（作者：北京華創(chuàng)遠(yuǎn)大系統(tǒng)技術(shù)有限公司張亮）
　　
　　一、摘要
　　
　　以云南大唐紅河電廠輔控網(wǎng)系統(tǒng)為例，論述施耐德電氣QuantumPLC在火電廠輔機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。對(duì)Quantum系統(tǒng)的硬件、軟件結(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行了說(shuō)明，闡述電廠輔控網(wǎng)模式在經(jīng)濟(jì)、管理上的合理性和技術(shù)上的可行性，并且根據(jù)江邊取水系統(tǒng)重點(diǎn)介紹QuantumPLC的具體應(yīng)用。
　　
　　二、概述
　　
　　隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)的進(jìn)一步深入改革，電廠對(duì)輔控網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化程度的不斷提高。在火力發(fā)電廠的輔機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，一般是根據(jù)輔控設(shè)備的功能，按“水”、“灰”、“煤”三個(gè)系統(tǒng)設(shè)立了獨(dú)立的集中監(jiān)控網(wǎng)。但為了保證設(shè)備的運(yùn)行、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高運(yùn)行人員整體素質(zhì)，滿足減員增效的要求，取消一般的“水”、“灰”、“煤”三個(gè)獨(dú)立的監(jiān)控網(wǎng)，只構(gòu)建一個(gè)電廠集中輔控網(wǎng)的新思路，并把輔控網(wǎng)數(shù)據(jù)并入SIS系統(tǒng)中。
　　
　　三、工程描述
　　
　　大唐紅河電廠輔控網(wǎng)包括江邊取水、生水石灰預(yù)處理、次氯酸鈉、鍋爐補(bǔ)給水、工業(yè)廢水、凝結(jié)水精處理、爐內(nèi)加藥、含煤廢水、輸煤、燃油泵房、制氫、氣力除灰、電除塵一共十三個(gè)子系統(tǒng)，全部使用QuantumPLC系統(tǒng)。輔控網(wǎng)對(duì)PLC有較高要求，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
　　
　　1、由于電廠控制水平要求高，所以根據(jù)工藝段的重要級(jí)別，大部分子系統(tǒng)選用QuantumPLC雙機(jī)熱備系統(tǒng)；
　　
　　2、在滿足工藝、控制要求的前提下，提高性能價(jià)格比，對(duì)點(diǎn)數(shù)不太多的子系統(tǒng)選用了CPU11303雙機(jī)熱備系統(tǒng);
　　
　　3、為保證電源的可靠性，子系統(tǒng)選用了冗余電源；
　　
　　4、對(duì)I/O模塊的選型，設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化；
　　
　　在開(kāi)遠(yuǎn)大唐紅河電廠輔控網(wǎng)中，我們充分利用了QuantumPLC強(qiáng)大的功能，很好解決了控制系統(tǒng)中存在的問(wèn)題和難點(diǎn)。在通訊上，我們使用工業(yè)以太網(wǎng)，用TCP/IP協(xié)議加光纖遠(yuǎn)距離傳輸，構(gòu)建百/千兆網(wǎng)絡(luò)。NOE通訊模塊至交換機(jī)采用雙絞線，廠區(qū)內(nèi)各系統(tǒng)到輔控網(wǎng)基本上沒(méi)超過(guò)2公里，所以用多模光纖；江邊取水系統(tǒng)距離較遠(yuǎn)，所以用單模光纖，網(wǎng)絡(luò)速度好，信息傳輸方法機(jī)制合理，所以實(shí)時(shí)性相當(dāng)強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如（圖一）所示：

　　
　　圖一
　　
　　四、PLC介紹
　　
　　QuantumPLC模塊采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，所以具有很高的可靠性。QuantumPLC還帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。而且可以在Concept中編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)，使整個(gè)系統(tǒng)有*的可靠性。所有模塊都可以帶電拔插，無(wú)需停止系統(tǒng)，減少工作量，維護(hù)方便。LED狀態(tài)指示器，直觀地顯示CPU及其I/O模板通道狀態(tài)，為快速檢修故障提供了極大方便。
　　
　　QuantumPLC的配套齊全、功能完善、適用性強(qiáng)，江邊取水、凝結(jié)水精處理等重要系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備、冗余電源、冗余遠(yuǎn)程I/O、再加上雙以太網(wǎng)，確保系統(tǒng)安全連續(xù)運(yùn)行。尤其是先進(jìn)的雙機(jī)熱備系統(tǒng)，組態(tài)簡(jiǎn)單，操作方便。通過(guò)兩套配置*相同的模塊，形成主備的形式。在正常狀態(tài)下，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)處理程序運(yùn)行，進(jìn)行I/O通訊，通過(guò)熱備模塊更新備用機(jī)CPU的狀態(tài)及數(shù)據(jù)，備用機(jī)則監(jiān)視主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，備用機(jī)馬上進(jìn)行切換，變成主機(jī)接替故障機(jī)的處理工作，而且切換時(shí)間短，不會(huì)超過(guò)PLC的一個(gè)掃描周期，所以不會(huì)影響邏輯運(yùn)行。
　　
　　五、工程實(shí)例
　　
　　1、工藝描述
　　
　　云南大唐紅河電廠水源地江邊取水系統(tǒng)處于離主廠房17公里外的南盤江畔，一共分囤船取水、沉沙池、澄清池和二級(jí)泵房四個(gè)子站。江邊取水系統(tǒng)由囤船三臺(tái)取水泵將南盤江水抽到沉沙池進(jìn)行泥沙沉淀，再自流到澄清池，加如凝聚劑助凝劑進(jìn)一步沉淀雜質(zhì)，再由生壓泵打到山頂水池蓄水，自流到電廠作為電廠補(bǔ)給水源。流程如（圖二）所示

