[使用,以太网,实现,其他论文文档]使用PLC以太网实现对隔河岩电厂LCU改造
- 格式：docx
- 大小：9.34 KB
- 文档页数：4
下载文档原格式
合集下载
使用PLC以太网实现对隔河岩电厂LCU改造.doc
使用PLC以太网实现对隔河岩电厂LCU改造-经过多年努力，计算机监控系统在水电厂及其它领域的应用越来越广泛。
对于水电厂来说，采用一套结构合理、功能完善、可靠性高、人机界面友好的计算机监控系统，是水电厂提高安全生产水平，实现无人值班（关门运行）的环节。
非常可喜的是，经过国内同行们的努力，国内计算机监控技术的发展很快，已经接近或达到同类产品的国际先进水平。
随着近几年计算机硬件、软件的快速发展，国内计算机监控技术不断得到发展。
本文作者参加了清江隔河岩水电厂计算机监控系统改造工程，现就该厂LCU改造的特点，改造中所采用的新技术及LCU新型结构，进行初步探索，谈一下个人的看法，不当之处，希望批评指正。
1、监控系统改造的目标隔河岩水电厂原采用加拿大的计算机监控系统，已稳定运行多年，为该厂安全生产及创国内一流水电厂作出了应有的贡献。
但随着国民经济的发展，对电力系统、对电厂的要求越来越高，向国际的一流水电厂的技术、管理水平看齐，创建国际一流水电厂，从而实现管理水平高、技术先进、人员进一步精练、关门运行的目标，势在必行。
一方面，原有的系统功能已不能满足要求，另一方面备品备件订货越来越困难，而且价格非常高，对电厂的安全运行形成隐患。
为此对老系统必须进行更新改造，以便为创国际一流水电厂打下坚实的基础。
对于LCU，改造的方法是：现地设备仅保留原有的盘柜柜体、自动准同期装置和24V电源、照明等少量附件，其它全部拆除，取而代之的是新的LCU，采用施耐德公司Quantum 系列PLC作为控制器。
中国水利水电科学研究院自动化所提供了五套LCU，本文作者参加了LCU的研制、现场安装调试等改造工作，本文是对改造工作的总结和思考。
2、LCU改造的特点2.1控制流程方式不同原监控系统是加拿大CAE研制的，CAE的模式与国内的一贯做法有很大差异。
比如，开机有九大步，停机也有九大步。
对于常规水电厂的机组，而我们的一贯做法是五态转换，所谓五态即停机态、空转态、空载态、发电态、不定态（前四种状态中过渡状态称为不定态）。
基于PLC和以太环网的矿井泵房自动控制系统设计
基于PLC和以太环网的矿井泵房自动控制系统设计作者：刘海波卓邦远来源：《科技创新导报》 2014年第28期刘海波卓邦远(安徽宝龙电器有限公司安徽宿州 234000）摘要:介绍了一种基于PLC和以太环网的矿井泵房自动控制系统的组成、工作原理和运行方式。
该系统采用PLC和工业以太环网技术，通过各种先进可靠的传感器、保护装置、电动闸阀、电动球阀等设备，完成对矿井泵房的自动化控制，实现无人值守和地面远程监控，提高了泵站系统的工作效率和安全性。
关键词:工业以太网 PLC 自动控制系统矿井泵房中图分类号:TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)10(a)-0090-02矿井排水系统承担着排出井下涌水的重要任务，是矿井安全生产的关键环节，排水系统各种设备能否安全、可靠、有效的运行，关系到整个矿井的生产与安全。
国家安全生产监督管理总局2009年12月1日实施的《煤矿防治水规定》第118条规定：受水威胁严重的矿井，应当实现井下泵房无人值守和地面远程监控，本系统正是根据此规定进行设计的。
1 系统组成该系统主排水泵3台，二条排水管路，监控系统主要由上位机、组态编程软件、工业以太环网交换机、PLC控制器、传感器、阻燃通信电缆、阻燃通信光缆、分线盒等设备组成。
传感器部分包括水位传感器、超声流量传感器、正、负压力传感器、温度传感器等。
井下控制系统采用SIMATIC S7-300 PLC，并采用系统组成以太网的机制，从而避免了生产的停机危险，它通过两个并行的中央控制器实现，它们的CPU通过光纤连接，并通过冗余的PROROFBUS-DP线路对远程I/O进行控制。
控制系统总体结构分为：地面上位机部分和井下泵房监控站部分。
上位机部分由工控机和工业组态软件WinCC V6.0构成，用以实现水泵控制系统的地面监控与数据上传功能。
上位机部分安装于地面集控室，向上通过工业以太环网及组态软件自带的OPC Server 软件接口向综合自动化平台提供实时数据，向下通过工业以太环网及OPC Clinet或光端机（光纤）与井下监控站进行实时通讯。
基于PLC的工业以太网控制技术实现
