【正文】 并具有自診斷和報警功能 . 5經(jīng)濟(jì)性好 隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展 , 計算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件 , 應(yīng)不斷降低成本 , 以利于計 算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在水電站得到推廣應(yīng)用包括已建電站的技術(shù)改造 , 特別是大中型水電站 , 機(jī)組臺數(shù)多 , 單機(jī)容量大 , 分布范圍廣 , 運(yùn)行方式復(fù)雜 , 應(yīng)用計算機(jī)后 , 可以大大提高信息的吞吐量 , 做到實(shí)時采集和迅速處理 , 以減少或避免事故 , 提高經(jīng)濟(jì)效益。作為水力發(fā)電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元，對水輪發(fā)電機(jī)組、開關(guān)站、公用設(shè)備、閘門等進(jìn)行自動控制，實(shí)現(xiàn)“無人值班” (少人值守 )的目標(biāo)。 在水力發(fā)電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中， LCU 直接與生產(chǎn)過程連接，是系統(tǒng)巾最具面向?qū)ο蠓植继卣鞯目刂圃O(shè)備。用于水力發(fā)電站的 LCU，按監(jiān)控對象和安裝的位置可分為機(jī)組 LCU、公用 LCU、開關(guān)站 LCU 等。 (1)PLC 現(xiàn)地控制器 目前我國很大一部分電站的自動化系統(tǒng)都是采用 PLC 構(gòu)成規(guī)地控制部分的，通過合理的配置和搭配、能在系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)起相應(yīng)責(zé)任，完成相應(yīng)的功能。 2)通用型 PLC 比的起源主要是針對機(jī)械加工行業(yè)，以后逐步擴(kuò)展到各行各業(yè)的。但對于水電站自動化系統(tǒng)來講，由于設(shè)備工作環(huán)境的特殊性，通用型 PLC 的浪涌抑制能力與技術(shù)規(guī)范所要求的三級浪涌抑制能力還有一些差距。 2)32 位智能 I/O 模件。 3)具有現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，第一層是廠級控制網(wǎng)，連接 LCU 和廠級計算機(jī)，構(gòu)成分布式計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；第二層是 I/O 總線網(wǎng)絡(luò)，連接豐控模件和智能 I/O 模件 (現(xiàn)地或遠(yuǎn)程 )，構(gòu)成分布式現(xiàn)地控制子系統(tǒng)。以前現(xiàn)地控制器多是使用專用網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接，而不是符合開放性標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)。 6)提供基于 IEC— 61131— 3 標(biāo)準(zhǔn)的控制語言，在保留了梯形田、結(jié)構(gòu)文本、指令表等編程語言的基礎(chǔ)上，開發(fā)了采用“所見即所得”技術(shù)設(shè)計的可視化流程圖編程語言。 2．所用固態(tài)控制器和軟起 動器特點(diǎn) 控制系統(tǒng)采用固態(tài)控制器和軟起動器具備以下特點(diǎn)：①以無觸點(diǎn)方式控制電流通斷；②對負(fù)載的工作狀態(tài)提供完善的檢測保護(hù)； ?控制電動機(jī)平滑起動，減少起動電流，避免沖擊電網(wǎng)，減小配電容量；④起始電壓可調(diào)，保證電動機(jī)起動轉(zhuǎn)距最小，避免電動機(jī)過熱；⑤起始電流可根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整，以最小的電流產(chǎn)生最佳的轉(zhuǎn)距；⑥起動時間可調(diào)，在該時間范圍內(nèi)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速不斷上升，避免轉(zhuǎn)速沖擊；⑦系統(tǒng)的接線更為簡單。 1．水力發(fā)電站油系統(tǒng)控制系統(tǒng) 油系統(tǒng)控制系統(tǒng)示例如圖 下圖 所示。 