施耐德 PLC 在水电厂现地控制单元改造中的应用
日期：2010-4-16 13:53:44 点击：
来源：中国自动化网
作者：
来源：中国自动化网
作者：
点击【 大 中 小 】放大字体.
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。
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，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。
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，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。
WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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。
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
2 原有设备问题分析
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
2.1 原有现地单元
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
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。
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
图1 原有盘柜布置图
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
2.2 原系统存在问题
WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
（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;
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
（2） 对外通信扩展不方便，许多外部设备的信息无法采集到PLC中去;
WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
（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;
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
（4） 当地显示界面即一体化工控机故障率比较高;
WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
（5） 备品备件订货越来越困难。
WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
为此需对现地控制单元进行更新改造。
WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
3 技改方案分析
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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。
WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
（1） 全部更新
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
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。
WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
（2） 扩展DI/DO新屏
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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。
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
（3） 扩展PLC新屏
WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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。
WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
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。
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
4 系统设计
WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
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。
WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
图2 原配盘柜与扩展盘柜
plcjs.技.术_网
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
4.1 数据采集和处理功能
WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
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。
WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
4.2 控制和调节功能
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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。
WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
4.3 人机界面
plcjs.技.术_网
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。
WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
4.4 对外通信
WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
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。
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
4.5 系统结构主要特点
WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
（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;
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
（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。
WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
5 软件的功能和实现
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
5.1 Modicon984 PLC程序功能设计
WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
（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.
WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
（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;
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
（3） 简单的辅机流程和自启动流程
WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
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。
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
5.2 Quantum PLC程序功能设计
WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
（1） 发电机组的开停机流程、功率自动调节流程等;
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
（2） 对所有采集到数据进行处理分析;
WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
（3） 接受上位机和触摸屏所发的控制命令并解释执行。
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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。
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
6 结束语
WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
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，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。
上一篇: 施耐德软起动器常见故障诊断下一篇: 施耐德Twido PLC在混凝土泵车中的应用
评论内容
载入中...
载入中...
P
L
C
技
术
网
|
可
编
程
控
制
器
技
术
门
户
|
十
万
P
L
C
工
程
师
的
共
同
选
择
！
L
C
技
术
网
|
可
编
程
控
制
器
技
术
门
户
|
十
万
P
L
C
工
程
师
的
共
同
选
择
！
·最新招聘信息
·最新求职信息
·推荐产品
·推荐厂商
·栏目热门排行
·站内热门排行