GE90-30 PLC 在水電廠自動化系統中的應用

1 引言
隨著水電廠“無人值班”(少人值守)工作的不斷開展，以及電力體制的改革，對水電廠的自動化技術提出了更高的要求。計算機技術、信息技術和現場總線技術的飛速發展給水電廠自動化系統無論在結構上還是功能上，都提供了一個廣闊的發展空間。水電廠自動化系統應該成為一個集計算機、控制、網絡以及多媒體為一體的綜合系統。本文就GE90-30 PLC、PROFIBUS現場總線在水電廠自動化系統中的應用作些探討。

2 水電站自動化系統原理與結構
目前，水電廠自動化系統大多采用全計算機監控系統，取消或簡化常規控制手段。而當前，計算機監控系統一般采用全分布、開放式結構，設電廠級和現地控制單元級。其系統結構原理如圖1所示。本文將著重討論現地控制單元級的設計。

3 系統實現及功能
在水電廠的機組現地控制單元中，一般需配備交流電

圖1 水電站自動化系統原理與結構圖

量的采集裝置、人機界面、自動同期裝置、溫度巡檢裝置和智能控制器、開關輸入量、模擬輸入量板、開出量輸出板等，同時還需具備對外通訊的功能。本現地控制系統擬采用美國通用的GE90-30可編程序控制器為核心控制元件，GP系列10.4英寸彩色液晶觸摸屏為人機界面。系統結構以及布置圖如圖2所示。
在系統配置中，可編程序控制器主要由智能CPU、

圖2 現地控制單元結構圖

圖3 PLC配置方案圖

開關量輸入輸出模件、模擬量輸入模件、以太網通訊模件、智能通訊模件、Profibus-DP現場總線通訊模件。
可編程序控制器配置方案如圖3所示。
(1) 在上述配置中，CPU360是控制系統的核心，IC693MDL655、IC693ALG223分別負責采集開關輸入量和模擬輸入量，IC693MDL752輸出開出量。在電源上有1個485串行通訊口，支持SNP規約，利用這個端口可以直接和觸摸屏通訊。
(2) 在本方案中，PCM301模件提供2個串口自由對外通訊，可通過編程來實現任意通訊協議的對外通訊，編程語言可選擇BASIC或C語言。一個端口和交流采集裝置和溫度巡檢裝置通訊，另一個端口負責與調速器和勵磁裝置通訊，通訊規約為MODBUS，具體的通訊要通過BASIC或C語言編程來實現。
(3) 該PLC配置方案中的以太網通訊模件(CMM 321)，提供一個標準的網絡接口，支持TCP/IP MODBUS協議，可與上位計算機通訊，這樣上位機就能夠對現地單元監控。
(4) 在水電廠自動化應用中，機組容量增大、控制信息增多、控制負荷增加等都會造成現地控制單元控制能力的降低。針對水電廠被控制對象分散的特點采用現場總線將分散在現場的智能I/O、智能控制器連成一體。正好體現了分散控制的特點，提高了系統的自治性和可靠性，節省了大量的信號電纜和控制電纜。對于現地控制單元，智能控制器(可編程序控制器)加上現場總線技術應是一個良好的發展趨勢。
在本控制系統方案中，采用Profibus-DP現場總線模件(IC670PBI001)，以便和滲漏集水井排水系統控制單元，空壓機系統控制單元、技術供水系統控制單元、主變壓器冷卻水系統控制單元、油壓裝置及漏油泵系統控制單元等通訊。獲取每個單元的信息或對其控制。
在PLC軟件的設計中，在PLC的寄存器空間，開辟了一段寄存器作為上位機和PLC交換數據的空間，同時根據開關輸入量、開關輸出量、模擬量以及通訊采集量的特點制定了相關的通訊規約，以便PLC和上位機能快速可靠的交換數據。
(5) 系統特點
a) 具備輸入輸出回路光電隔離保護功能;
b) 網絡節點以及PLC輸入輸出可靈活配置;
c) 自動采集并監視反饋信號及設備運行狀態，并可實現與上位機聯網通訊功能
d) 具備現地手動、自動控制及遠方上位機控制功能;
e) 簡化了系統結構，降低了投資成本。

4 結束語
本現地控制系統方案已被國內幾個中型水電廠所采用。從系統運行情況來看，在各種方式下設備操作正確無誤，數據采集與通訊正常，系統可靠性高，上位機監控也很正常，各項性能滿足水電廠自動化系統的要求，同時也為水電廠的運行、維護減少了工作量及生產成本，為實現現代化水電廠“無人值班”(少人值守)的運行管理模式創造了條件。