　　
　　圖二
　　
　　2、控制方式
　　
　　江邊取水系統(tǒng)操作運(yùn)行分別設(shè)有“遠(yuǎn)程自動(dòng)”、“遠(yuǎn)程手動(dòng)”、“就地手動(dòng)”三種工作模式。“遠(yuǎn)程自動(dòng)”模式為正常的主要運(yùn)行方式，根據(jù)系統(tǒng)滿足自動(dòng)順序運(yùn)行的條件，在操作員站上操作完成整個(gè)工藝流程。在程序編寫中注意自動(dòng)順序執(zhí)行期間，出現(xiàn)任何故障或運(yùn)行人員中斷信號(hào)，都能使正在運(yùn)行的程序中斷并回到安全狀態(tài)，使程序中斷的故障或運(yùn)行人員的指令都將在畫面實(shí)時(shí)顯示。“遠(yuǎn)程手動(dòng)”模式為運(yùn)行人員在畫面上點(diǎn)操一個(gè)被控對(duì)象。在遠(yuǎn)方手動(dòng)模式下，系統(tǒng)提供了豐富幫助操作指導(dǎo)和反饋信息，指引操作人員的操作，以防止誤操作。“就地手動(dòng)”模式是運(yùn)行人員通過(guò)就地控制箱操作被控對(duì)象，就地操作與遠(yuǎn)方程控操作之間有相互連鎖。
　　
　　3、系統(tǒng)配置
　　
　　控制系統(tǒng)采用耐德電氣QuantumPLC系列，整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量輸出192點(diǎn)、開(kāi)關(guān)量輸入252點(diǎn)、模擬量輸出8點(diǎn)、模擬量輸入93點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)在需要的點(diǎn)數(shù)上還留有15%的余量。本系統(tǒng)模塊數(shù)量如下（表一）

　　
　　系統(tǒng)配置采用140CPU43412控制器，雙機(jī)熱備、冗余電源、冗余I/O通信、雙以太網(wǎng)，各子站通過(guò)同軸電纜通信。開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)用24V直流電源，開(kāi)關(guān)量反饋用48V直流電源（防止壓降），模擬量用都24V直流電源，4～20mA信號(hào)，分辨率采用4095。系統(tǒng)電源UPS為3KVA，實(shí)際整套系統(tǒng)只用到30%的容量。

　　
　　系統(tǒng)配置圖如（圖三）所示
　　
　　4、編程軟件
　　
　　本系統(tǒng)的編程軟件使用施耐德電氣Concept2.6軟件，運(yùn)行在Windows2000系統(tǒng)下。上位監(jiān)控軟件用Wonderware公司Intouch9.5，與Quantum系列PLC的結(jié)合在一起。Concept2.6編程軟件完成對(duì)硬件組態(tài)、子站和地址的分配，編寫整個(gè)系統(tǒng)程序的控制邏輯。Concept編程軟件采用標(biāo)準(zhǔn)的IEC61131-3編程語(yǔ)言，通俗易懂、直觀簡(jiǎn)單，強(qiáng)大的編程環(huán)境基本可以滿足一切工業(yè)邏輯要求。尤其是ConceptDFB塊功能，可以自己編寫一些基本功能塊，比如泵、閥等的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，在編程時(shí)直接調(diào)用，大大提高工作效率，也使程序看上去簡(jiǎn)潔明了。程序中要對(duì)閥門監(jiān)視的信號(hào)有開(kāi)到位、關(guān)到位、過(guò)扭矩、超時(shí)、遠(yuǎn)方/就地切換等，泵有運(yùn)行，故障、遠(yuǎn)方/就地切換等，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確采集和工程量轉(zhuǎn)換。有些調(diào)節(jié)閥需進(jìn)行PID操作，PID操作由程序中的PID功能塊完成，還能完成手動(dòng)/自動(dòng)的無(wú)擾切換功能。
　　
　　六、應(yīng)用總結(jié)
　　
　　施耐德電氣QuantumPLC具有強(qiáng)大處理能力的大型控制系統(tǒng)，可以滿足大部分離散和過(guò)程控制的經(jīng)濟(jì)和靈活的硬件控制平臺(tái)，*的性價(jià)比也是在同等PLC中的。云南大唐紅河電廠輔機(jī)全部采用QuantumPLC，各系統(tǒng)運(yùn)行情況十分理想。其優(yōu)異性能、穩(wěn)定可靠的運(yùn)行電廠輔機(jī)設(shè)備提供了優(yōu)異的技術(shù)保障，也給運(yùn)行、維護(hù)人員提供很大的便利。
　　
　　七、建議
　　
　　在滿足工藝、控制要求的前提下，對(duì)點(diǎn)數(shù)較少但又是重要崗位的子系統(tǒng)，選用CPU11303系列雙機(jī)熱備控制器，只能采用LL984編程，一是編程麻煩，二是功能較差，三是不利于整個(gè)電廠編程的一致性和維護(hù)，能否升級(jí)也用IEC編程，這樣小系統(tǒng)也具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力！
　　
　　八、參考文獻(xiàn)
　　
　　1、《ModiconTSXQuantum硬件手冊(cè)》
　　
　　2、《Concept2.6用戶手冊(cè)》