本文介紹了PLC軟冗余在電氣保護(hù)中的應(yīng)用,系統(tǒng)提高了控制的可靠性,給發(fā)電機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障,同時實(shí)現(xiàn)減員增效的目的。 

 1 引言

     此系統(tǒng)">

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技術(shù)頻道

PLC軟冗余系統(tǒng)在電氣保護(hù)中的應(yīng)用

本文介紹了PLC軟冗余在電氣保護(hù)中的應(yīng)用,系統(tǒng)提高了控制的可靠性,給發(fā)電機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障,同時實(shí)現(xiàn)減員增效的目的。

1 引言

此系統(tǒng)的作用是當(dāng)機(jī)組在啟停和運(yùn)行過程中發(fā)生危機(jī)設(shè)備和人身安全的故障是,自動采用保護(hù)和聯(lián)鎖,防止事故的產(chǎn)生和避免事故擴(kuò)大,從而保證機(jī)組的正常啟停和安全運(yùn)行。通過對設(shè)備工作狀態(tài)和機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的嚴(yán)密監(jiān)視,發(fā)生異常十,即使發(fā)出警報信號,必要時自動啟動或者切除某些設(shè)備或者系統(tǒng),使機(jī)組維持原負(fù)荷運(yùn)行或減負(fù)荷運(yùn)行。

一般舊的系統(tǒng)使用中只有手動操作方式,難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,給操作人員帶來一定的麻煩與危險,也造成出現(xiàn)報警或危險等情況不能及時處理的現(xiàn)象。升壓站多為人工抄表,事故報警信號不能遠(yuǎn)傳必須有人值守,而且發(fā)生報警后,由于數(shù)據(jù)信號較多,很難及時、準(zhǔn)確的判斷出事故的原因,影響事故的處理速度。當(dāng)發(fā)生重大事故而危及機(jī)組設(shè)備時不能停止機(jī)組(或一部分)運(yùn)行,使事故進(jìn)一步擴(kuò)大,造成嚴(yán)重后果,所以急需使用PLC對升壓站進(jìn)行改造。

而由于系統(tǒng)的餓要求的高可靠性,必須使用冗余系統(tǒng),而使用西門子S7-400的硬冗余回極大的提高成本。本系統(tǒng)選用西門子S7-300使用軟冗余來達(dá)到目的,同時降低成本。

2 控制系統(tǒng)構(gòu)成

軟冗余系統(tǒng)由A和B兩套PLC控制系統(tǒng)組成。開始時,A系統(tǒng)為主,B系統(tǒng)為備用,當(dāng)主系統(tǒng)A中的任何一個組件出錯,控制任務(wù)會自動切換到備用系統(tǒng)B當(dāng)中執(zhí)行,這時,B系統(tǒng)為主,A系統(tǒng)為備用,這種切換過程是包括電源、CPU、通訊電纜和IM153接口模塊的整體切換。系統(tǒng)運(yùn)行過程中,即使沒有任何組件出錯,操作人員也可以通過設(shè)定控制字,實(shí)現(xiàn)手動的主備系統(tǒng)切換,這種手動切換過程,對于控制系統(tǒng)的軟硬件調(diào)整,更換,擴(kuò)容非常有用,即Altering Gon-figuration and Application Programin RUN Mode。

根據(jù)保護(hù)系統(tǒng)所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)、節(jié)點(diǎn)容量、系統(tǒng)功能要求,使用兩個西門子CPU315-2DP做軟冗余CPU,使用CP5611連接上位機(jī)與PLC,上位機(jī)使用WINCC做HMI人機(jī)界面。

兩快CPU之間需要使用CP342-5進(jìn)行實(shí)時的數(shù)據(jù)交換,通過ET200M擴(kuò)展從站。特別應(yīng)當(dāng)注意的是軟冗余系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)使用有源總線模板的導(dǎo)軌及有源總線模板。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中也包括了4條鏈路:

用于上位機(jī)編程和監(jiān)控的MPI鏈路;

A站和與ET200從站master LinePROFIBUS鏈路;

B站與ET200從站Reserve LinePROFIBUS鏈路;

A站與B站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)同步的Synchronization Line PROFIBUS鏈路。