中国矿业大学毕业设计（论文）任务书任务下达日期：2004年2月15日设计（论文）日期：2004年2月15日至2004年6月7日设计（论文）题目：基于PLC的工业以太网控制技术实现设计（论文）专题题目：设计（论文）主要内容和要求：1．S7系列PLC的上位机软件的设计。
2．S7－300系列控制模块的掌握和认识。
3．S7－300系列控制模块的连接和设计。
4．基于S7－300的工业以太网的设计。
5．基于以太网控制的实现。
院长签字：指导教师签字：中国矿业大学毕业设计（论文）指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计（论文）评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日计算机科学与技术学院本科毕业设计论文答辩委员会审定书所提论文基于PCL的工业以太网控制技术实现Industrial Ethernet control realization technically base on PLC 符合本科毕业设计论文要求、业经本委员会评审认可。
答辩组成员：指导教师：教授院答辩委员会主任：2004年6月中国矿业大学毕业设计（论文）答辩及综合成绩基于PLC的工业以太网控制技术实现Industrial Ethernet control realization technically base on PLC学生姓名：郭建光Student: jianguang guo 指导教师：周勇Advisor: yong zhou中国矿业大学计算机科学与技术学院毕业设计论文A ThesisSubmitted to School of Computer Science and TechnologyChina University of Mining and Technologyin Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Undergraduate Thesis in Computer ScienceJune 2004Xuzhou, Jiangsu, China2004年6月摘要本论文提出的“基于PLC的工业以太网控制的实现”，是通过研究工业以太网与西门子S7-300系列PLC，最终实现交通灯信号控制。
一种利用S7-1200集成以太网接口实现与S7-200 SMART通信的方法
一种利用S7-1200集成以太网接口实现与S7-200 SMART通信的方法S7-1200系列PLC具有强大的集成以太网接口，使得它们可以与其他设备实现互联互通。
其中，一种常见的应用场景就是利用S7-1200集成以太网接口实现与S7-200 SMART的通信。
下面就来介绍一下这种方法的实现步骤。
首先，需要在S7-1200 PLC上配置以太网通信参数。
可以通过启动“TIA Portal”工程软件，并在“HMI”中选择“PLC”进行配置。
在配置过程中，需要设置PLC的IP地址、子网掩码、默认网关等网络参数。
此外，还需要将S7-200 SMART的通信协议设置为“S7 Communication”模式。
其次，需要设置S7-1200 PLC的通信功能块。
通过在工程软件中选择“HMI”中的“PLC”并点击“Blocks”来完成该步骤。
在设置过程中，需要按照实际的通信协议、数据格式等相关参数来编写通信功能块。
在这一步骤中，需要注意CRC校验可能会影响通信质量，可以选择关闭此项功能。
最后，将编写好的通信功能块下载到PLC中，并启动通信模式。
此时，S7-1200 PLC即可与S7-200 SMART实现通信。
在实现通信过程中，可以利用开发工具对PLC的工作状态进行监测和调试，并根据实际需求对功能块进行修改和优化。
总之，利用S7-1200集成以太网接口实现与S7-200 SMART的通信是一种实用的方法，可以为相关设备之间的数据交换提供便利和高效性。
具体实现过程需要合理的网络配置、编写合适的通信功能块等步骤，并需要对其进行细致的调试和优化。
以太网网络如何在三菱PLC内实现
以太网网络4.1以太网基础概念Ethernet 网是 1973 年美国 X erox 公司 P alo Alto 研究所最先开始研究的，此后经ANSI/IEEE标准规格，ISO 国际标准认可的网络技术规格。
Ethernet 是LAN(Local Area Network)规格的一种，是企业信息系统中系统管理者对生产现场进行远程生产管理、远程在库/资料管理时处理各种数据的开放式网络。
1. IP 地址IP 地址(Internet Protocol Address)是为了区分连接在英特网、内网等网络中的各台设备、计算机等而分配给它们的识别号码，相当于寄信时的地址和打电话时的电话号码。
