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PLC在水电厂控制系统中应用
[正文]:1 引言 随着国民经济的发展，对电力系统、电厂的要求越来越高。
对于水电厂来说，装备一套结构合理、功能完善、可靠性高的现地控制单元，是水电厂提高安全生产水平，实现“无人值班”的重要环节。
2 原有设备问题分析 2.1 原有现地单元 原有现地控制单元包含一面盘柜，柜内安装了modicon984-145型plc，参见图1。
该plc属于凑型的plc，基本的控制和数据采集功能都可以实现;与一体化工控机以及上位机采用了mb+网方式通信，该plc仅具有一个rs-233口，协议固定为modbus，规约只能是modbus从站。
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图1 原有盘柜布置图 2.2 原系统存在问题 （1） 整个电站的通信采用一个mb+网，当通信线路一个地方发生故障可能会影响整个电站的运行，对电厂的安全运行形成隐患; （2） 对外通信扩展不方便控制工程网版权所有，许多外部设备的信息无法采集到plc中去; （3） 随着外部控制设备的更新改造，所需测控点数增加，原有配置已无法满足要求; （4） 当地显示界面即一体化工控机故障率比较高; （5） 备品备件订货越来越困难。
为此需对现地控制单元进行更新改造。
3 技改方案分析 结合水电厂现场改造的经验，提出如下三个现地控制单元改造方案以供比选。
（1） 全部更新 把原有设备全部更新，改用quantum plc。
全部更新，原有设备要全部报废，这样改造的成本较高，同时现场配线、安装等工作量都较大，改造周期较长。
（2） 扩展di/do新屏 扩展一面屏，增加开关量输入和输出点数，plc仍采用modicon984，和上位机通信仍需采用mb+方式。
由于仅仅是对原有系统进行扩充，增加了相关的点数，整个系统的功能特点以及可靠性等并没有过提高，这种方案改造的意义不大。
（3） 扩展plc新屏 原有屏柜保持，新扩展一面屏柜，采用quantum plc，quantum plc与原有plc采用mb+网进行通信;与上位机通信方式改用以太网通信，即plc直接上以太网，在新增屏柜上安装一台通信管理机。
在充分利用原有设备的基础上，增加了一套quantum plc，数据处理能力得到很大的提高，quantum plc具有无与伦比的网络连接能力，特别是应用于modbus plus网络的站间通讯（peer cop）技术，其快速、准确、可靠的性能充分满足功能要求，在新盘柜和旧盘柜之间即采用mb+网进行通迅，高速mb+网络的通讯功能也得到了充分的利用，上位机的通迅改用了以太网方式，提高了速度和可靠性，同时改造过程中工作量也增加的不是很多，具有可行性。
4 系统设计 系统配置方案如图2所示。
在该方案中，原有modicon984 plc配置以及盘柜布置和外部接线不作任何更改;增加了一套盘柜，盘柜内安装了一套quantum plc，plc配置有140cpu 11303s，增加了开入模件、开出模件、模入模件、以太网通信模件。
这就弥补配置点数不足的问题，同时解决了与上位机通信的问题。
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图2 原配盘柜与扩展盘柜 4.1 数据采集和处理功能 原配置modicon984 plc和新增quantum plc都具数据采集功能，都配有相应的数据采集模件，两套plc共同完成现地控制单元的数据采集功能;modicon984 plc采集到的所有数据通过mb+网络，采用peer cop方式送到quantum plc中去，quantum plc对所有的数据进行处理，即数据处理功能全部由quantum plc完成，这就充分利用了quantum plc高速的数据处理功能。
4.2 控制和调节功能 modicon984 plc和新增quantum plc都配有开关量输出模件，即都具有控制和调节功能;modicon984 plc中的开出点，既可以由modicon984 cpu控制也可以由quantum plc控制，两者是‘或’的关系;quantum plc通过mb+网络，采用peer cop方式把开出点信息送到modicon984 plc中去，同时modicon984 plc也编有程序，可以实现对开出点的控制，这主要是用来实现对辅机或自启动流程的控制。
4.3 人机界面 在新增盘柜，装有触摸屏，触摸屏与quantum plc通迅，这样可以实现所有数据的实时动态显示，同时可以下发相关的控制令给quantum plc，quantum plc接受到控制命令后进行解释执行。
4.4 对外通信 在新增盘柜，安装有以太网通信模件和通信管理机，以太网通信模件用来和上位机系统通信。
通信管理机主要是把现场辅助设备的运行信息进行采集，同时把采集到的数据信息送到quantum cpu里，其自身具有八个rs-232串口，这样整个现地控制单元的外部通信功能大大增强。
4.5 系统结构主要特点 （1） 原有modicon984 plc相当于一个智能i/o，自身可以运行plc程序，这样一些流程就保持不变，而这些控制功能又不受所扩展盘的影响;而对quantum plc来说，可以把modicon984 plc当一个扩展i/o来处理，它可以处理modicon984 plc所有的开关量、模拟量等; （2） modicon984 plc和新增quantum plc采用peer cop方式，通过高速mb+网络进行通信，实践证明，通信快速、准确、可靠。
5 软件的功能和实现 5.1 modicon984 plc程序功能设计 （1） 编写简单的程序，以实现quantum plc和modicon984 plc可以同时控制modicon984 plc的开出点. （2） 把开关量、模拟量进行处理，送到指定的寄存器，以便通过peer cop方式一齐传输到quantum plc; （3） 简单的辅机流程和自启动流程 由于原配置modicon984cpu不支持concept编程，所以仍需用modsoft组态软件来编写。
5.2 quantum plc程序功能设计 （1） 发电机组的开停机流程、功率自动调节流程等; （2） 对所有采集到数据进行处理分析; （3） 接受上位机和触摸屏所发的控制命令并解释执行。
编程软件采用了组态软件concept2.6，该软件支持梯形图（ld）、功能块图（fbd）、结构化文本（st）等多plc编程语言，能保证系统的各类控制功能的需求。
6 结束语 本现地控制单元改造方案，在结构、技术路线、实现方法上都有所创新，该系统的结构设计合理，技术路线和实现方法完全可行;改造实施简单，大大减少了安装、配线的工作量控制工程网版权所有，改造工程实施完成几个月来，运行非常稳定，达到了预期的目标，该方案的成功应用为国内老电厂lcu的技术改造提供了典型范例，对提高发电厂的自动化的水平有重要的现实意义。
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