【正文】 制裝置溫度巡檢裝置 ABBMODCELL I/O雙微機(jī)同步裝置機(jī)組順序控制裝置溫度巡檢裝置 ABBMODCELL I/O雙微機(jī)同步裝置機(jī)組順序控制裝置溫度巡檢裝置 ABBMODCELL I/O雙微機(jī)同步裝置機(jī)組順序控制裝置溫度巡檢裝置 ABBMODCELL I/O雙微機(jī)同步裝置機(jī)組順序控制裝置溫度巡檢裝置 ABBMODCELL I/O雙微機(jī)同步裝置機(jī)組順序控制裝置溫度巡檢裝置 ABBMODCELL I/O雙微機(jī)同步裝置 圖 11 電廠 控制級(jí) 電廠控制級(jí) 由 下列部分組成： （ 1） 2臺(tái)廠級(jí)計(jì)算機(jī)，采用 64位的 DEC3000/300X機(jī)，互為熱備用。 1號(hào)機(jī)的現(xiàn)地控制單元和 2號(hào)機(jī)的現(xiàn)地控制單元互為熱備用； 3號(hào)機(jī) 現(xiàn)地控制單元和 4號(hào)機(jī)的現(xiàn)地控制單元互為熱備用； 5號(hào)機(jī)的現(xiàn)地控制單元和 6號(hào)機(jī)的現(xiàn)地控制單元互為熱備用； 7號(hào)機(jī)的現(xiàn)地控制單元和 8號(hào)機(jī)的現(xiàn)地控制單元互為熱備用。它仍存在一系列嚴(yán)重缺點(diǎn)：缺少存貯功能；缺乏計(jì)算處理功能；增加電廠廠級(jí)計(jì)算機(jī)在負(fù)擔(dān)；布線邏輯裝置普遍存在缺點(diǎn)，如可擴(kuò)展性差、靈活性差等。 通 信 模 塊 通 信 模 塊C P U通 信 模 塊 通 信 模 塊C P U電 源 模 塊 通 信 模 塊 通 信 模 塊 電 源 模 塊C P UC P UI / 0 I / 0溫 度 采集 裝 置電 量 采集 裝 置微 機(jī)調(diào) 速 器微 機(jī) 勵(lì) 磁調(diào) 節(jié) 器微 機(jī) 保 護(hù)裝 置C P U C P UI / 0 I / 0過(guò) 程 設(shè) 備冗 余 電 廠 網(wǎng) 絡(luò)內(nèi) 部 總 線智 能 I / O 智 能 I / O冗 余 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線控 制 器 控 制 器 青銅峽水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 圖 31以 高性能可編程控制器為基礎(chǔ)構(gòu)成的機(jī)組 現(xiàn)地控制單元 硬件配置框圖 1. 控制器 控制器作為核心部件，負(fù)責(zé)過(guò)程設(shè)備的數(shù)據(jù)采集處理、控制和調(diào)整以及電廠級(jí)系統(tǒng)的通信，它大致包含以下幾個(gè)部分： （ 1） CPU。 （ 4） 電源模塊。如圖 32所示。 （ 2） 現(xiàn)地人機(jī)接口界面可以做的較為豐富。 S 7 4 0 0 S 7 4 0 0 S 7 4 0 0 S 7 4 0 0冗 余 光 纖 以 太 網(wǎng)G P SL C U 1 L C U 9L C U 1 0L C U 1 1圖 35青銅峽水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元 硬件配置框圖 青銅峽水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 青銅峽水電廠 數(shù)據(jù)采集輸入量與輸出量 水電廠數(shù)據(jù) 采集 和處理 要求 水電廠 數(shù)據(jù)采集給計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供大量的過(guò)程信息，它是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)最基本的功能。 （ 4） 數(shù)字脈沖輸入量的處理 數(shù)字脈沖輸入量的數(shù)據(jù)處理應(yīng)包括數(shù)字狀態(tài)連的處理功能之外，還要求有脈沖計(jì)算凍結(jié)處理機(jī)脈沖計(jì)數(shù) 溢出處理。 