世界规模的因特网中存在的网络都使用国际统一的地址。
（由各国分别管理，比方说日本，由JPNIC 管理）现在普及的IPV4用32位的数值表示上述的IP 地址。
一般来说，表示为象 192.168.1.1 一样由4个8位的10进制数组成。
32位的值分为识别各网络的网络部分和识别网络中的各个连接设备（例如计算机）的本机部分。
比如：下面设备构成以太网通信的IP 地址分配2. 端口号：实际的通信是在设备、计算机中运行的应用程序之间进行的。
TCP *1和UDP *1通过端口号(port number)来识别哪一个应用程序与哪一个应用程序在进行着通信。
比如：如果认为IP 地址是一栋大楼的地址的话，端口号就相当于大楼的“某一层”。
端口号的范围包括0～65535(0～FFFF)，其中0～1023(0～3FF)的端口号一般叫做公认端口号(Well Known Port Numbers)，与各个应用程序固定绑定。
Q-Ethernet 模块中，本地端口号可以在1025～4999,5003~65534 (401～1387H,138B~FFFEH)之间任意设定。
发送数据 192.168.1.1接收数据 192.168.1.2 192.168.1.3192.168.1.43. 通信协议：（1）所谓协议就是通信系统预先的约定。
plc的以太网口通讯
plc的以太网口通讯自20世纪60年代起，可编程逻辑控制器（PLC）在工业自动化领域中发挥着重要作用。
PLC作为一种可编程的电子设备，主要用于控制生产过程中的机器和设备。
而随着信息技术的飞速发展，PLC的通讯方式也不断进步和改变，其中以太网口通讯成为了当前最常用和普遍的方式之一。
一、以太网口与PLC的结合以太网口是一种常见的计算机网络接口，它能够将电信号转换为数字信号，并通过以太网传输数据。
而PLC作为一种基于数字电子技术的自动控制设备，与以太网口的结合可以实现PLC与其他设备之间的高效通讯。
通过以太网口，PLC可以与计算机、监控系统、传感器等设备进行连接，实现数据的交换和控制的远程监控。
二、以太网口通讯的优势与传统的串口通讯相比，以太网口通讯具有许多优势。
首先，以太网口传输速度快，能够实现高速数据传输，提高生产效率。
其次，以太网口的连接方式多样化，不仅支持点对点连接，还支持多对多连接，大大提高了系统的扩展能力。
此外，以太网口还具有稳定性高、抗干扰能力强、传输距离远等特点，能够适应工业环境中的复杂情况。
三、以太网口通讯的应用案例以太网口通讯在各个行业中都有广泛的应用。
以工业自动化为例，现在许多工厂中都采用了以太网口通讯技术，实现了生产过程的智能化和自动化控制。
通过以太网口，PLC可以与机器人、传送带、仓储系统等设备进行连接，实现整个生产线的集中控制和监测。
此外，以太网口通讯还被应用于楼宇自动化系统、电力系统、交通控制系统等领域，为各个行业的发展带来了更多可能性。
四、以太网口通讯的挑战与发展虽然以太网口通讯有许多优势，但同时也面临着一些挑战。
首先，网络安全性成为了一个重要问题。
以太网口连接的设备众多，网络攻击的风险也加大。
因此，在使用以太网口通讯时，必须加强网络安全保护，采取相应的措施。
其次，与其他通讯方式相比，以太网口的成本相对较高，需要更多的设备和部署。
随着技术的不断发展，人们对以太网口通讯的性能和效率要求也在不断提高，未来的挑战将会更多。
以太网在PLC通信中的应用
的方式有很强的应用潜力．
这样的系统构成了一个分布式控制的平台，分布式控制是在对
大规模系统进行控制时的一种理想的控制结构模型。 由于ＰＣ Ｌ 控制系
‘ ４＂ １
方式，进行简单的比较、分析。 文献工 习中的ＭｌＥＮＴ Ｅ ＣＥ 网络是日本三菱公司的一种应用于ＰＣ Ｓ Ｌ 间通信用的网络，因此它是一种公司专有 的网络。它的技术特点包括：它是令牌传输网，具有网络冗余功能；这个网络是一个主一 从网络。整个网络中 有一个主设备和诸多从设备；它的数据传输方式是通过分配共享数据区来完成，且最大的可分配共享数据区的 大小是有限制的．文献ｆ〕 ２中的 ＬＮ ＩＫ区共享数据方式，是建立在 Ｒ－８ Ｓ４５总线通信协议荃础上，由独立于 ＰＣ Ｌ 的ＣＵ Ｐ 棋块的专用通信模块来完成，没有主从的概念，在以数据共享方式实现ＰＣ Ｌ 之间的通信方面与三菱的实
