現(xiàn)場改造的經驗,提出如下三個現(xiàn)地控制單元改造方案以供比選,。
?。?) 全部更新
把原有設備全部更新,改用Quantum PLC,。全部更新,,原有設備要全部報廢,這樣改造的成本較高,,同時現(xiàn)場配線,、安裝等工作量都較大,改造周期較長,。
?。?) 擴展DI/DO新屏
擴展一面屏,增加開關量輸入和輸出點數(shù),,PLC仍采用Modicon984,,和上位機通信仍需采用MB+方式。由于僅僅是對原有系統(tǒng)進行擴充,,增加了相關的點數(shù),,整個系統(tǒng)的功能特點以及可靠性等并沒有過提高,這種方案改造的意義不大,。
?。?) 擴展PLC新屏
原有屏柜保持,新擴展一面屏柜,,采用Quantum PLC,,Quantum PLC與原有PLC采用MB+網(wǎng)進行通信;與上位機通信方式改用以太網(wǎng)通信,即PLC直接上以太網(wǎng),,在新增屏柜上安裝一臺通信管理機,。
在充分利用原有設備的基礎上,增加了一套Quantum PLC,,數(shù)據(jù)處理能力得到很大的提高,,Quantum PLC具有無與倫比的網(wǎng)絡連接能力,,特別是應用于MODBUS PLUS網(wǎng)絡的站間通訊(Peer Cop)技術,其快速,、準確,、可靠的性能充分滿足功能要求,在新盤柜和舊盤柜之間即采用MB+網(wǎng)進行通迅,,高速MB+網(wǎng)絡的通訊功能也得到了充分的利用,,上位機的通迅改用了以太網(wǎng)方式,提高了速度和可靠性,,同時改造過程中工作量也增加的不是很多,,具有可行性。
4 系統(tǒng)設計
系統(tǒng)配置方案如圖2所示,。在該方案中,,原有Modicon984 PLC配置以及盤柜布置和外部接線不作任何更改;增加了一套盤柜,盤柜內安裝了一套Quantum PLC,,PLC配置有140CPU 11303S,,增加了開入模件、開出模件,、模入模件,、以太網(wǎng)通信模件。這就彌補配置點數(shù)不足的問題,,同時解決了與上位機通信的問題,。
圖2 原配盤柜與擴展盤柜
4.1 數(shù)據(jù)采集和處理功能
原配置Modicon984 PLC和新增Quantum PLC都具數(shù)據(jù)采集功能,都配有相應的數(shù)據(jù)采集模件,,兩套PLC共同完成現(xiàn)地控制單元的數(shù)據(jù)采集功能;Modicon984 PLC采集到的所有數(shù)據(jù)通過MB+網(wǎng)絡,,采用Peer Cop方式送到Quantum PLC中去,Quantum PLC對所有的數(shù)據(jù)進行處理,,即數(shù)據(jù)處理功能全部由Quantum PLC完成,,這就充分利用了Quantum PLC高速的數(shù)據(jù)處理功能。
4.2 控制和調節(jié)功能
Modicon984 PLC和新增Quantum PLC都配有開關量輸出模件,,即都具有控制和調節(jié)功能;Modicon984 PLC中的開出點,,既可以由Modicon984 CPU控制也可以由Quantum PLC控制,兩者是‘或’的關系;Quantum PLC通過MB+網(wǎng)絡,,采用Peer Cop方式把開出點信息送到Modicon984 PLC中去,同時Modicon984 PLC也編有程序,,可以實現(xiàn)對開出點的控制,,這主要是用來實現(xiàn)對輔機或自啟動流程的控制。
4.3 人機界面
在新增盤柜,,裝有觸摸屏,,觸摸屏與Quantum PLC通迅,,這樣可以實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的實時動態(tài)顯示,同時可以下發(fā)相關的控制令給Quantum PLC,,Quantum PLC接受到控制命令后進行解釋執(zhí)行,。
4.4 對外通信
在新增盤柜,安裝有以太網(wǎng)通信模件和通信管理機,,以太網(wǎng)通信模件用來和上位機系統(tǒng)通信,。通信管理機主要是把現(xiàn)場輔助設備的運行信息進行采集,同時把采集到的數(shù)據(jù)信息送到Quantum CPU里,,其自身具有八個RS-232串口,,這樣整個現(xiàn)地控制單元的外部通信功能大大增強。
4.5 系統(tǒng)結構主要特點
?。?) 原有Modicon984 PLC相當于一個智能I/O,,自身可以運行PLC程序,這樣一些流程就保持不變,,而這些控制功能又不受所擴展盤的影響;而對Quantum PLC來說,,可以把Modicon984 PLC當一個擴展I/O來處理,它可以處理Modicon984 PLC所有的開關量,、模擬量等;
?。?) Modicon984 PLC和新增Quantum PLC采用Peer Cop方式,通過高速MB+網(wǎng)絡進行通信,,實踐證明,,通信快速、準確,、可靠,。
5 軟件的功能和實現(xiàn)
5.1 Modicon984 PLC程序功能設計
(1) 編寫簡單的程序,,以實現(xiàn)Quantum PLC和Modicon984 PLC可以同時控制Modicon984 PLC的開出點.
?。?) 把開關量、模擬量進行處理,,送到指定的寄存器,,以便通過Peer Cop方式一齊傳輸?shù)絈uantum PLC;
(3) 簡單的輔機流程和自啟動流程
由于原配置Modicon984CPU不支持Concept編程,,所以仍需用MODSOFT組態(tài)軟件來編寫,。
5.2 Quantum PLC程序功能設計
(1) 發(fā)電機組的開停機流程,、功率自動調節(jié)流程等;
?。?) 對所有采集到數(shù)據(jù)進行處理分析;
(3) 接受上位機和觸摸屏所發(fā)的控制命令并解釋執(zhí)行。
編程軟件采用了組態(tài)軟件Concept2.6,,該軟件支持梯形圖(LD),、功能塊圖(FBD)、結構化文本(ST)等多PLC編程語言,,能保證系統(tǒng)的各類控制功能的需求,。
6 結束語
本現(xiàn)地控制單元改造方案,在結構,、技術路線,、實現(xiàn)方法上都有所創(chuàng)新,該系統(tǒng)的結構設計合理,,技術路線和實現(xiàn)方法完全可行;改造實施簡單,,大大減少了安裝、配線的工作量,,改造工程實施完成幾個月來,,運行非常穩(wěn)定,達到了預期的目標,,該方案的成功應用為國內老電廠LCU的技術改造提供了典型范例,,對提高發(fā)電廠的自動化的水平有重要的現(xiàn)實意義。