青銅峽 水電廠監(jiān)控測(cè)點(diǎn) 布置 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集 應(yīng)能實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)： （ 1） 應(yīng)能自動(dòng)（定時(shí)和隨機(jī)）采集各類(lèi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類(lèi)型包括模 擬 量、數(shù)字輸入狀態(tài)量 （開(kāi)關(guān)量） 、數(shù)字輸入脈沖量、數(shù)字輸入 BCD 碼、數(shù)字輸入事件順序量（ SOE）、外部鏈路數(shù)據(jù)。 絕對(duì)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)包括，發(fā)電機(jī)上機(jī)架、推力軸承架和水輪機(jī)頂蓋 3個(gè)部位。 S7400H PLC 是西門(mén)子提供的冗余 PLC,為雙機(jī)架硬件級(jí)熱備產(chǎn)品，通過(guò)主、從兩個(gè)機(jī)架，兩套完整獨(dú)立的系統(tǒng)，兩套機(jī)架上的熱備單元通過(guò)光纖通訊。 CPU4174H 是 SIMATICS7400H 和 S7400F/FH 中功能最強(qiáng)的 。 （ 7） 集成式 HMI 服務(wù) （ 8） 實(shí)時(shí)時(shí)鐘，把從 CPU 來(lái)的診斷信息標(biāo)記上日期和時(shí)間。 青銅峽水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 在單邊配置中， I/O 模板是單通道設(shè)計(jì)的，只能由二個(gè)中央控制中的一個(gè)配置地址。 FM和 CP 的冗余。 其特性如下： 輸入點(diǎn)為 16；額定 輸入電壓為直流 24V；適用于開(kāi) 關(guān)和 2/3/4 線接近開(kāi)關(guān)；每組 8個(gè)通道有 2個(gè)短路保護(hù)傳感器電源；內(nèi)部故障（ INTF） 和外部故障（ EXTF）的組錯(cuò)誤顯示；可編程診斷；可編程診斷中斷；可編程硬件中斷；可編程硬件中斷；可編程輸入延遲；輸入范圍內(nèi)的可編程替換值。 模擬量輸出模塊把 從 S7400H PLC 來(lái)的 數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換 過(guò)程用的 模擬量信號(hào)。既不需要后備電池也不需要存儲(chǔ)器模板；最多可操作 16個(gè) CP。 （ 3） 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以調(diào)換各電源模塊。 電源模塊的 冗余電源模塊型號(hào)為 PS 407 10A ，輸入電壓為 88 到 264VDC,輸出電壓為 24VDC/1A。 順序控制是指生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)過(guò)程根據(jù)工藝要求按照邏輯運(yùn)算、順序操作，定時(shí)和計(jì)數(shù)等規(guī)則，通過(guò)預(yù)先編制的程序，在現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)作用下，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定程序動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)以開(kāi)關(guān)量為主的自動(dòng)控制。然后經(jīng)過(guò)單元調(diào)試、軟硬件聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)總調(diào)，對(duì)程序進(jìn)行修改，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間運(yùn)行考驗(yàn)，方可投入實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工作。 （ 5） 操作過(guò)程中（除停機(jī)過(guò)程），若機(jī)組設(shè)備發(fā)生事故，或運(yùn)行狀態(tài)變化，不允許操作繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，應(yīng)自動(dòng)中斷過(guò)程使程序退出。 模型中還需要考慮實(shí)際運(yùn)行中對(duì)電 廠和機(jī)組的其他要求，如：避開(kāi)機(jī)組氣蝕振動(dòng)區(qū)、機(jī)組起停要求、水庫(kù)水位約束、下游泄水量等。 