6ES7341-1BH02-0AE0详细使用

1.概述
象山水电站位于黑龙江省黑河市，电站装机容量为3×6MW，1996年设计时以计算机监控为主，常规控制为辅，主要实现对机组部分的监控，开关站以及公用辅助设备未考虑在内，由于系统的结构和功能不十分完善同时由于设备都已进入老化期，设备陈旧技术落后为电站的管理和维护，以及系统的正常运行都带来隐患。为保证电站的正常运行，提高电站的管理水平和经济效益，因此对电厂现行的监控设备进行全面的技术改造。
电站新的计算机监控系统按“无人值班”（少人值守）运行方式设计。采用北京中水科水电科技开发公司的H9000水电站计算机监控系统，整个系统应采用全分布开放式系统结构。电站计算机监控系统由电站控制中心系统和现地控制单元等组成。系统采用新的计算机硬件、软件及网络技术，全站按全计算机监控进行总体设计和系统配置，达到国内同类型水电站计算机监控系统先进水平，系统投入运行后，使全站运行管理达到无人值班（少人职守）。系统高度可靠，各项技术性能指标均达到部颁DL/T578-95《水电站计算机监控系统基本技术条件》及DL/T5065-1999《水力发电厂计算机监控系统设计技术规定》的要求，选择较高的MTBF指标，从部件、单机和系统多层次保证高可靠性要求。系统配置和设备选型应符合计算机发展迅速的特点，硬件、软件采用模块化、结构化的设计，以便于硬件设备的扩充，又可适应功能的增加和系统规模的扩展。实时性好，抗干扰能力强，适应电站的现场环境。人机接口功能强，操作控制简洁、方便、灵活。在保证系统的实时性和可靠性等技术指标的同时，系统应具有可维护性好，保证较小的MTTR指标。
2.计算机监控系统结构配置
电站以计算机监控系统为基础。电站设备的运行监视和控制在中控室的操作员工作站上进行，同时也可在各LCU上通过触摸屏和开关按钮实现对其所控设备运行的监视和控制。机组单元及开关站/公用单元通过光纤网络与全厂计算机监控系统连接并接受其监控，同时在这些系统的现地控制柜上设有控制开关以及操作按钮，可以实现设备的现地监控。
系统包括系统主机兼操作员工作站、办公楼监视终端、通讯服务器、网络设备、GPS 时钟、打印机等
现地控制单元（LCU）包括三套机组LCU （LCU1-LCU3）、一套开关站及公用设备LCU （LCU4） 、一套小机LCU （LCU5）。 LCU完成对监控对象的数据采集及数据预处理及与其它电站设备的通讯，负责向网络传送数据信息，并自动服从调度层上位机的命令和管理。同时各LCU也具有控制、调节操作和监视功能，配备有本地操作按钮和指示元件，当与上位机系统脱机时，仍具有必要的监视和控制功能。LCU采用PLC直接上以太网的方案。
现地控制单元包括：可编程序控制器、现地人机接口、同期装置、交流采样设备、转速装置及多功能电度表、嵌入式通信控制器、温度采集设备、电源、机柜、继电器及按钮开关、光字等
LCU可编程序控制器完成系统的数据采集及设备的调节与控制（包括顺控）。控制器不仅实时性指标高，还应具有可靠性高等特点。LCU采用BITC MX9300系列PLC。该系列PLC针对水电需求，由BITC与惠朋公司（VIPA GmbH）联合设计，在德国加工生产。
各LCU 的PLC配置的I/O点设计点数如下：
LCU单元 机组（1－3） 开关站及公用 小机
开关量输入（DI+PI） 128 192 32
开关量输入（SOE） 64 64 32
温度量（RTD） 24 8 8
开关量输出（DO） 128 128 64
模拟量输入（AI）4～20MA 16 40 8
以机组单元为例，具体配置如下：
主（1#）机箱（BITC MX9300）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
SOE: MX 321-1BL00 SOE: MX 321-1BL00 CPU: MX 315-2AG10 AI: MX 331-7KF01 AI: MX 331-7KF01 DI: MX 321-1BL00 DI: MX 321-1BL00 DI: MX 321-1BL00 DI: MX 321-1BL00 RTD: MX 331-7KF01 RTD: MX 331-7KF01
扩展（2#）机箱（BITC MX9300）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
DP: MX 353-1AG01 RTD: MX 331-7KF01 RTD: MX 331-7KF01 RTD: MX 331-7KF01 RTD: MX 331-7KF01 DO: MX 322-1BL00 DO: MX 322-1BL00 DO: MX 322-1BL00 DO: MX 322-1BL00
CPU模块：MX315-2AG10，含以太网接口；32点开关量输入模块：MX321-1BL00，6块；32点开关量输出模块：MX322-1BL00,4块；8点模拟量输入模块：MX331-7KF01，2块；4点温度量模块：MX331-7KF01，6块；MX9300的编程软件采用SW873，该软件支持WinPLC7（STL，FBD，LAD） 编程。
3.系统特点及功能
LCU是一套完整的计算机控制系统。与系统联网时，作为监控系统的一部分，实现系统指定的功能。而当LCU与系统脱离时，则能独立运行，实现LCU的现地监控功能，并确保被控设备的安全稳定运行。LCU的基本功能如下：
PLC完成各种数据采集与预处理功能。事件顺序记录功能。数据通讯与网络通讯功能。运行工况的转换，LCU可完成各类设备的运行工况转换，如机组的运行工况转换，断路器的分合，设备运行方式的转换等。LCU现地人机联系功能。系统硬件及软件诊断与自恢复功能。时钟同步功能。通过硬件和软件同步手段，实现系统时钟同步。
机组现地控制单元（LCU） 控制与调节功能：机组开、停机顺序控制：包括单步控制和连续控制两种顺控方式；机组事故停机及紧急停机控制；机组辅助设备的控制；发电机出口断路器的分/合操作；主变中性点接地开关的分/合操作；机组有功功率调节；机组无功功率/电压调节；各种整定值和限值的设定；机组的自动/手动准同期并网操作；机组进水口闸门控制；水力机械保护功能。
公用设备/开关站现地控制单元（LCU） 控制操作功能：开关站现地/远方控制方式的切换操作；开关站各断路器的分/合操作；开关站各隔离开关的分/合操作；开关站各接地开关的分/合操作；开关站各断路器的自动准同期合闸操作；厂用电进线及断路器的分/合操作；厂用电各种运行方式的确定及备用电源自动投入。2 系统构成及配置
　　由于电厂废水主要包括生活水、新区废水和煤水三部分，相关的废水治理设备集中分布在三个区域，为了能够对废水处理系统进行集中监控，采用了以PLC和微机组成的控制系统。整个控制系统的构成如图1所示。

