李春雷

(中國水電建設集團四川電力開發(fā)有限公司毛爾蓋水電有限公司，四川 成都610000)

1 人機界面在水電廠自動控制系統(tǒng)中的應用

人機界面在水電廠使用很廣泛， 也是一種現(xiàn)地控制的一種手段。不僅可以監(jiān)視運行機組的工況，還可以下發(fā)命令實時控制。 水電廠發(fā)電自動化控制系統(tǒng)中人機界面是一個重要的環(huán)節(jié)，計算機監(jiān)控系統(tǒng)和油、水、氣輔機控制系統(tǒng)及閘門啟閉機系統(tǒng)均采用了觸摸屏設備，它們各自所采用的觸摸屏為威綸通、施耐德、PRO-FACE 系列的設備。

水電廠所使用的觸摸屏是可編程終端， 和PLC 配套使用組成具有圖形化交互式工作界面的獨立系統(tǒng)；是可自由組合文字、指示燈、開關按鈕、各種動態(tài)圖表、數(shù)字數(shù)據(jù)顯示輸入、異常報警、靜態(tài)顯示等來處理或監(jiān)控管理及應付隨時可能變化信息的多功能顯示屏幕。

水電廠自動控制系統(tǒng)要求觸摸屏可以實時顯示水電廠的有功、無功、頻率、開入信號、開出信號、模擬量測值、交采數(shù)據(jù)等并動態(tài)模擬系統(tǒng)運行工況，運行過程監(jiān)視等信息。 水電廠在發(fā)電控制時對自動化程度和各個過程有嚴格的邏輯順序關系，觸摸屏作為人機交互操作終端時，為發(fā)電控制系統(tǒng)的運行提高其可靠性和穩(wěn)定性。 觸摸屏可將當前操作過程值以及連續(xù)的PLC 采集量狀態(tài)可視化， 并通過組態(tài)變量建立觸摸屏與PLC 的通訊， 使觸摸屏上的各項設定值輸入PLC； 同時PLC 接收現(xiàn)場各狀態(tài)檢測信號，按預先編寫的程序實現(xiàn)計算和控制輸出功能，從而實現(xiàn)人機界面對發(fā)電自動控制系統(tǒng)的控制。

2 人機界面在水電廠主要功能實現(xiàn)

水電廠監(jiān)控系統(tǒng)人機界面的主要功能有：模擬量監(jiān)視、開入量監(jiān)視、開出量監(jiān)視、SOE 量監(jiān)視、有功P 和無功Q 調節(jié)控制、開停機流程監(jiān)視和操作，報警信息監(jiān)視、交流采樣實時數(shù)據(jù)監(jiān)視；輔助控制系統(tǒng)主要功能有：油、水、氣、閘門運行主界面，設置參數(shù)，運行次數(shù)統(tǒng)計、設備啟停狀態(tài)及故障報警。

2.1 系統(tǒng)主要組成

（1）水電廠觸摸屏采用臺灣威綸通、施耐德、PRO-FACE 設備，通過連接電纜與PLC 通訊并將各個狀態(tài)量顯示在畫面上， 畫面顯示必須登錄后才能查看。

（2）觸摸屏后臺編輯軟件可完成觸摸屏程序的上傳下載，編輯功能。

（3）可編程控制器PLC 與觸摸屏通訊采用485 接口，規(guī)約為Modbus總線協(xié)議。

2.2 觸摸屏主要功能的實現(xiàn)

數(shù)據(jù)顯示的主要功能實現(xiàn)是通過編輯軟件讀取PLC 的字寄存器數(shù)據(jù)加以換算并可精確小數(shù)位后顯示在畫面上；狀態(tài)顯示的主要功能是讀取PLC 位寄存器的值后將位狀態(tài)顯示在畫面上。

（1）模擬量數(shù)據(jù)顯示：PLC 將傳感器輸出的4~20mA 值做相應計算處理后放在字寄存器里，通過與觸摸屏的通訊顯示出來，再精確到小數(shù)位后幾位可準確顯示。

（2）開關量輸入的顯示：PLC 位寄存器將實際位狀態(tài)的0，1 與觸摸屏顯示的測點相對應，即可顯示實際位狀態(tài)。

（3）功率設定：有功P、無功Q 調節(jié)則是將有、無功可調及設定值顯示在調節(jié)畫面里， 將數(shù)值寫入對應PLC 調節(jié)字寄存器后經(jīng)過PID換算后輸出。

（4）開停機流程：將滿足開機條件的位狀態(tài)顯示出來，如果不滿足開機條件則用紅、 綠顏色在觸摸屏上顯示告警，PLC 的邏輯流程則也無法執(zhí)行。

（5）報警顯示：在威綸通、施耐德、PRO-FACE 觸摸屏均有事件顯示與報警顯示功能，只需將報警點對應測點的位狀態(tài)添加進去，就可以將測點動作后滾動顯示在觸摸屏上。 可以準確及時的反應機組狀態(tài)、邏輯控制中與調節(jié)控制中測點的顯示，并可在第一時間查詢。

（6）登錄操作：由于水電廠中對機組和輔機的操作必須保證規(guī)范性及觸摸屏開放式、靈敏性的操作特點，對安全操作有明確規(guī)定，需設定密碼界面來防止誤操作。機組在負荷調節(jié)及輔機在設定啟停參數(shù)時都需輸入人機界面彈出的登錄界面并輸入正確密碼后才能對發(fā)電機組和輔機進行操作，從而避免了在觸摸屏上操作時產(chǎn)生誤操作及非電力運行人員的操作而引發(fā)事故， 使得人機界面控制系統(tǒng)操作更為安全。

3 結束語

水電廠人機界面和可編程控制器PLC 的聯(lián)合使用可提高控制系統(tǒng)的可靠性和控制精度，而觸摸屏的使用則為整個控制系統(tǒng)提供了良好的人機操作界面，因此二者的聯(lián)合控制系統(tǒng)將越來越廣泛的應用于水電廠和工業(yè)生產(chǎn)的各個領域。

水電廠在以PLC 為核心的控制系統(tǒng)中，PLC 主要采集現(xiàn)場生產(chǎn)信息，及時向人機界面上送各類生產(chǎn)狀態(tài)和數(shù)據(jù)。人機界面的使用，不僅繼承了PLC 系統(tǒng)的優(yōu)點， 還減少了系統(tǒng)配件， 提高了系統(tǒng)抗干擾能力，降低了系統(tǒng)成本。水電廠所應用的人機界面系統(tǒng)自投入后，以性能可靠穩(wěn)定，操作簡單直觀，系統(tǒng)反應快速，故障率低，維護方便的特點發(fā)揮了其操作上的優(yōu)勢； 同時對水電廠自動控制系統(tǒng)的顯示與控制，統(tǒng)籌管理遙測、遙信數(shù)據(jù)具有重要實際意義。