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PROFIBUS现场总线在大型水电站机组控制系统中的应用


时间:2018-03-23 编辑:离人
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二级电站机组控制的设计原则是以计算机监控为主,常规监控系统为辅。实际的设计没有按照此原则进行。原来的设计中采用了很多继电逻辑回路,这些回路本身并未构成一个完整的系统,而是穿插在LCU的回路中,这些回路并不能对机组整体进行有效的控制,使得在LCU与现场设备间仍然存在着继电逻辑回路,如辅助设备继电器屏(P13)、机械保护屏(P9)等,其中大量的输入信号并未直接引入LCU,而是经过一些中间继电器、掉牌信号继电器等中转后引入LCU,这些信号在异常情况下如电源掉电,或者是信号继电器掉牌后未能复归而信号再次发生时是不可能反应现场设备的实际状态,这对于今后实现少人值班时机组运行的安全保障有严重的威胁;而在DO回路上也存在着很多不合理之处。对于P13屏来说,原来设计的推力高压油减载装置在更换塑料瓦以后已经取消,故该回路已经失去意义;加热器、吸尘器、推力气密封风机的控制回路在P13屏内仅仅是一只中间继电器,而LCU的输出继电器已经可以直接启动这些装置,因此可以将该回路改为直通;最不合理的是所有的电磁阀在P13屏内并未有逻辑回路,仅仅是端子转接,增加了接线的复杂性。由于设计中对机组流程设计不够合理,需要在现场进行大量的更改,而很多功能的修改需要LCU软件和常规继电逻辑进行修改,再加上现场自动化元件的选型问题,造成了初期机组不能实现自动开停机。因此简化回路接线,理清控制逻辑关系,建立一个以LCU为核心的机组控制系统,对于机组安全运行、减轻维护人员工作量、真正实现少人值班电站是非常重要的。

同时根自动化元件在选型方面仍存在很多问题,如很多电磁阀采用单稳态形式,这在计算机控制系统中是比较忌讳的,因为计算机控制系统的设计中指出,对执行元件的选择应该尽量采用双稳态形式,在系统故障时控制对象必须保持在稳定状态。另一方面,自动化元件的工作环境在设计中均没有很好考虑,如空气电磁阀的压缩空气质量问题、油回路电磁阀油的污染和进水的问题,使自动化元件不能工作在良好的工况下,自然动作成功率就低。

应在基于最终实现少人值班的前提下对设备各部的监视点进行重新配置,应考虑能对运行人员或检修人员提供完整的设备信息,并为以后实现检修信息系统提供数据,为逐步实现状态检修创造条件。元件选型应大胆采用新技术、新产品,提高元件的可靠性,延长元件的检验周期。

流程的设计人员对现场工作的了解不够,对流程中的重点对象和危险点没有把握,设计出来的流程让现场工作人员看了无法接受。二级电站的机组流程原来就有一个问题,机组开机过程中失败,流程直接退出不管,根本没有考虑机组当时是处于怎样的状态,结果是调速器故障切到手动,而机组导叶处于开机第一开度,最终机组过速。因此流程的设计应该是智能化的,在非正常情况下应有相应的处理措施,将机组维持在一个安全稳定的状态,即应始终遵循“故障导向安全”的设计原则。因此流程的设计应该是由有丰富经验的现场安装、运行人员参与设计才能保证其实用性,也是系统成功的重要原因。

3、Profibus-DP现场总线

由于天生桥二级电站原控制系统存在上述问题,为了保证机组运行的安全,提高自动化运行水平,急需改变目前这种状态,将机组的控制转移到以LCU为核心的控制方式上来,彻底甩掉原有的介于LCU与现场设备间的继电逻辑,简化接线,将原有结构中大量硬逻辑变为基于软件的软逻辑系统。同时在接线中将借鉴计算机网络结构化、模块化的接线方式,规范布线系统,使外部线缆一次性安装到位,将检修人员今后的工作范围减少到屏柜(端子箱)内部,即今后回路的修改仅限于屏柜(端子箱)内部各端子排间的跳线,方便了检修人员工作并减少故障率。所以天厂桥发电总厂决定采用现场总线实现对机组的控制。

PROFIBUS是一种开放式现场总线,它是适用于各种任务的最优化网络,网络配置灵活,即使在非常恶劣的环境中也能可靠、稳定运行。PROFIBUS-DP是一种高速低成本通信,用于现场层设备级控制系统与分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代办24VDC或4-20mA信号传输。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站(PLC)程序循环时间短。除周期性用户数据传输外,PROFIBUS-DP还提供智能化现场设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。能进行自动化系统的柔性和模块化设计,要直接与执行器、传感器接口相连接。

关键词:现场总线 控制系统 仪器仪表 水电站    浏览量:2548

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