3 軟冗余程序的編寫

軟冗余程序需要西門子提供的軟冗余軟件包及STEP7。在A站的BLock中插入OB1(主循環(huán)程序塊)、OB35(定時中斷組織塊)、OB100(暖啟動調(diào)用程序塊)、OB80(在主系統(tǒng)與備用系統(tǒng)切換時間超時時,調(diào)用該塊)、OB82(DP-Slave ET200站上的IM153-2模塊出錯報警,調(diào)用該功能塊)、OB83(DP從站的接口模塊與主站鏈接斷開或鏈接重新建立時調(diào)用該塊)、OB85(程序運(yùn)行出錯或DP從站鏈接失敗調(diào)用該塊)、OB86(主從站通訊出錯調(diào)用該塊)、OB87(通訊失敗調(diào)用該塊)、OB122(外圍設(shè)備訪問出錯調(diào)用該塊)、OB121等組織塊,并對其中的OB100、OB35、OB86進(jìn)行編程。

首先,用戶需要在初始化程序中(OB100)定義冗余部分的數(shù)據(jù)區(qū),該數(shù)據(jù)區(qū)可以包括:一個過程映象區(qū)(procese image area),一個定時器區(qū)(IEC timer area),一個計數(shù)器區(qū)(IEC counter area),位地址區(qū)(memory ad-dress area),和一個數(shù)據(jù)塊區(qū)(datablock area),S7-300同步的最大數(shù)據(jù)量為8KBytes。

使用的是OB35的默認(rèn)屬性,即每100ms中斷觸發(fā)一次,可以根據(jù)實(shí)際的需要在CPU屬性中修改中斷的時間間隔。在OB35里調(diào)用FB101S‘WR_ZYK’功能塊,FB101塊中封裝了冗余功能的程序段,實(shí)現(xiàn)冗余功能.調(diào)用FB101時,你可以在線的讀出RETURN_VAL參數(shù)的數(shù)值,如果為0,說明冗余鏈接正常.如果為8015說明數(shù)據(jù)同步的鏈接不成功,原因是CP342-5之間的FDL鏈接建立的不正確或物理鏈接不通,或是FC100的VERB_ID參數(shù)與NETPRO中的鏈接ID號不一致.當(dāng)執(zhí)行‘SWR_START’程序塊時,系統(tǒng)分配這些數(shù)據(jù)區(qū),不能使用S7的定時器和計數(shù)器.

OB35中的程序段也可以在OBI中實(shí)現(xiàn),知識比使用中斷的方式,而使用助循環(huán)的方式.除去冗余段外的程序大致如下: CALL FB M101,DB5

DB_WORK_NO:=DB1

CALL_POSITON:=TRUE

RETURN_VAL:=MW6

EXT_INFO:=MW8

上段程序中調(diào)用了HB101,使用了數(shù)據(jù)塊OB5.

UDB5.DBX9.1

SPB MNEXT

上段程序可以在DB5中得到控制字(OBW10)和狀態(tài)字DBW8的信息.分析狀態(tài)字中的信息,如果當(dāng)前站為備用系統(tǒng),則跳過冗余程序段.

在SPB MNEXT 與跳至的MNEXT程序塊之間加入實(shí)際需要的邏輯塊,此處的邏輯塊就屬于冗余程序段.

4 系統(tǒng)的功能

結(jié)構(gòu)簡單可靠、組件式插接,便于安裝維護(hù)。

雙電源供電,雙CPU冗余,確保穩(wěn)定工作。

上位機(jī)監(jiān)控,具有報表打印、報警查詢、狀態(tài)監(jiān)視、保護(hù)連鎖實(shí)驗(yàn)記錄等多種功能。

5 結(jié)束語

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、易擴(kuò)展、可靠性高、能對所有輸入輸出點(diǎn)進(jìn)行狀態(tài)記錄,實(shí)現(xiàn)保護(hù)連鎖、動作記錄數(shù)據(jù)管理、狀態(tài)監(jiān)視、系統(tǒng)組態(tài)等功能。對于提高機(jī)組自動化水平,減輕運(yùn)行人員負(fù)擔(dān),增加機(jī)組的可靠性具有重大意義。

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