12345dabcd 1a 1b 1c 1電 廠 實(shí) 發(fā) 功 率 P G TPη(%)圖 61水輪機(jī)組合效率曲線 圖 71 中， 1,2,3,4， ? ,表示機(jī)組運(yùn)行數(shù)，上部曲線代表高水頭，下部曲線代表低水頭。多階段過(guò)程，由于其特殊性，可將過(guò)程劃分為若干相互聯(lián)系的階段，在它的每一個(gè)階段都需作出決策，并且每一階段的決策確定以后，常影響下一個(gè)階段的決策，從而影響整個(gè)過(guò)程的活動(dòng)路線。開(kāi)停機(jī)指標(biāo)數(shù)法是確定那臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，先考慮下列因素： a. 機(jī)組停機(jī)至少已滿(mǎn)足某一時(shí)間（該時(shí)間由具體情況而定 ）。這樣做，最容易實(shí)施，計(jì)算時(shí)間最短。目前，對(duì)于這類(lèi)混合變量組合問(wèn)題的常用求解方法有：優(yōu)先順序法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、混合整數(shù)規(guī)劃法、局部尋優(yōu)法、拉格朗日松弛法和遺傳算法等。 9機(jī)組的裝機(jī)容量為 3 萬(wàn)千瓦。先用水輪機(jī)組合效率曲線交點(diǎn)法確定最佳運(yùn)行機(jī)組臺(tái)數(shù)，再用開(kāi)停機(jī)指數(shù)法確定應(yīng)運(yùn)行機(jī)組臺(tái)號(hào)，最后用等微增率法分配機(jī)組間負(fù)荷。屬于必需滿(mǎn)足的限制條件有，電廠接線對(duì)運(yùn)行的要求、變壓器中性點(diǎn)接地要求、廠用電保證。有時(shí)為了，消除功率“追逐”現(xiàn)象，電廠有引入當(dāng)?shù)仡l率差信號(hào)。程序執(zhí)行分兩級(jí)，第一級(jí)不改變?cè)羞\(yùn)行機(jī)組數(shù)和運(yùn)行，只是在。 水電廠通常參加系統(tǒng)調(diào)頻。 ，確定應(yīng)運(yùn)行機(jī)組臺(tái)號(hào) 確定應(yīng)運(yùn)行機(jī)組臺(tái)號(hào)要全面考慮各種安全性因素和經(jīng)濟(jì)性因素。 如采用存表待查法，又嫌要求占用的計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量太多。 （ 4） 判斷是否滿(mǎn)足收 斂條件，否則轉(zhuǎn)入（ 3）。一般要求用最小二乘法來(lái)對(duì)原始特性進(jìn)行逼近。 等微增率法 當(dāng)運(yùn)行機(jī)組臺(tái)號(hào)確定后，下一步要解決各運(yùn)行機(jī)組帶多少負(fù)荷最經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題。 開(kāi)停機(jī)指標(biāo)數(shù)法 確定各種類(lèi)型最佳運(yùn)行機(jī)組數(shù)以后，還應(yīng)確定各種類(lèi)型機(jī)組應(yīng)運(yùn)行的機(jī)組臺(tái)號(hào)。 動(dòng)態(tài)規(guī)劃法 動(dòng)態(tài)規(guī)劃法是運(yùn)籌學(xué)的一個(gè)分支。就得到了不同水頭下的理論開(kāi)停機(jī)特性曲線。青銅峽水電廠自動(dòng)發(fā)電控制（ AGC）相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型可以描述為： ???Ni iii PQuC 1 )(m inm in 約束條件為：dNi ii PPu ???1 sdgiNi i pppu ???? m a x1 m axm in iii ppp ?? 其中 ui=1 表示機(jī)組運(yùn)行 ,ui=0 表示機(jī)組停機(jī)。若操作條件未具備，根據(jù)操作要求，中斷操作過(guò)程使程序退出或發(fā)出故障信號(hào)后繼續(xù)執(zhí)行， （ 4） 對(duì)每一操作命令，均檢查其執(zhí)行情況。 