GE90-30 PLC 在水电厂自动化系统中的应用

1 引言
随着水电厂“无人值班”(少人值守)工作的不断开展，以及电力体制的改革，对水电厂的自动化技术提出了更高的要求。计算机技术、信息技术和现场总线技术的飞速发展给水电厂自动化系统无论在结构上还是功能上，都提供了一个广阔的发展空间。水电厂自动化系统应该成为一个集计算机、控制、网络以及多媒体为一体的综合系统。本文就GE90-30 PLC、PROFIBUS现场总线在水电厂自动化系统中的应用作些探讨。

2 水电站自动化系统原理与结构
目前，水电厂自动化系统大多采用全计算机监控系统，取消或简化常规控制手段。而当前，计算机监控系统一般采用全分布、开放式结构，设电厂级和现地控制单元级。其系统结构原理如图1所示。本文将着重讨论现地控制单元级的设计。

3 系统实现及功能
在水电厂的机组现地控制单元中，一般需配备交流电

图1 水电站自动化系统原理与结构图

量的采集装置、人机界面、自动同期装置、温度巡检装置和智能控制器、开关输入量、模拟输入量板、开出量输出板等，同时还需具备对外通讯的功能。本现地控制系统拟采用美国通用的GE90-30可编程序控制器为核心控制元件，GP系列10.4英寸彩色液晶触摸屏为人机界面。系统结构以及布置图如图2所示。
在系统配置中，可编程序控制器主要由智能CPU、

图2 现地控制单元结构图

图3 PLC配置方案图

开关量输入输出模件、模拟量输入模件、以太网通讯模件、智能通讯模件、Profibus-DP现场总线通讯模件。
可编程序控制器配置方案如图3所示。
(1) 在上述配置中，CPU360是控制系统的核心，IC693MDL655、IC693ALG223分别负责采集开关输入量和模拟输入量，IC693MDL752输出开出量。在电源上有1个485串行通讯口，支持SNP规约，利用这个端口可以直接和触摸屏通讯。
(2) 在本方案中，PCM301模件提供2个串口自由对外通讯，可通过编程来实现任意通讯协议的对外通讯，编程语言可选择BASIC或C语言。一个端口和交流采集装置和温度巡检装置通讯，另一个端口负责与调速器和励磁装置通讯，通讯规约为MODBUS，具体的通讯要通过BASIC或C语言编程来实现。
(3) 该PLC配置方案中的以太网通讯模件(CMM 321)，提供一个标准的网络接口，支持TCP/IP MODBUS协议，可与上位计算机通讯，这样上位机就能够对现地单元监控。
(4) 在水电厂自动化应用中，机组容量增大、控制信息增多、控制负荷增加等都会造成现地控制单元控制能力的降低。针对水电厂被控制对象分散的特点采用现场总线将分散在现场的智能I/O、智能控制器连成一体。正好体现了分散控制的特点，提高了系统的自治性和可靠性，节省了大量的信号电缆和控制电缆。对于现地控制单元，智能控制器(可编程序控制器)加上现场总线技术应是一个良好的发展趋势。
在本控制系统方案中，采用Profibus-DP现场总线模件(IC670PBI001)，以便和渗漏集水井排水系统控制单元，空压机系统控制单元、技术供水系统控制单元、主变压器冷却水系统控制单元、油压装置及漏油泵系统控制单元等通讯。获取每个单元的信息或对其控制。
在PLC软件的设计中，在PLC的寄存器空间，开辟了一段寄存器作为上位机和PLC交换数据的空间，同时根据开关输入量、开关输出量、模拟量以及通讯采集量的特点制定了相关的通讯规约，以便PLC和上位机能快速可靠的交换数据。
(5) 系统特点
a) 具备输入输出回路光电隔离保护功能;
b) 网络节点以及PLC输入输出可灵活配置;
c) 自动采集并监视反馈信号及设备运行状态，并可实现与上位机联网通讯功能
d) 具备现地手动、自动控制及远方上位机控制功能;
e) 简化了系统结构，降低了投资成本。

4 结束语
本现地控制系统方案已被国内几个中型水电厂所采用。从系统运行情况来看，在各种方式下设备操作正确无误，数据采集与通讯正常，系统可靠性高，上位机监控也很正常，各项性能满足水电厂自动化系统的要求，同时也为水电厂的运行、维护减少了工作量及生产成本，为实现现代化水电厂“无人值班”(少人值守)的运行管理模式创造了条件。