程序来完成， 在大部分顺序控制的工业应用领域中， 梯形图程序以其流程的直观性，体现出了 它独特的优点。 因此， 虽然它是一种较为古老的编程语言， 但在对 ＰＣ Ｌ 的程序编制中． 至今仍然得到广泛的应用．ｌｅ－ｒｄｅ Ａ ｌｎＢａｌｙ 公司的ＰＣ Ｌ 之间的以太网通信是在其梯形图程序编制中加入了一个特殊的功能块指令ＭＧ Ｓ 来完成的， 通过对下面实例的介绍来说明这个指令的应用过程。这个实例所要完成的功能是在 ＰＣ 上的钧入口的命 Ｌｌ 令操作，通过以太网把这个命令传送至 ＰＣ ，以实现对连接于 ＰＣ Ｌ２ Ｌ２上的一个泵的开关控制。其结构图如图 ３ 所示， 两个 ＰＣ Ｌ 都是ＡｌｎＢａｌｙ ｌｅ－ｒｄｅ 公司的ＳＣ／５ 把它们通过集线器相连， Ｌ５０， 两个ＰＣ的 Ｉ 地址分别如图中 Ｌ Ｐ 指示。其中 Ｉ 地址为 １２１８工 Ｏ 的 ＰＣ完成前面功能描述中 ＰＣ 的功能 （ Ｐ ９．６ ６工１ Ｌ ＬＩ 以下简称 ＰＣ ） Ｉ ＬＩ｝ Ｐ地址为 １２１ ．６１０ Ｌ 则完成ＰＣ 的功能 （ ９．６ １．０ 的ＰＣ ８ Ｌ２ 以下简称为ＰＣ） Ｌ２． 在对 ＰＣ中的程序进行说明之前，首先对它们的编址方式作简要说明。 ｌｅ－ｒｄｅ 的 ＰＣ的编址方式 Ｌ Ａ 工ｎＢａｌｙ Ｌ 是以文件的形式为基础的，不同的数据类型有不同的文件标识符加以表示，如在图 ４中， Ｎ 代表整致致据 ＇７
PLC-300和以太网通讯在挖泥船控制系统的应用毕业设计论文
目录摘要••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1关键词••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••11绪论•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••21.1 PLC的国内状况•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2 1.2 PLC的未来展望••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2 1.3以太网远程控制的研究现状及发展趋••••••••••••••21.4 wincc系统简介•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3 1.5 研究方向及目的••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3 2挖泥船系统开发环境••••••••••••••••••••••••••••••••••42.1网络拓扑••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4 2.2 数据传输•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••52.3综述•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••63 PLC间的以太网通讯•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7 3.1 PLC 300硬件组态•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7 3.2 多台PLC之间数据传送的实现•••••••••••••••••••••••••••7 3.2.1 step7通讯块简介及功能••••••••••••••••••••••••••••••••8 3.2.2 SFB12/13功能••••••••••••••••••••••••••••••••••••83.2.3 PLC间传送数据程序块•••••••••••••••••••••••••••••••••10 4泥门的驱动方式及泥门的打开条件•••••••••••••••••••••••••134.1液压原理及控制方式•••••••••••••••••••••••••••••••134.1.2液压的定义••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••134.1.2液压的原理•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••13 4.1.3电磁阀定义••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14 4.1.4电磁阀原理••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14 