水電廠現(xiàn)地控制單元(一)

1、水電廠現(xiàn)地控制單元水電廠現(xiàn)地控制單元(一一)2004年7月15日概述概述 水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通常分成兩大部分，一是用于全廠范圍設(shè)備的部分，稱為廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)，另一部分是水輪發(fā)電機(jī)層的控制部分，稱為現(xiàn)地控制系統(tǒng)。前者常常稱上位機(jī)系統(tǒng)，后者常稱為下位機(jī)控制系統(tǒng)。 下位機(jī)控制系統(tǒng)的主要組成部分就是現(xiàn)地控制單元LCU（Local Control Unit)，在以前曾采用過(guò)與電網(wǎng)調(diào)度遠(yuǎn)程終端RTU（Remote Terminal Unit)相同的稱呼，考慮到LCU的含義更為確切，因此自1991年在武漢召開(kāi)的“現(xiàn)地控制單元學(xué)術(shù)會(huì)議”之后，現(xiàn)地控制單元的名稱基本上統(tǒng)一稱之為L(zhǎng)CU?，F(xiàn)地控制單元的應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)地

2、控制單元的應(yīng)用領(lǐng)域水電站、蓄能電站的機(jī)組、公用設(shè)備、開(kāi)關(guān)站設(shè)備的監(jiān)控泵站、翻水站的機(jī)組、公用設(shè)備的監(jiān)控電站內(nèi)的輔助設(shè)備的監(jiān)控電站水庫(kù)的閘門監(jiān)控其它所有可以監(jiān)控的設(shè)備一、一、LCULCU的發(fā)展軌跡的發(fā)展軌跡 七、八十年代初 由單板機(jī)構(gòu)成的簡(jiǎn)單自動(dòng)控制裝置 - 常規(guī)控制為主，自動(dòng)控制為輔;八十年代中后期 由進(jìn)口PLC或自行開(kāi)發(fā)的控制器構(gòu)成的現(xiàn)地控制單元 - 自動(dòng)控制為主，常規(guī)控制為輔;九十年代初期 由進(jìn)口PLC或自行開(kāi)發(fā)的控制器構(gòu)成的現(xiàn)地控制單元 - 現(xiàn)地控制單元+小型PLC順控裝置的控制冗余型。九十年代中以后 由進(jìn)口PLC或自行開(kāi)發(fā)的控制器構(gòu)成的現(xiàn)地控制單元 - 完全取消常規(guī)，成為水電廠安全運(yùn)行

3、的必須設(shè)備。二、我廠二、我廠LCULCU的幾種分類的幾種分類一）單板機(jī)一）單板機(jī)-總線型結(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)LCULCU 采用單板-總線型結(jié)構(gòu)的LCU在國(guó)內(nèi)較為普遍,是九十年代初期的主力。南瑞自控公司的SJ-400就是此種結(jié)構(gòu)的典型，二江電廠現(xiàn)在的五號(hào)機(jī)、六號(hào)機(jī)和七號(hào)機(jī)；公用設(shè)備和開(kāi)關(guān)站都是使用此種型號(hào)的LCU。特點(diǎn)： 是由引進(jìn)或國(guó)產(chǎn)的芯片設(shè)計(jì)成各種功能的單板，并配以控制面板、輸入輸出匹配電路、電源等，構(gòu)成現(xiàn)地監(jiān)控裝置；采用這種結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)功能性能都很理想的LCU。已在不少水電廠成功地投入使用，但由于當(dāng)時(shí)我國(guó)制造水平的限制，這種LCU的工藝水平不高，接插和焊點(diǎn)容易出現(xiàn)問(wèn)題。給調(diào)試和維護(hù)帶來(lái)困難。二）

4、以可編程控制器二）以可編程控制器(PLC)為基礎(chǔ)的為基礎(chǔ)的LCU 可編程控制器一般均按工業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì), 為系統(tǒng)集成商省去了機(jī)械設(shè)計(jì)、加工、裝配、焊接等技術(shù)和工藝要求等工作，而且接插性能好，整機(jī)可靠性高。目前用于配置LCU的可編程控制器的種類有：美國(guó)GE公司的90系列；日本KOYO公司的SU-5、SU-6、SG-8系列；美國(guó)AB公司的PLC-5、PLC-2和SLC系列；日本OMRON公司的C200、C500、C2000系列；美國(guó)Modicon公司的Quantum系列；德國(guó)Siemens公司的S7系列；日本MITSUBISHI公司的FX2.A系列?？删幊炭刂破鳛榛A(chǔ)的LCU在我廠也有運(yùn)用,二江電

