陳葉榮, 陳 亙

(上海電機系統(tǒng)節(jié)能工程技術研究中心有限公司，上海 200063)

網(wǎng)絡集控系統(tǒng)在多機組發(fā)電機系統(tǒng)中的應用

陳葉榮, 陳 亙

(上海電機系統(tǒng)節(jié)能工程技術研究中心有限公司，上海 200063)

檢驗人員在試驗控制室里通過遠程通信實現(xiàn)對75kW、150kW、540kW機組的運行狀態(tài)進行操控，完成調頻、調壓等功能的操作。根據(jù)試驗中的實際情況可及時進行調整，以達到試驗過程中安全、及時的監(jiān)控功能。由此可見,通過智能網(wǎng)絡集控方式，可以實現(xiàn)多機組的遠程操作管理。

調頻; 調壓; 遠程通信； 網(wǎng)絡集控系統(tǒng)

0 引 言

機組控制系統(tǒng)一般以時間繼電器和中間繼電器為主構成自動化控制系統(tǒng)。這種模式在同行業(yè)中非常普遍，但其弱點是功能簡單、結構復雜、維護調試困難、可靠性差。隨著PLC可編程控制器的發(fā)展，其以性能穩(wěn)定、方便靈活的優(yōu)勢迅速成為機組自動化控制領域的主力，同時隨著網(wǎng)絡計算機技術的發(fā)展，二者相互結合，使得自動化控制變得簡單、可靠性及環(huán)境適應性大大提高，且很多參數(shù)可以根據(jù)實際情況設定，使用靈活。本文分析了通過PLC300網(wǎng)絡技術分布式遠程實時操作試驗機組，完成機組設備的調頻、調壓等功能，實現(xiàn)多機組網(wǎng)絡集控管理[1-2]。

1 系統(tǒng)說明

400kW穩(wěn)頻穩(wěn)壓發(fā)電機組利用目前試驗室在用的50/60Hz電源系統(tǒng)，但采用的調頻、調壓控制方式只能在系統(tǒng)本體柜上進行操作，即只能進行本地控制而在試驗控制室里無法直接對該機組的運行狀態(tài)進行操控，因此必須至少有2人配合，才能完成調頻、調壓等功能的操作。通過技術改造，將機組的調頻、調壓等功能分別增加設置，分布到各有關試驗控制室中，實現(xiàn)檢驗人員在試驗控制室即可直接根據(jù)實際情況及時進行調整，以達到試驗過程中安全、及時的監(jiān)控目的。機組的電壓、頻率調節(jié)和緊急情況處置控制功能在 75～540kW機組的原配電控制柜上可以選擇本地或選擇103、104、106、107、108室中任1處可控。調頻范圍為0～66Hz，在12.5～60Hz 時都能穩(wěn)定運行。具體的設計分布如表1所示。

1個控制室在同一時間只能控制1套機組，1套機組在同一時間只能受控于1控制室。其中108室為540kW直流負載機的操作，75kW、150kW在103～107室都可同時遠程操作，設置系統(tǒng)參數(shù)，調節(jié)試驗負載，進行試驗電機型式試驗。

表1 75～540kW機組控制柜具體設計

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 硬件配置

試驗站有6個控制室，分別為103、104、105、106、107、108室，每個控制室內(nèi)有1臺工控機；配置8路交換器，每臺工控機配置網(wǎng)絡接口；RJ-45接口線若干。

另外，試驗站有2套發(fā)電機組，分別為75kW和150kW機組，機組由直流機拖動同步機發(fā)電，直流機的電樞和勵磁以及發(fā)電機的勵磁由西門子裝置控制。另有1臺540kW直流負載機，其電樞和勵磁由西門子裝置控制。硬件設備控制分布如表2所示。

表2 硬件設備控制分布

2.2 軟件通信控制

PLC擴展模塊和CPU之間采用PLC專用通信線連接，PLC-CPU和西門子直流調速裝置采用DP通信連接，上位機采用以太網(wǎng)連接，另有接點信號接入PLC輸入口。上位機軟件采用VC6.0開發(fā)環(huán)境編程。結合PLC300與PC通過約定的TCP/IP網(wǎng)絡通信協(xié)議發(fā)送接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時的控制調度。控制系統(tǒng)模塊分布圖如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)模塊分布圖

400kW控制開關柜通過切換控制操作臺之間的設備運行，5個西門子勵磁裝置分別安裝西門子直流調速裝置適配板及西門子直流調速裝置通信板，以便于PLC300與西門子直流調速裝置的編程控制。西門子CPU選用CPU315-2 PN/DP，掛接西門子PLC數(shù)字量輸入/輸出模塊、西門子PLC配件DP插頭及西門子PLC配件ET-200M。提供西門子PLC配件PS307(5A)的24V專用供電電源。具體的PLC配置表如表3所示。

表3 PLC配置

3 系統(tǒng)軟件設計

3.1 PLC控制系統(tǒng)設計

控制系統(tǒng)的設計通過Profibus總線連接各通信模塊，2個遠程通信模塊ET200M和5個DP通信轉換模塊。系統(tǒng)設計圖如圖2所示。

ET200M分布式I/O，連接總線接口模塊IM-153-1,設模塊地址3,連接DI32xDC24V，DO16xDC24V/0.5A，DI8/DO8xDC24V/0.5A共3塊DI/DO輸入/輸出模塊,實現(xiàn)開關量控制。另一格總線接口模塊IM-153-1,設模塊地址4,連接DI8/DO8xDC24V/0.5A共1塊DI/DO輸入/輸出模塊,實現(xiàn)開關量控制。5～9DP通信連接西門子直流調速裝置通信板，通過CPU與之交互。PLC300的軟件設計存儲空間及上位機以太網(wǎng)TCP/IP通信參數(shù)如表4所示。