4.2 泥门的液压管路•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14 4.2.1小泥门打开过程••••••••••••••••••••••••••••••••••••••15 5大泥门组态画面操作及预置条件•••••••••••••••••••••••••••155.1 大泥门•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••155.1.1泥门••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••16 5.1.2操作位置••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••16 5.1.3组合控制起动和停止条件••••••••••••••••••••••••••••••16 5.2 控制•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••185.2.1 模式选择••••••••••••••••••••••••••••••••••••195.2．2 浅水模式••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••195.2.3正常抛泥模式•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20 5.2.4泥门单独控制•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20 6小泥门组态画面操作及预置条件•••••••••••••••••••••••••••226.1 小泥门•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••22 6.1.1单独控制的条件：••••••••••••••••••••••••••••••••••••22 6.1.2 半自动启动条件：•••••••••••••••••••••••••••••••••••226.2操作••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••23 6.2.1手动单独控制•••••••••••••••••••••••••••••••••••••23 6.2.2半自动控制的自卸步骤••••••••••••••••••••••••••••••••23 6.2.3 半自动控制打开小泥门••••••••••••••••••••••••••••••24 6.2.4 半自动关闭小泥门••••••••••••••••••••••••••••••••••24 附录一••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••25 附录二••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••26 附录三••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••39 附录四•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44 致谢••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••46 参考文献••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••47摘要本文研究的是基于PLC 300的挖泥船泥门液压控制系统，利用PLC 实现挖泥船上面的泥门自动控制及相应的电气连锁，系统中研究的是西门子S7-300 PLC属于中型PLC，结合该型号的一些优点，将其用于该控制系统中，实现系统功能的自动控制以及相应的电器连锁功能，最终使得该系统更加稳定，更加可靠以及维护相当的方便。
基于以太网的PLC控制网络研究[专业：微电子学与固体电子学]
华中科技大学硕士学位论文网络上的高档机器．服务器（Ｓｅｒｖｅｒ）；而把一些频繁与用户打交道的任务交给前端计算机．客户机（Ｃｌｉｅｎｔ），通过这种结构实现了网络上信息资源的共享和管理。
图２．１控制系统体系结构图本生产过程现场中大部分控制量是对控制器和阀门的启闭控制，且整个流程中有很多的执行元件（如控制电磁阀的固态继电器等）和检测元件（如霍尔传感器、光电传感器等），比较适合ＰＬＣ控制。