5、廠的二號(hào)機(jī)組就是采用Siemens公司的S7系列PLC。特點(diǎn)：作為主體的PLC可靠性高，配置靈活，使用方便，易于掌握。通過(guò)選擇不同型號(hào)的PLC，可方便構(gòu)置成高、中、低不同容量的現(xiàn)地控制單元。采用獨(dú)特的交、直流電源雙重供電技術(shù)可完全替代UPS，確保LCU可靠運(yùn)行。通過(guò)自行研發(fā)的SJ-30型通訊管理器內(nèi)的8個(gè)串行通訊接口，滿足和適應(yīng)日益增多的周邊智能設(shè)備的接入，徹底解決受PLC通訊模件通訊接口數(shù)量及特殊規(guī)約的限制。三）智能三）智能I/O模件配工業(yè)實(shí)時(shí)網(wǎng)的模件配工業(yè)實(shí)時(shí)網(wǎng)的LCU 這類LCU的代表產(chǎn)品是ABB MODCELL智能數(shù)據(jù)處理模件及國(guó)電自動(dòng)化研究院的SJ-600。其中大江電廠的全部LCU和

6、二江電廠的1號(hào)機(jī)、3號(hào)機(jī)和4號(hào)機(jī)的LCU就是采用此種LCU，是我廠的主力LCU,因此后面我們主要介紹這種LCU。 SJ-600是以MB80模件為基礎(chǔ)的新一代智能分布式現(xiàn)地控制裝置，能直接上監(jiān)控系統(tǒng)主干網(wǎng)，支持遵循IEC-1131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的可視化順控流程圖。此外采用防止模件誤插的編碼式插槽，SMT表面貼片工藝和I/O信號(hào)一次性電纜連接等高可靠性設(shè)計(jì)。特點(diǎn)：專為水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)而開(kāi)發(fā)的控制器，能完全滿足和適應(yīng)水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的特殊要求。所有模件采用低功耗嵌入式32位CPU，實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，功能強(qiáng)大。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)CAN-BUS現(xiàn)場(chǎng)總線。模件采用全封閉注鋁外殼，抗震防灰，屏蔽性能好。所

7、有模件均可帶電插拔，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。強(qiáng)大的SOE輸入能力，分辨率達(dá)到1ms。多至8個(gè)可編程的串行通訊接口，充分滿足各種智能設(shè)備的接入。方便的組態(tài)軟件、人性化的界面讓所有工作輕松搞定。三、三、SJ-600SJ-600的主要功能及應(yīng)用的主要功能及應(yīng)用一）數(shù)據(jù)采集與處理一）數(shù)據(jù)采集與處理 LCU 通過(guò)此功能對(duì)電廠的主輔設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行參數(shù)及測(cè)量值進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、工程量化，存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，作為系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視、告警、控制、制表，計(jì)算和處理的依據(jù)。數(shù)據(jù)采集的對(duì)象分為模擬量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量、數(shù)碼量等。二）控制與調(diào)節(jié)二）控制與調(diào)節(jié)三）事故停機(jī)處理三）事故停機(jī)處理 由LCU的智能I/O模件直接對(duì)采集到的事故信息進(jìn)

8、行響應(yīng)和處理，執(zhí)行相應(yīng)的事故停機(jī)流程。四）數(shù)據(jù)通信四）數(shù)據(jù)通信 作為監(jiān)控系統(tǒng)光纖以太網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)與電廠級(jí)進(jìn)行通信，向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)和事件信息，并接受其下行的控制命令； 作為現(xiàn)地控制單元和微機(jī)勵(lì)磁、調(diào)速、保護(hù)、智能采集等設(shè)備的通信。五）在線自診斷五）在線自診斷 LCU能夠在線進(jìn)行硬件和軟件的診斷，硬件診斷到板級(jí)，在診斷到故障后將報(bào)警，并自動(dòng)進(jìn)行冗余切換，閉鎖相關(guān)控制等一系列處理，LCU具有掉電自恢復(fù)功能。四、四、SJ-600SJ-600總體結(jié)構(gòu)與原理總體結(jié)構(gòu)與原理SJ-600主要由三部分:主控模件、智能I/O模件以及連接各模件及主控模件的I/O現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。 主控模件是現(xiàn)地控制也即LCU的核心部分，

