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水電站自動化系統(tǒng)機(jī)組LCU雙單網(wǎng)控制方案

   2012年03月02日 15:21  
  摘要:我國電站自動化從上世紀(jì)80年代末開始。目前隨著自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的逐漸成熟,各大系統(tǒng)集成商面對業(yè)主需求和市場競爭,緊跟系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展潮流,開發(fā)新的系統(tǒng),應(yīng)對客戶在自動化程度、功能、可靠性以及開放程度上的更高要求。
    
  一、系統(tǒng)概述:
  
  1、水電站自動化系統(tǒng)概括說明:
  
  水電站自動化系統(tǒng)是電站安全、、運(yùn)行的重要保證。
  
  目前我國絕大多數(shù)大中型電廠以及新建電廠均投入計算機(jī)自動化系統(tǒng)設(shè)備,國內(nèi)自動化系統(tǒng)的市場已步入成熟發(fā)展的階段。
  
  水電站自動化系統(tǒng)采用全開放、分層分布式結(jié)構(gòu),系統(tǒng)由站控層、網(wǎng)絡(luò)層和現(xiàn)地層設(shè)備構(gòu)成。站控層各站點(diǎn)功能相對獨(dú)立,互不影響;現(xiàn)地層以間隔為單元,各個LCU(現(xiàn)地控制單元LocalControlUnit)功能也相對獨(dú)立,在站控層故障的情況下,LCU仍能獨(dú)立完成其監(jiān)測和控制功能。
  
  站控層是水電廠/站設(shè)備監(jiān)視、測量、控制、管理的中心。站控層包括:操作員站、工程師站、通信服務(wù)器。另外根據(jù)水電廠/站的需要可以配置模擬屏、背投系統(tǒng)。
  
  現(xiàn)地層一般以間隔為單元,配有機(jī)組LCU、公用設(shè)備及升壓站LCU、壩區(qū)LCU以及輔機(jī)控制單元等,不同的控制對象分散在各個機(jī)旁,或是中控室。在站控層及網(wǎng)絡(luò)層故障的情況下,現(xiàn)地層仍能獨(dú)立完成各間隔的監(jiān)測和控制功能?,F(xiàn)地層各LCU完成各單元的任務(wù),相互獨(dú)立,一個LCU故障不會影響其他LCU的運(yùn)行。
  
  網(wǎng)絡(luò)層是站控層與現(xiàn)地層數(shù)據(jù)傳輸通道通。網(wǎng)絡(luò)層可以按不同的容量的水電廠/站和不同的客戶需求,配置成單以太網(wǎng)、雙以太網(wǎng)和光纖自愈環(huán)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)可采用光纖、同軸電纜或屏蔽雙絞線。
  
  系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有:單以太網(wǎng)、雙以太網(wǎng)模式等。
  
  單以太網(wǎng)系統(tǒng)特點(diǎn)是:在保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)通道帶寬的同時,做到系統(tǒng)擴(kuò)展能力強(qiáng),形式簡潔,接口簡單,方便安裝調(diào)試。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的同時,可以有效地降低系統(tǒng)的成本。系統(tǒng)適合與中小型水電站,以及對系統(tǒng)成本控制有較高要求的水電站。
  
  選用雙以太網(wǎng)模式,相比單以太網(wǎng)而言,有效地提高系統(tǒng)的可靠性以及分擔(dān)數(shù)據(jù)流量、減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷,相應(yīng)得網(wǎng)絡(luò)投資加大。正常時,設(shè)備的數(shù)據(jù)交換分配在兩個網(wǎng)絡(luò)上,當(dāng)某個網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障的時候,立即自動切換到非故障的網(wǎng)絡(luò)上,保證系統(tǒng)得正常通訊。該網(wǎng)絡(luò)模式適用于各類大中型水電站,以及對系統(tǒng)可靠性要求相對較高的用戶。
  
  現(xiàn)地層可以根據(jù)電廠的情況配備各種功能的LCU(現(xiàn)地控制單元),按對象分散,可設(shè)機(jī)組LCU,公用設(shè)備及開關(guān)站LCU,壩區(qū)LCU等。
  
  現(xiàn)地控制單元LCU主要有以下設(shè)備構(gòu)成:
  
  Ø現(xiàn)地I/O控制單元:PLC+現(xiàn)地工作站
  
  Ø同期裝置
  
  Ø溫度巡檢、轉(zhuǎn)速信號裝置
  
  Ø接收232/485設(shè)備的參數(shù),并通過工業(yè)以太網(wǎng)總線,使用modbusTCP協(xié)議,協(xié)調(diào)232/485設(shè)備和P微機(jī)保護(hù)裝置
  
  Ø微機(jī)測控裝置
  
  LCU現(xiàn)場模式,圖示如下:
  
  LCU的設(shè)備包括PLC,保護(hù)、測控裝置,溫度巡檢、轉(zhuǎn)速信號以及調(diào)速和勵磁等智能設(shè)備,以及以串口RS485/RS232方式接入并轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)接入的嵌入式服務(wù)器
  
  2、機(jī)組LCU雙網(wǎng)控制方案
  
  Ø系統(tǒng)架構(gòu)
  