ＰＬＣ中程序所实现的功能分为：１）工艺过程部分。
对ＰＬＣ进行相关工艺流程的编程设计，以达到对系统中阀门、控制器等的协调控制；２）故障处理部分。
ＰＬＣ对执行机构和传感器故障进行判断和处理，有效保障了生产线的可靠和安全。
为了达到集中控制的目的，还需将ＰＬＣ采集到的相关信息集中送往上位机，在上位机中运用相关高级语言编程，完成上位机和下位机之间的数据连接、实时数据显示、现场故障提示和处理、报表生成和打印等功能。
２．２．１控制网络的设计现场设备采用工业以太网为主的总线技术，将多个设备组成一个局部控制网络进行控制管理。
通过比较现有的各种现场总线，本文准备采用工业以太网作为现场设各华中科技大学硕士学位论文图３．２系统总体结构图１４华中科技大学硕士学位论文３．２．２控制部分系统结构控制部分系统结构图如图３．３所示。
图３．３控制部分系统结构图该控制系统由主控计算机、操作计算机、视频监控计算机、动画机、交换机、六台串口服务器和六台ＯＭＲＯＮＣＰＭｌＡ／ＣＰＭ２ＡＰＬＣ所组成。
从功能角度，整个系统大致可以划分为面向工业现场设备的以ＰＬＣ为核心的控制层和面向控制底层的以主控计算机为核心的监管层。
考虑到现场总线通信的局限性和工业网络的发展趋势以及系统的可升级性，整个系统采用工业以太网作为主要通信平台。
ＰＬＣ为控制层的核心，负责现场高速数据采集，实现逻辑、定时、计数等控制任务。
其主要实现的功能为：（】）启闭生产线相关工位液压站、输料带；（２）设备机构动作控制，同时将相关传感器信号送往集中控制中心：（３）具备机构运动检错功能，出错后迅速向上位机发送错误代码，并执行故障应急处理预案；（４）接收上位机控制命令和向监控中心反馈生产线实时工况信息。
一种利用S7-1200集成以太网接口实现与S7-200 SMART通信的方法
一种利用S7-1200集成以太网接口实现与S7-200 SMART
通信的方法
刘丰年
【期刊名称】《数字技术与应用》
【年(卷),期】2017(000)007
【摘要】利用S7-1200PLC自身集成的以太网接口将S7通信应用于S7-1200与S7-200 SMART之间进行通讯测试,实验表明,在S7-1200侧编程调用PUT/GET 指令可以成功实现与S7-200 SMART PLC之间的通信,具有一定的实际应用价值。
【总页数】2页(P34-35)
【作者】刘丰年
【作者单位】三门峡职业技术学院信息传媒学院河南三门峡472000
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.利用以太网实现S7-1200与S7-200 SMART通信的方法 [J], 尤向阳;葛笑寒
2.“S7-200 SMART PLC ”讲座第9讲:S7-200 SMART IE 触摸屏与S7-200 SMART通信的实现方法 [J], 廖常初
3."S7-200 SMART PLC"讲座第7讲:S7-200 SMART基于以太网的S7协议通信[J], 廖常初
4.一种利用S7-1200集成以太网接口实现与S7-200 SMART通信的方法 [J], 刘丰年
5.基于以太网实现S7-200 SMART与S7-300通信方法的研究 [J], 孔彦虎;张荣忠;万明海
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
使用PLC以太网实现对隔河岩电厂LCU改造经过多年努力，计算机监控系统在水电厂及其它领域的应用越来越广泛。
对于水电厂来说，采用一套结构合理、功能完善、可靠性高、人机界面友好的计算机监控系统，是水电厂提高安全生产水平，实现“无人值班（关门运行）”的环节。
非常可喜的是，经过国内同行们的努力，国内计算机监控技术的发展很快，已经接近或达到同类产品的国际先进水平。
随着近几年计算机硬件、软件的快速发展，国内计算机监控技术不断得到发展。
本文作者参加了清江隔河岩水电厂计算机监控系统改造工程，现就该厂LCU改造的特点，改造中所采用的新技术及LCU新型结构，进行初步探索，谈一下个人的看法，不当之处，希望批评指正。
1、监控系统改造的目标隔河岩水电厂原采用加拿大的计算机监控系统，已稳定运行多年，为该厂安全生产及创国内一流水电厂作出了应有的贡献。
但随着国民经济的发展，对电力系统、对电厂的要求越来越高，向国际的一流水电厂的技术、管理水平看齐，创建国际一流水电厂，从而实现管理水平高、技术先进、人员进一步精练、关门运行的目标，势在必行。
一方面，原有的系统功能已不能满足要求，另一方面备品备件订货越来越困难，而且价格非常高，对电厂的安全运行形成隐患。