當(dāng)主干管的壓力降至 1DJ 的下限時，主用空氣壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)起動，主用空氣壓縮機(jī)的電磁閥打開，示流信號器接通，主用空氣壓縮機(jī)起動；當(dāng)主干管的壓力降至 2DJ 的下限時，備用空氣壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)起動，備用空氣壓縮機(jī)的電磁閥打開，示流信號器接通，備用空氣壓縮機(jī)起動；當(dāng)主十管的壓力升至 2DJ 的上限時，備用空氣壓縮機(jī)停止；當(dāng)主干管的壓力升至 lDJ 四的上限時，主用空氣壓縮機(jī)停止；當(dāng)主干管的壓力降至 3DJ 的下限時，發(fā)出壓力過低信號，當(dāng)主干管的壓力升至 3DJ 四的上限時，發(fā)出壓力過高信號， 空氣壓縮機(jī)停機(jī)并報警。 3．水力發(fā)電站排水系統(tǒng)控制系統(tǒng) 排水系統(tǒng)控制系統(tǒng)示例如圖 下圖 所示 21 (1)控制功能 當(dāng)水位上升至 FX3 調(diào)定值時，工作泵起動，起動水泵前先打開相應(yīng)的電磁閥，示流信號器動作，起動水泵；當(dāng)水位上升至 FX3 配調(diào)定值時，備用泵起動，起動水泵前先打開相應(yīng)的電磁閥，示流信號器動作，起動水泵；當(dāng)水位上升至 FX1 調(diào)定值時，發(fā)報警信號；當(dāng)水位下降至 FX2 調(diào)定值時，備用泵停止，水泵停止后延時關(guān)閉電磁閥；當(dāng)水位下降至 FX3 調(diào)定值時， 主用泵停止，泵停后延時關(guān)閉電磁閥，水泵運(yùn)行后，如果出水管無水．示流器不動，延時關(guān)閉水泵。 22 (1)控制功能 供水泵、示流信號器動作時發(fā)信早給機(jī)組 LCU，機(jī)組停機(jī)后發(fā)信號給電磁閻使其關(guān)閉。 5．水力發(fā)電站公用 LCU 控制系統(tǒng) 水位狀況、水泵起動狀態(tài)、電磁 閥狀態(tài)、差壓計狀機(jī)組設(shè)備 LCU 將這些信號傳送給控制中心，從而位水力發(fā)電站控制系統(tǒng)可采用分布式結(jié)構(gòu)，分為上位管理層和現(xiàn)地控制層，現(xiàn)地控制單元 (油系統(tǒng)、氣系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供水系統(tǒng) )即可脫離上位管理層獨(dú)立運(yùn)行，具有現(xiàn)地操作和監(jiān)控功能，也可由上位管理層 (公用 LCU 系統(tǒng) )統(tǒng)一控制。 23 第三章 S7200PLC 水電站技術(shù)供水系統(tǒng)中的應(yīng)用 水力發(fā)電站技術(shù)供水系統(tǒng)是各種機(jī)電運(yùn)行設(shè)備，主要如水輪發(fā)電機(jī)組、水冷變壓器等的輔助設(shè)備。 某大型水力發(fā)電廠采用水泵直接供水方式，設(shè)備配置方式為單元供水，每臺機(jī)組都設(shè)一套供水系統(tǒng)，有四臺供水泵，三臺工作，一臺冗余，上作水泵隨水輪發(fā)電主機(jī)組的開停而開停。 表 31 技術(shù)供水 PLC 控制系統(tǒng) I/O 信號地址分配 序號 I/O 信號 內(nèi)存地址 序號 I/O 信號 內(nèi)存地址 01 水輪發(fā)電機(jī)組開機(jī) 信號重復(fù) 05 n1 D 加電源 02 水輪發(fā)電機(jī)組停機(jī) 復(fù)歸信號重復(fù) 06 n2 D 加電源 03 冷卻水管閥開 07 n3 D 加電源 04 冷卻水管閥關(guān) 08 n4 D 加電源 主程序 LD = LD XORB VB20,VB20 S ,1 LD CALL SBRO,SBR0 LD MOVW AIW0,VW0 MOVW AIW0,VW2 24 MOVW AIW0,VW4 MOVW AIW0,VW6 /I VW2,VW4 *I VW4,VW4 LDW= VW0,VW6 。決定 水輪發(fā)電機(jī)組起動時技術(shù)供水系統(tǒng) 1.2.3水泵電動機(jī)組按順序依次起動，時間間隔取 90 s。技術(shù)供水內(nèi)水源、管道和控制器件等組成，根據(jù)用水設(shè)備的技術(shù)要求，應(yīng)能保證一定水量、水壓和水質(zhì)。該通信方式采用 PROFIBUSDP 現(xiàn)場總線的形式 .。供水系統(tǒng)控制系統(tǒng)的電動機(jī)起動電路也采用軟起動電路。 (2)通信功能 PLC 比將電源狀況、水泵運(yùn)行狀態(tài)、水位狀況、水泵起動狀態(tài)傳送給公用設(shè)備比 LCU，公用 LCU 將這些信號傳送給控制中心，從而使控制中心完成對排水系統(tǒng)的監(jiān)控。 (2)通信功能 PLC 將電源狀況、空氣壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、氣壓狀況、空氣壓縮機(jī)起動狀態(tài)傳送給公用 LCU，公用設(shè)備將這些信號傳送給控制中心，從而使控制中心完成對氣系統(tǒng)的監(jiān)控。油系統(tǒng)控制系統(tǒng)電動機(jī)起動電路采用軟起動電路。