由于設(shè)備體積大、動(dòng)作速度慢、接線復(fù)雜，通用性、靈活性較差，維護(hù)工作量大，維修也相當(dāng)困難，特別是可靠性差，沒(méi)有計(jì)算和存儲(chǔ)功能，與水電廠站的其它計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)聯(lián)接需要許多接口設(shè)備，而 PLC 控制系統(tǒng)克服繼電器控制的弱點(diǎn)，把計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái) ，為工業(yè)自動(dòng)化提供了更加先進(jìn)的現(xiàn)代化控 制裝置。 主 機(jī)C P U 4 1 7 4 H模 塊 1C P 4 4 3 5 擴(kuò) 展 型模 塊 2I M 1 5 3 2模 塊 3E T 2 0 0 M 圖 41 模塊鏈接方式 第五章 水電站機(jī)組順序控制程序設(shè)計(jì) 青銅峽水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 水電站機(jī)組順 序控制內(nèi)容及實(shí)現(xiàn) 常規(guī)水電廠機(jī)組順序控制的自動(dòng)操作是發(fā)電、停機(jī)和調(diào)相三個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。如果在 CR2 的第二個(gè)區(qū)段中使用，則電源模塊出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)發(fā)送消息。 （ 2） 每個(gè)電源模塊在另一個(gè)電源模塊失效時(shí)能夠向整個(gè)機(jī)架供電。帶有通訊模板的 S7400 的通訊可以 作為 PROFIBUSDP的主站，符合 IEC61158/EN50170 標(biāo)準(zhǔn)。需要外部電源電壓 24VDC(僅限電流2DMU)。 數(shù)字量輸入模板將外部過(guò)程發(fā)送的數(shù)字信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成 S7400內(nèi)部的信號(hào)電平。通過(guò) PROFIBUSDP 連接到中央控制器可切換的 ET200M 兩個(gè)子單元中。 I/O 模塊選擇 I/O 模塊主要完成 I/O 信號(hào)的采集及輸出，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行一定的預(yù)處理。 （ 4） 模式選擇器，為鑰匙開(kāi)關(guān)，取出模式選擇器可限制對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)， （ 5） 塊保護(hù)，除了鑰匙開(kāi)關(guān)外，口令保護(hù)可防止非法訪問(wèn)用戶(hù)程序。 兩種 CPU 所帶的集 成 PROFIBUSDP 接口能作為主站直接連接到 PROFIBUSDP 現(xiàn)場(chǎng)總線。青 銅峽水電廠的監(jiān)控系統(tǒng)按“無(wú)人值班，少人值守”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。流量測(cè)點(diǎn)包括，蝸殼、上導(dǎo)軸承冷卻水、推力軸承冷卻水、水導(dǎo)軸承冷卻水、空氣冷卻器冷卻水、主軸密封潤(rùn)滑水和技術(shù)供水總排水量。一個(gè)完整的追憶記錄一般可以分為三個(gè)時(shí)段，即事故前段、事故時(shí)段和事故后時(shí)段，按照需要， 這三個(gè)時(shí)段和采樣間隔時(shí)間可以不同。 （ 3） 數(shù)字 SOE輸入 量的處理 數(shù)字 SOE 輸入量的數(shù)據(jù)處理應(yīng)包括下列內(nèi)容：地址 /標(biāo)記名處理；掃查速率處理；掃查允許 /禁止處理；防接點(diǎn)抖動(dòng)處理；狀態(tài)變位處理。 帶工控機(jī)的現(xiàn)地控制單元結(jié)構(gòu)類(lèi)型，由于增加了工控機(jī)這一環(huán)節(jié)，降低了系統(tǒng)的可靠性和可利用率 。 青銅峽水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) C P U 1 通 信 模 塊 通 信 模 塊 C P U 2I / OI / O過(guò) 程 I / O 設(shè) 備冗 余 電 廠 網(wǎng) 絡(luò)內(nèi) 部 總 線圖 33以工控機(jī)或微處理器加一般 I/O為基礎(chǔ)構(gòu)成的機(jī)組 現(xiàn)地控制單元硬件配置圖 基于 工控機(jī)加可編程控制器（簡(jiǎn)稱(chēng)為可編程或 PLC） 的 現(xiàn)代控制單元 這種結(jié)構(gòu)在國(guó)外很少見(jiàn)，而在國(guó)內(nèi)采用的較多。 