  嵌入式服務(wù)器HMI60-20TU可作為主站從電量采集裝置讀取有用數(shù)據(jù);也可以串連接其他廠家智能裝置(勵磁、調(diào)速器、溫度巡檢等);同時,嵌入式通訊服務(wù)器具有雙網(wǎng)卡,支持雙網(wǎng)冗余,而且,通過ModbusTCP可以與PLC的網(wǎng)絡(luò)口建立連接,監(jiān)視當(dāng)前機(jī)組單元的所有信息,并能下發(fā)各種控制以及調(diào)節(jié)命令。
  
  Ø系統(tǒng)分系:
  
  1)、雙網(wǎng)冗余的實(shí)現(xiàn)方法:我們使用ModiconQuantumUnity熱備系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙PLC熱備控制,同時每個plc配備兩個NOE以太網(wǎng)模塊,每個plc的以太網(wǎng)模塊和一個交換機(jī)形成一個網(wǎng)絡(luò),這樣,我們從系統(tǒng)圖中可以看到,已經(jīng)形成了兩個相互獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。通過嵌入式服務(wù)器HMI60-20TU的雙網(wǎng)卡,我們可以達(dá)到雙網(wǎng)冗余:MODICONQUANTUMUnity熱備系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的自動轉(zhuǎn)換,我們只要判斷兩個網(wǎng)絡(luò)是否正常,如果正常,選擇主網(wǎng)進(jìn)行PLC進(jìn)行監(jiān)控,否則,副網(wǎng)監(jiān)控。如果雙網(wǎng)有問題,報警。
  
  2)、嵌入式服務(wù)器HMI60-20TU具有四個串口,可以LC整體運(yùn)行。
  
  3、機(jī)組LCU單網(wǎng)控制方案
  
  Ø系統(tǒng)架構(gòu)
  
  一體化工控機(jī)TPC-TC33可作為主站從232/485設(shè)備讀取有用數(shù)據(jù),比如勵磁、調(diào)速器、溫度巡檢等。同時,一體化工控機(jī)TPC-TC33具一個以太網(wǎng)通訊口,而且,通過ModbusTCP可以與PLC的網(wǎng)絡(luò)口建立連接,監(jiān)視當(dāng)前冗余控制機(jī)組單元的所有信息,并能下發(fā)各種控制以及調(diào)節(jié)命令;當(dāng)然,也可以和嵌入式通訊服務(wù)器連接,和第三方的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
  
  Ø系統(tǒng)分系:
  
  1)、ModiconQuantumUnity熱備系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙PLC熱備控制可以實(shí)現(xiàn)的自動轉(zhuǎn)換,一體化工控機(jī)TPC-TC33有一個以太網(wǎng)口,通過modbusTCP協(xié)議,監(jiān)控PLC。同時,一體化工控機(jī)TPC-TC33有兩個串口,可以接收232/485設(shè)備的參數(shù)。所以,一體化工控機(jī)TPC-TC33可以做master主站,控制和協(xié)調(diào)232/485設(shè)備與PLC工作。
  
  2)、一體化工控機(jī)TPC-TC33的以太網(wǎng)口,可以做slave分站modbusTCP通訊,也就是我們可以將一體化工控機(jī)TPC-TC33看作一個帶modbusTCP通訊的子設(shè)備,并通過工業(yè)以太網(wǎng)總線,使用modbusTCP協(xié)議,接受嵌入式通訊服務(wù)器的監(jiān)控。
  
  4、設(shè)備分系:
  
  1)、嵌入式服務(wù)器HMI60-20TU特點(diǎn):
  
  Ø12.1"SVGATFTLCD,分辨率可達(dá)800X600
  
  Ø雙10/100Base-TRJ-45端口
  
  Ø板載VIAC3-400MHz(InCeleron-400),128MB/256MBRAM
  
  Ø2個RS-232,2個RS-232/422/485端口
  
  Ø2個USB端口和一個TypeI/IIPC
  
  Ø卡符合NEMA4/IP65標(biāo)準(zhǔn)的鋁鎂前面板
  
  Ø面板和壁掛式安裝
  
  Ø支持微軟嵌入式實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)WinCE.net(中文版)和嵌入版組態(tài)軟件工程。
  
  2)、一體化工控機(jī)TPC-TC33是一套以嵌入式低功耗CPU為核心(主頻200MHz)的高性能嵌入式一體化工控機(jī)。特點(diǎn):
  
  Ø10.4英寸高亮度TFT液晶顯示屏(分辨率640×480)
  
  Ø四線電阻式觸摸屏(分辨率1024×1024)
  
  Ø支持微軟嵌入式實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)WinCE.net(中文版)和MCGS嵌入版組態(tài)軟件(運(yùn)行版)
  
  Ø支持usb窗口打印和串口微型打印機(jī)行打印
  
  Ø通訊端口豐富:1個232串口、1個232/485串口和一個以太網(wǎng)口
  
  Ø24伏直流供電,不銹鋼外殼,抗*力強(qiáng);
  
  二、I/O分析:
  
  1、基本I/O分析:
  
  DI/O:300~400;
  
  AD/DA:幾十個。
  
  三、軟件說明:
  
  1、嵌入式服務(wù)器HMI60-20TU軟件工程。
  
  2、一體化工控機(jī)TPC-TC33嵌入式組態(tài)。

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