为此对老系统必须进行更新改造，以便为创国际一流水电厂打下坚实的基础。
对于LCU，改造的方法是：现地设备仅保留原有的盘柜柜体、自动准同期装置和2 4V电源、照明等少量附件，其它全部拆除，取而代之的是新的LCU，采用施耐德公司Quant um 系列PLC作为控制器。
中国水利水电科学研究院自动化所提供了五套LCU，本文作者参加了LCU的研制、现场安装调试等改造工作，本文是对改造工作的总结和思考。
2、LCU改造的特点2.1控制流程方式不同原监控系统是加拿大CAE研制的，CAE的模式与国内的一贯做法有很大差异。
比如，开机有九大步，停机也有九大步。
对于常规水电厂的机组，而我们的一贯做法是五态转换，所谓五态即停机态、空转态、空载态、发电态、不定态（前四种状态中过渡状态称为不定态）。
（对于有调相任务的机组，还有调相态；对于抽水蓄能机组，还有水泵态；但不在讨论的常规机组范围之内。
）机组一定处于五种状态之中。
机组的开机、停机、解列、解列后并网等操作，不过就是机组在的停机态、空转态、空载态、发电态四种状态间的转换。
虽然两种表示方法实质是一致的，但习惯于五态转换的人，要熟悉开机、停机各九大步，需要一定的时间。
考虑到电厂从运行人员到检修维护人员都谙熟这开、停机九大步这一因素，虽然编程与调试都需要付出较大的努力去适应，还是采用了原来的开、停机九大步形式，以方便电厂人员的运行与维护。
2.2使用结构化文本语言来编程但是对于熟悉使用C语言或类似C语言的其它文本化语言的工程技术人员来说，或者对于特别复杂的顺控流程用LD或FBD实现很困难的情况，使用结构化文本ST语言是一个明智的选择。
隔河岩的情况就是这样，他们原来加拿大CAE计算机监控的LCU的全部流程是用类似C语言的文本化的语言编制的，他们的机组顺控流程也很复杂，因此电厂要求所有流程使用ST语言编制。
这样，改造后的LCU的程序，与原来的程序风格上接近，电厂的技术人员比较容易理解和维护。
实践证明，选择ST语言是正确的。
2.3 PLC直接上网经过多年探索和实践，计算机监控系统普遍采用分层、分布的系统结构，也就是按照被控设备分成单元，即LCU.现在较为普遍的LCU一般由工控机、控制器（PLC：用于数据采集和控制）、自动准同期装置、转速装置、变送器、电源等附件组成。
工控机作为计算机监控系统内部网上的一个结点，各种数据经过工控机送到网上各个结点，控制命令经工控机下达到控制器等设备。
因此工控机的可靠性显得非常重要。
虽然工控机是工控产品，由于它的风扇、硬盘驱动器、软驱等旋转部件的存在，可靠性就有所降低。
针对这种情况，人们把眼光纷纷投向以太网，考虑PLC的直接上网。
现在国际上知名的几大厂家的PLC均能够实现直接上网，如施耐德公司全线的Quantum系列、Premium系列等、通用电气公司GE90-70系列、GE90-30系列、VersaMAX系列等、西门子公司的有关PLC、罗克韦尔PLC的有关系列控制器。
在隔河岩计算机监控改造工程中，采用了直接上网的形式。
但它的结构还是符合分层分布（单元）式的结构原则。
这种结构是符合“无人值班（关门运行）”的目标的。
2.4 冗余结构双机热备冗余现在PLC的可靠性是很高的，但为了把大型、特大型机组的可靠性提高到更高的水平，特别是满足隔河岩这种大型骨干电厂“无人值班（关门运行）”对LCU的要求，同时也利于维护（一台运行，另一台可处于编程状态），采用了双机（CPU）热备结构。
双机热备的实现有两种放方式，一是硬件方式，一是软件方式。
硬件方式如施耐德公司Quantum系列P LC双机热备、通用电气公司GE90-70系列双机热备等；软件方式通用电气公司GE90-30系列双机热备有一般硬件的方式性能比较好。
但是不管那种方式，都要达到无扰切换。
也就是切换的过程要保证控制连续进行、数据不丢失。
这一点是非常重要的。
在隔河岩计算机监控改造工程中，采用了施耐德公司Quantum系列PLC双机热备结构。
当主控CPU故障或电源失去时，自动切换到备用CPU，备用CPU自动升为主控CPU，实现无扰切换。
当进行维护时，可以手动进行主、备单元的切换。
这样，可以提高可靠性指标。
光纤以太网冗余对于LCU来说，它与系统的其它结点的连接方式，或说组网方式，现在普遍采用以太网，而且采用光纤作为介质。
单网的可靠性已经很高，但考虑其它不可预见的机械物理上的等因数，可以考虑采用双光纤以太网。
隔河岩计算机监控系统采用了双光纤以太网。
从LCU（PLC）而言，它的双光纤以太网工作方式不需要切换，而且是同时工作（ALL IN WORKING）的方式。
这样，不需要切换，一旦一号网故障，二号网可以零时间切换过去。