工控機(jī)或微處理器（帶一般 I/Ｏ或智能Ｉ /Ｏ ） 的 現(xiàn)代控制單元 I/O 加智能 I/O 的結(jié)構(gòu)。 （ 3） 通信模塊。 （ 6） 機(jī)組在正常開(kāi) /停具有很多大在靈活性 （ 7） 可以根據(jù)軸承瓦溫或油槽油溫 的趨勢(shì)分析，決定是否停機(jī)； （ 8） 在開(kāi)機(jī)時(shí)，可根據(jù)相關(guān)在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)冗余設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選擇和操作； 現(xiàn)地控制單元的功能：數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)處理功能、控制與調(diào)節(jié)功能、通信功能、時(shí)鐘同步功能、自診斷及自恢復(fù)功能和人機(jī)接口功能等。 后來(lái)，發(fā)展成采用固態(tài)元件構(gòu)成在布線邏輯裝置來(lái)完成機(jī)組自動(dòng)控制功能的機(jī)組自動(dòng)屏。 （ 6）雙機(jī)切換裝置，主計(jì)算機(jī)通過(guò)雙機(jī)切換裝置與打印機(jī)和其他終端連接。青銅峽水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 采用開(kāi)放式分層全分布系統(tǒng) 。此時(shí)某個(gè)機(jī)組控制單元發(fā)生故障，只影響這一臺(tái)機(jī)組，而不影響整 個(gè)電廠的運(yùn)行。 功能分散式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)仍沒(méi)有解決集中式監(jiān)控系統(tǒng)的所有問(wèn)題。 水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控 系統(tǒng)的種類(lèi)及優(yōu)缺點(diǎn) 集中式監(jiān)控系統(tǒng) 早期，計(jì)算機(jī)比較貴，一般只能設(shè)一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)全廠進(jìn)行集中監(jiān)控，稱(chēng)作是集中式監(jiān)控系統(tǒng)。另一方面，促使水電站的優(yōu)化運(yùn)行功能較易實(shí)現(xiàn)，讓水電站能根據(jù)優(yōu)化運(yùn)行方案給機(jī)組分配有用功和無(wú)用功，以保證機(jī)組高效的運(yùn)行。 2）大、中型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用原則 就大、中型水電站而言，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)通常分：梯級(jí)調(diào)度中心層、站級(jí)監(jiān)控層和現(xiàn)地控制層。水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分為中央控制層 (一般有一臺(tái)或兩臺(tái)主機(jī)，配備人機(jī)聯(lián)系設(shè)備 )和現(xiàn)地控制層， 主要特征是控制對(duì)象分散，以控制對(duì)象為單元設(shè)置多套相應(yīng)裝置，形成控制單元，完成控制對(duì)象的數(shù)據(jù)采集和處理等。 通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段大 、 中型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)不同類(lèi)型的監(jiān)控系統(tǒng)，要采取不同的對(duì)策：加快實(shí)現(xiàn)大 、 中型監(jiān)控系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集周期短 、 事件分辨率高 、 響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，并且要進(jìn)一步完善其仿真培訓(xùn) 、 遠(yuǎn)程診斷維護(hù) 、 通信調(diào)度 、 系統(tǒng)安全措施等要求；對(duì)于