由于系統(tǒng)采用了西門子 PLC 比控制，技術(shù)成熟、抗擾能力強(qiáng)，適于工業(yè)環(huán)境，可靠性提高，易于擴(kuò)展，維護(hù)、維修工作量甚微，系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)， PLC 使控制達(dá)到數(shù)字化要求，能與后臺機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制功能。 7)針對水電自動化專業(yè)應(yīng)用開發(fā)的專用功能模塊。 5)提供了直接的 (GPS 同步時鐘接口，無需編程和設(shè)置。 4)LCU 直接連接高速網(wǎng)。采用了大規(guī)模電可編程邏輯芯片 (EPLD)及 nash 存儲器，簡化了系統(tǒng)設(shè)計，提高了可靠性。 AC450是硼公司生產(chǎn)的適用于工業(yè)環(huán)境的 Advant Controller 系列現(xiàn)地控制單元中的一種，主要應(yīng)用于其他行業(yè)的 D(2S 中，它包括了 以 Motorola 68040 為主處理器的 CPU 模件和 I/O、 MasterBus 等多種可選的模件，支持集中的 I/O 和分布式 I/O，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求采蝴不同的模件來構(gòu)成適用的現(xiàn)地子系統(tǒng)； SATl703 是奧地利 KIin 公司生產(chǎn)的多處理器系統(tǒng)，它包括 3 個裝有不同接口處理器的子系統(tǒng) AK170 AME1703 和AM1703，每個子系統(tǒng)由主處理器、接口模板 (模塊 )、通信模塊等構(gòu)成，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、控制和通信功能，在 LCU 內(nèi)部采用 SMI 進(jìn)行通信， SATl703 現(xiàn)地控制單元采用 OS／ 2 操作系統(tǒng)，運(yùn)行的控制軟件為 SJ— 600 系列是閏電自動化研究院 20 世紀(jì)九十年代未為在惡劣工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行而生產(chǎn)的國產(chǎn)智能分布式現(xiàn)地控制單元，由主控模件、智能 I/O 模件、電源模件以及連接各模件與主控模件的現(xiàn)場總線網(wǎng)組成。這對于我國電力生產(chǎn)這樣一個強(qiáng)調(diào)“安全第一”的行業(yè)來說，有一定的欠缺，往往需要另加特殊的安全措施。水力發(fā)電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)都是多機(jī)系統(tǒng)，為了保證事件分辨率，除了 PLC 比本身應(yīng)具有一定的 事件響應(yīng)能力和高精度時鐘外，還要求整個系統(tǒng)內(nèi)各部分主要設(shè)備之間的時鐘綜合精度也必須保證在毫秒級以內(nèi)。第一種 LCU 多為水電站自動化初期的產(chǎn)品，目前己基本不再在新系統(tǒng)中采用。 LCU 一般布置在電站生產(chǎn)設(shè)備附近，就地對被控對象的運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視和控制，是電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的較底層控制部分。在每個單獨(dú)的子系統(tǒng)中都留有接口，水力發(fā)電站可以根據(jù)自己的實(shí)際情況，先只引入單獨(dú)的控制系統(tǒng)，待條件成熟再引入其他控制系統(tǒng)。 LCU 直接與現(xiàn)場設(shè)備連接，采集生產(chǎn)過程的各種信號并對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行自動控制，可與多種專用功能裝置配套使用。為此 ,采用了模塊化結(jié)構(gòu) , 不但硬件可以實(shí)現(xiàn)模塊化 , 軟件也可以實(shí)現(xiàn)模塊化 , 每種模塊均具有一定的功能 , 不同模塊的組合可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的多種功能 , 此外 ,采用總線系統(tǒng)也是提高可適應(yīng)性的重要措施 , 采用開放式系統(tǒng) , 可適應(yīng)性能最好。一般要達(dá)到毫秒級的分辯率。這是今后大、中型水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)模這是今后大、中型水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)模式發(fā)展的方向 , 目前由于價格因素國內(nèi)應(yīng)用尚少。