由表4可知，需區(qū)分75kW/150kW的功能代碼，每個字節(jié)都代表不同含義，數(shù)據(jù)發(fā)送共占用13個字節(jié)，1個位設定開關量監(jiān)控，模擬量數(shù)據(jù)占用1之間相互獨立。根據(jù)上位機與PLC的網(wǎng)絡通信，解析不同的參數(shù)，可控制機組的運行狀態(tài)參數(shù)。

圖2 PLC控制系統(tǒng)設計圖

3.2 PC上位機軟件的設計

3.2.1 網(wǎng)絡配置

上位機軟件采用VC6.0語言開發(fā)，基于WinXP操作系統(tǒng)及TCP/IP函數(shù)庫開發(fā)而成[3]，可視化界面操作簡單，實時性好。每個操作臺配備一臺工控PC,設置相對應的房間及IP地址、端口號，區(qū)分每一個組的操作，互相獨立。地址分配表如5所示。

3.2.2 軟件操作說明

控制界面上實時監(jiān)測顯示轉速、電樞電流、電樞電壓、勵磁電流、設定電壓和設定轉速?？刂齐妷?、轉速調節(jié)機組負載。發(fā)電機勵磁控制合分閘，起動/停止發(fā)電機輸出合分閘；直流及驅動控制合分閘，起動/停止等操作。通過以太網(wǎng)通信控制輸入到PLC300 CPU數(shù)據(jù)處理。控制現(xiàn)場繼電器的開/關及模擬量的監(jiān)測。T-n曲線操作流程如下：

表4 PLC300的軟件設計存儲空間及上位機以太網(wǎng)TCP/IP通信參數(shù)

在按下“準備”按鈕后，裝置進入T-n曲線運行狀態(tài)，此時可以將T-n曲線總時間(從當前轉速降至0轉，再返回至當前轉速)輸入數(shù)值框內(nèi)，并且此時速度給定不能進行調節(jié)，要在取消“準備”狀態(tài)后才能進行速度調節(jié)。

3.2.3 網(wǎng)絡通信Socket的軟件應用

Socket實際在計算機中提供了一個通信端口，可以通過這個端口與任何一個具有Socket接口的計算機通信。應用程序在網(wǎng)絡上傳輸，接收的信息都通過這個Socket接口來實現(xiàn)[4]。

用底層的API函數(shù)實現(xiàn)Winsock 網(wǎng)絡應用程式設計。主要的通信建立步驟如下：

(1) 在初始化階段調用WSAStartup()。

(2) 建立Socket。

SOCKET PASCAL FAR socket(int af, int type, int protocol)。

(3) 綁定端口。

int PASCAL FAR bind(SOCKET s, const struct sockaddr FAR*name,int namelen)。

(4) 監(jiān)聽。

int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog)。

(5) WSAAsyncSelect()函數(shù)，讓系統(tǒng)主動來通知我們有客戶端提出連接請求了。

int PASCAL FAR WSAAsyncSelect(SOCKET s, HWND hWnd,unsigned int wMsg, long lEvent)。

其中主要參數(shù)wMsg： 傳給窗口的消息；窗口處理自定義消息函數(shù)來響應Socket的不同事件。

4 結 語

網(wǎng)絡集控系統(tǒng)在多機組發(fā)電機系統(tǒng)的實現(xiàn)，是基于融合現(xiàn)代網(wǎng)絡通信技術、控制技術及計算機科技為一體的智能化遙控測試軟件，并結合西門子PLC300網(wǎng)絡通信功能優(yōu)化了系統(tǒng)設計，方便檢測設備的試驗操作。在系統(tǒng)的運行中體現(xiàn)了實時、高效的特點。系統(tǒng)使用至今，穩(wěn)定可靠，值得推廣。

[1] 秦益霖.西門子S7—300PLC應用技術[M].北京: 電子工業(yè)出版社，2007.

[2] 弭洪濤.PLC技術實用教程——基于西門子S7-300[M].北京: 電子工業(yè)出版社，2011.

[3] STEVENS W R. TCP/IP詳解卷1： 協(xié)議[M].范建華,譯.北京: 機械工業(yè)出版社，2000.

[4] 奎因,舒特,徐磊,等.Windows Sockets網(wǎng)絡編程[M].北京： 機械工業(yè)出版社，2012.

Application of Network Centralized Control System in Multi Generator System

CHENYerong，CHENGen

(Shanghai Motor System Energy Saving Engineering Research Center Co., Ltd., Shanghai 200063, China)

Inspection personnel in the test control room by remote communication to achieve the 75kW, 150 kW, 540kW unit running state to control, complete the frequency modulation, voltage regulation and other functions of the operation. According to the actual situation in a timely manner to adjust, in order to achieve the test process of safety, timely monitoring function. Through the intelligent network centralized control mode, the remote operation management.

frequency modulation; voltage regulation; remote communication; network centralized control system

陳葉榮(1978—)，男，工程師，研究方向為智能制造檢測技術集控化管理。

TM 31

A

1673-6540(2016)12- 0044- 04

2016-10-11