　　在三个废水处理区域分别设置以PLC为核心的控制子系统，所有PLC均选用美国AB公司的产品：煤水处理车间由于I/O数量较少，使用MICROLOGIX 1200系列PLC;生活水处理车间使用10槽机架8K存储容量的SLC500/03系列PLC;新区废水处理车间使用13槽机架16K存储容量的SLC500/03系列PLC。每套PLC均配置足够容量的I/O点，并有一定的裕度，同时利用1747-AIC隔离链路耦合器将PLC的RS232通讯协议转变成为DH485。废水处理监控中心使用研华工控机IPC-610，安装具有DH485接口的1784-KTX卡。整个系统以DH485网络相连接，形成操作管理集中和控制分散的废水处理综合系统。
3 系统监控功能
　　废水处理监控中心计算机安装iFIX监控软件，Rslinx通讯程序、ABR驱动程序以及Rslogix PLC编程软件 。利用iFIX监控软件实现各种控制画面，提供运行人员的操作手段，通过Rslinx完成监控计算机与三个PLC之间的实时通讯，Rslogix完成控制程序的设计调试下装等处理。主要实现如下功能：
　　① 对整个工艺系统进行集中监控，实现自动数据采集、数据处理、工况显示、实时趋势、参数报警、历史曲线和报表输出功能;
　　② 完成整个工艺系统内工作泵与备用泵之间的联锁功能，实现水泵与水位、流量的联锁保护功能;
　　③ 完成生活污水处理系统内相关设备的程序启动、时间程序冲洗、反冲洗等功能;
　　④ 实现新区废水处理系统内氧化剂、助凝剂、混凝剂自动加药控制;
　　⑤ 完成煤水处理车间高浊度净化器、提升含煤废水泵、复用反冲洗水泵自动加药与程序控制;
　　⑥ 在线修改控制水位、加药方式、加药量、系统冲洗时间、反冲洗时间等控制参数。

4 系统控制实现
　　在整个废水处理系统中，以PLC为核心构成三个独立的区域控制系统，由于三个控制系统对象差别较大，下面以生活水处理系统为例进行说明。
　　① 生活水处理车间
　　图2是生活水处理车间工艺流程图。主要设备包括生活污水齿耙清污机、生活污水提升泵、生活污水鼓风机和生活污水处理装置，其中生活污水处理装置如图2虚线内的部分，包括斜管沉淀池、C/N滤池、N滤池、反冲洗水箱和反冲洗中间水箱。整个系统的控制主要包括正常处理和污水处理装置反洗两个部分：正常处理过程比较简单，只要将管路中相应的阀门打开和启动对应的水泵;污水处理装置反洗包括C/N滤池反洗和N滤池反洗，在滤池反洗过程中，放水历时1分钟、气洗历时5分钟、气水联合洗历时3分钟、水洗历时2分钟，整个反洗过程为11分钟，反洗周期为设备正常运行后，2天一次。
　　② 滤池操作控制
　　生活污水处理装置中包括C/N滤池和N滤池，C/N滤池和N滤池的阀门连接如图3所示。两个滤池都包括运行和反洗两部分操作，表1所示的是C/N滤池在运行和反洗中的状态。

　　表1：C/N滤池运行和反洗时阀门的状态（▲表示关闭，△打开）

　　③滤池操作PLC控制程序实现
　　从滤池工作的全过程来看，各个操作之间存在明显的顺序，因此采用Rslogix软件的顺序功能图来实现控制程序，顺序功能图实现的结构如图4所示。整个滤池的操作分为停运、运行、放水、气反洗、水气反洗和水反洗六个步，每个步执行开关阀门和定时操作，步与步之间的转换的条件使用PLC内部的定时器的时间信号和通过PLC的DI模块输入的阀门状态。

5 小结
　　废水综合处理系统将工业废水和生活废水进行深度处理，达到了循环补充用水标准;对含煤废水进行处理，达到了煤场冲洗用水的标准。废水综合处理系统的实施，提高了废水的回收效率，一方面减少了废水的排放量，减轻了对周围地区环境的污染，减少了排污费用;另一方面减少了水资源的开采，获得了很高的经济效益和社会效益。
　　PLC在废水综合处理系统中的应用，实现了系统的集中监控，提高了运行人员的工作效率，增加了整个系统的透明度和可维护性。
　　本文作者的创新点：利用PLC的通信功能，将分散的废水处理系统连接在一起，形成了操作管理集中和控制分散的综合系统，提高了系统的经济性。