由此可以获得很高的性能。
这是由Quantum系列PLC的以太网实现的功能。
与远程机箱的联结电缆冗余一般情况，一个LCU单元需要几个扩展机箱。
如隔河岩项目，它有五个扩展机箱。
在Quant um系列PLC上，它有两种连接方式，一种是远程RIO（Remote Input/Output）方式，一种是分布DIO（DistributedInput/Output）方式。
隔河岩项目采用的是RIO方式，它的扩展机箱称为远程站（RemoteDrop）。
一般情况下，主机箱采用与扩展机箱采用单缆连接已经足够。
但采用双缆可以获得更高的可靠性。
如在龙羊峡水电厂，单机32万千瓦，PLC的主机箱在上游侧，其中一个远程站在下游侧。
在该电站，采用双缆连接主机箱与该远程站，一跟从左侧走线，一跟从右侧走线，这样一旦一侧有火灾、机械损伤等不可预见性的因素，不影响系统的正常运行。
在隔河岩计算机监控改造工程中，也采用了双缆的结构。
输入冗余一般来说，输入的冗余应该采用三取二的方法，即少数服从多数的方法。
通用电气公司GE 系列PLC 有这样的硬件结构，从CPU、输入、输出都三重冗余，以满足可靠性极高的情形，如冶金领域的高炉。
但是它的投资大，在水电行业实在没有必要。
但是，对于少数重要的信号，如用于事故停机、紧急事故停机的信号、重要设备如出口断路器的状态信号有两路信号输入，就存在如何处理的问题。
在隔河岩计算机监控改造工程中，就遇到这样的问题。
处理的方法是采用安全倾向因子，在不同的状态、过程中，可以采用不同的安全倾向因子，这样用一对冗余信号加一组安全倾向因子，就可以得到在不同的状态、过程中一组信号。
一个安全倾向因子可以是几个甚至更多个信号的逻辑运算结果。
5）输出冗余对于部分重要设备，如灭磁开关、出口断路器，为保证其在任何情况下的高可靠性动作，需要对每一个这样的设备配置两个开出通道，即配置冗余的通道，已保证其可靠性。
有些电厂的出口断路器。
如隔河岩的，分闸就是两个线圈，正常工作线圈和后备线圈，任何一个线圈励磁，断路器都会分闸。
实际上就是设备的冗余。
国电公司在“无人值班（关门运行）征求意见稿”中有过这样的要求。
一般，冗余的通道动作策略有两种：一种是采用两个冗余通道同时动作的策略；另一种是采用在第一个通道动作失败后，冗余的第二通道再动做的策略。
显然同时动作不是很好，因为正常情况下，设备会正常动作。
这种情况下，第二通道动作没有必要，可能造成第一通道动作失败后，第二冗余通道动作不能正常动作。
采用后一种办法较好。
监视第一个通道动作，在一定时间内，状态没有反馈回来，第二通道动作。
这样，第二通道几乎没有“表现的机会”，一旦让他表演，他会“准确而恰如其分地表演”。
在隔河岩计算机监控改造工程中，就是采用这种方案，取得了比较理想的效果。
电源的冗余2.5 交流采样与变送器交流采样的使用越来越多，大有代替变送器的趋势。
但是，现在对于交流采样的理解不是那么清楚。
隔河岩计算机监控改造工程中，关于交流采样与变送器处理与使用是比较恰当的、合适的，是值得其它电站（厂）借鉴的。
这里所说的合理与恰当，当然指的是交流量的处理，因为现在对于直流及非电量只能采用变送器进行采集处理。
具体处理方法是：对于机组同期、机组有功功率、机组电压（无功功率）、导叶开限等实时性、可靠性要求高的控制环节，采用变送器。
而采用交流采样装置采集发电机的三相电流、三相电压（相、线）、有功功率、无功功率、功率因数等电气参数。
2.6采用CableFast快速配线系统2.7精心设计认真准备为了使现场的配线、改造的工作量最小，也为以后的维护方便，需要精心地进行设计。
合理布局，合理配置。
一般外部端子接线不要改变，这样就可以减少施工时间。
另外，要进行充分的准备，各种配件、各种工具等，否则就会影响工期。
在隔河岩现场改造过程中，我们较好解决了这个问题，使得现场的改造、装配工作有条不紊地进行，在保障工期地前提下，使装配地工艺操作原进口设备地工艺水平，得到电厂地好评。
3、结语在清江隔河岩水电厂现地控制单元（LCU）改造中，在结构、技术路线、实现方法上都有所创新。
主要体现在水电行业首次使用QUANTUM PLC 直接上网（取消工控机），体现在采用了双机热备冗余、双网、部分I/O冗余及电源的冗余。
隔河岩水电厂的LCU尤其是机组LCU I/O点数多，是一般同规模机组的3到4倍。
而且监控系统的改造要求高，特别是时间短。
在不到三周的时间里，要进行现场安装、配线、调试，时间非常紧。
经过与电厂等有关方面的积极配合，隔河岩水电厂计算机改造工程已基本完成。
目前，设备运行良好，预期的目标基本实现，效果是好的。