9、又名CCU(中央控制單元）。它完成當(dāng)?shù)乜刂婆c調(diào)節(jié)，信息處理，通訊轉(zhuǎn)發(fā)、外部設(shè)備通訊等功能。主控模件有兩種配置，單主控模件和雙主控模件方式。我廠采用的是雙主控模件，在此配置下組成熱備用冗余方式，自動(dòng)完成硬軟件主/從切換。一）主控模件一）主控模件二）二）3232位智能位智能I/O模件模件 智能I/O模件在物理布置上分為當(dāng)?shù)豂/O單元及遠(yuǎn)程I/O單元兩種，這些單元都是由32位嵌入式微處理器386EX CPU管理的智能I/O模件構(gòu)成，增強(qiáng)了I/O模件的數(shù)據(jù)處理能力并且模件帶有自診斷功能，在工作時(shí)，模件CPU不斷地對(duì)模件主要部件進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)不正常，一方面向主控模件報(bào)警，另一方面做出保護(hù)，防止引起誤

10、動(dòng)。三）現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)三）現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò) SJ-600現(xiàn)地控制裝置采用的為現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，由SJ-600組成的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元LCU內(nèi)采用了目前國(guó)際工業(yè)控制領(lǐng)域最先進(jìn)的結(jié)構(gòu)體系，即各智能I/O模件和主控模件之間的數(shù)據(jù)聯(lián)接是通過(guò)串行總線CAN網(wǎng)絡(luò)完成通訊，而取消了傳統(tǒng)的并行總線。四）顯示單元四）顯示單元 顯示單元一般選用DIGITAL公司生產(chǎn)的GP377S智能型彩色液晶顯示觸摸屏，它通過(guò)串口直接與SJ-600型現(xiàn)地控制裝置主控模件(CCU)進(jìn)行通訊，完成當(dāng)?shù)財(cái)?shù)據(jù)顯示和操作等功能。觸摸屏由多幅畫面組成，它是現(xiàn)地控制裝置進(jìn)行人機(jī)接口的重要工具。五、五、SJ-600SJ-600的輔助設(shè)備的輔助設(shè)

11、備雙獨(dú)立的微機(jī)系統(tǒng)采用現(xiàn)代控制理論每個(gè)裝置可支持16個(gè)同期對(duì)象支持對(duì)同期開(kāi)關(guān)兩側(cè)的電壓進(jìn)行相角補(bǔ)償和電壓補(bǔ)償所有參數(shù)采用數(shù)字式整定，自動(dòng)校正零點(diǎn)和線性，真正免維護(hù)。一）一） SJ-12C型微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置現(xiàn)地控制單元、自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置和手動(dòng)準(zhǔn)同期裝現(xiàn)地控制單元、自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置和手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置置 三者之間的關(guān)系：三者之間的關(guān)系：自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置作為單功能裝置是現(xiàn)地控制單元中的自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置作為單功能裝置是現(xiàn)地控制單元中的一個(gè)重要組成部分。一個(gè)重要組成部分。手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置是作為自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的冗余設(shè)備。手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置是作為自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的冗余設(shè)備。自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置是由控制單元按控制流程自動(dòng)啟動(dòng)的。自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置是由控制單元按控制流程自動(dòng)啟動(dòng)的。手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置是根據(jù)控制過(guò)程的需要，由運(yùn)行人員手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置是根據(jù)控制過(guò)程的需要，由運(yùn)行人員手動(dòng)操作的手動(dòng)操作的。二）二）SJ-22CSJ-22C型微機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)控裝置型微機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)控裝置同時(shí)采用機(jī)械、電氣兩種測(cè)速原理，即可有機(jī)結(jié)合，又可單獨(dú)使用。獨(dú)特的電氣及機(jī)械轉(zhuǎn)速傳感器，可檢測(cè)機(jī)組蠕動(dòng)，判斷旋轉(zhuǎn)方向。可提供8個(gè)轉(zhuǎn)速整定值輸出。提供1路模擬量輸出