為適應(yīng)水電站的生產(chǎn)和管理方式 , 在分布式的基礎(chǔ)上又發(fā)展形成分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式 , 隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展 ,為分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式的推廣應(yīng)用開辟了美好的前景 , 隨著水電事業(yè)的發(fā)展 , 一般大中型水電站機(jī)組臺數(shù)多 , 機(jī)組容量大 , 主結(jié)線復(fù)雜 , 在網(wǎng)絡(luò)通信支持下的分層分布式水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是較好的選擇。 186。 3以計算機(jī)為基礎(chǔ)的監(jiān)控系統(tǒng) ( CBSC ) : CBSC 系統(tǒng)的特點(diǎn)在前面已經(jīng)概述 , 是今后水電站實(shí)現(xiàn)計算機(jī)監(jiān)控和主要發(fā)展方向 , 目前 , 國內(nèi)外大、中型水電站基本上都采用這種模式 , 這種系統(tǒng)要求計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有極高的可靠性 , 以保證在系統(tǒng)某一個單元或某個局部環(huán)節(jié)故障時不影響整個系統(tǒng)的正常工作的電站的運(yùn)行 . 并要求系統(tǒng)各部分能分別進(jìn)行檢查、維護(hù)或更換部件 , 在實(shí)際運(yùn)行中 , 具有極高的可利用率綜上所述 , 今后我國大、中型水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)就其在監(jiān)控中的作用分類而言、推薦采用以計算機(jī)為基礎(chǔ)的監(jiān)控系統(tǒng)( CBSC ) 。根據(jù)分布控制對象而設(shè)置的現(xiàn)地控制單元 ( L C U ) 也按標(biāo)準(zhǔn)通用規(guī)約接入總線網(wǎng)絡(luò) ,這樣形成的系統(tǒng)除具有上述各類模式的優(yōu)點(diǎn)外 , 最大特點(diǎn)是全開放的系統(tǒng)擴(kuò)展、升級更新都非常方便。應(yīng)用軟件可移值 性 。為了提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性 , 全廠控制級根據(jù)要求可以配置成單機(jī)雙機(jī)甚至三機(jī)系統(tǒng) , 而環(huán)形 , 特別是總線形局部網(wǎng)為雙機(jī)、三機(jī)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了極大的方便。星形 , 環(huán)形和總線形網(wǎng)絡(luò)都屬于局部網(wǎng) ,從采用的通道看主要有雙絞線、多芯線、同軸電纜和光纜等 , 為提高可靠性 , 又可構(gòu)成雙星形網(wǎng)絡(luò) , 雙環(huán)網(wǎng)、雙總線網(wǎng)等。功能分散式監(jiān)控系統(tǒng)并沒有解決信息過于集中的問題 , 某個單功能裝置計算機(jī)故障 ,則全 廠這部分功能將全部喪失 , 影響較大近年來 , 多為分布式監(jiān)控系統(tǒng)所代替。 根據(jù)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式劃分的系統(tǒng) , 其結(jié)構(gòu)模式特點(diǎn)分述如下 : 1 集中式監(jiān)控系統(tǒng) 水電站早期應(yīng)用計算機(jī) , 由于價格貴 , 一般設(shè)置一臺或二臺計算機(jī)對整個水電站進(jìn)行集中監(jiān)視、控制 , 構(gòu)成集中式監(jiān)控系統(tǒng)由于水電站所有信息都要送到計算機(jī)進(jìn)行處 理所有的操作、控制命令都由計算機(jī)發(fā)出 , 因而計算機(jī)故障 , 將導(dǎo)致全系統(tǒng)癱瘓，其次 . 生產(chǎn)過程所需采集的狀態(tài)和參數(shù)均直接引入計算機(jī) , 當(dāng)機(jī)組臺數(shù)較多時 , 現(xiàn)場敷設(shè)電纜過多過長，隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展 , 計算機(jī)價格日益降低 , 目前 , 大、中型水電站均不采用集中式監(jiān)控系統(tǒng)方式。采用這種模式 , 對計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 的性能有很高的要求 , 隨著 計算機(jī)及電子技術(shù)的發(fā)展 , 應(yīng)用冗余技術(shù) , 配置雙 C PU多 C PU 的裝置均能滿足水電站監(jiān)控系統(tǒng)可靠性的要求 , 使監(jiān)控系統(tǒng)的利用率接近 10 %。采用這種模式 , 電站的控制操作主要仍由常規(guī)的自動裝置來完成 , 計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)