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浅谈PLC在莲花发电厂中的应用

时间:2011-04-24  作者:秩名

论文导读:针对莲花发电厂监控系统PLC和励磁系统之间出现无法通讯的故障,通过对PLC软、硬件工作原理的深层研究,提出从更改通讯接口类型和合理安排PLC程序运行时间两个方面作为解决问题的途径。
关键词:可编程逻辑控制器(PLC),MODBUSPLUS,MODBUS协议,PLC串口通讯,逻辑梯形图
 

0 引言

计算机监控系统在莲花发电厂得到广泛的应用,用来保障发电厂安全可靠运行。随着设备的升级改造,新设备与监控系统的联系越发的密切,各种不同的通讯方式导致改造设备有时不能很好的与监控系统配合进行工作,发电厂励磁系统在设备改造后便出现了信息的采集和无功数据下送错误的情况。因此,我们可以通过更改Plc通讯方式和更改程序里配合时间的方法来解决这类问题。

1 莲花发电厂励磁系统概述

1.1 连接方式介绍

励磁系统利用现场总线技术针对各个部分进行控制和信息交换。装置本身提供多种对外接口,实现与电站控制系统连接。莲花发电厂励磁系统在改造初期是作为MODBUS PLUS网络上的一个节点采用MODBUS PLUS协议与机组监控系统PLC进行监视和控制通讯。论文写作,MODBUSPLUS。

1.2 MB+网络中励磁调节器与机组监控系统PLC的协议

1.2.1 厂商定义协议的读写操作:

读取数据:MBP网关将励磁系统状态保存于10个寄存器中,PLC用MSTR功能块读取即可。

写入数据:无功数值的写入分为几个部分:

a.无功值给定Address:1025 Dec,PLC将无功值写入网关,网关将其传给励磁系统。

b.预置值进入恒无功调节Address:1026Dec,PLC将FF00 Hex写入网关,网关再向励磁系统发进入恒无功调节。

c.退出恒无功调节Address:1026 Dec,PLC将0000 Hex写入网关,网关再向励磁系统发退出恒无功调节。

在向网关置无功值之前,先将1025 Dec寄存器清零。每一次进入恒无功运行状态时,都必须重新设置无功值,否则命令无效。论文写作,MODBUSPLUS。具体的无功值为给定的无功值除以视在功率乘以10000。

2 在MB+网通讯下出现的问题

整个程序理论上符合励磁厂商提出的要求,但在实验运行过程中却存在诸多问题。主要现象为实际多次发电过程中出现下上位机送无功数值后,励磁调节器不能进行调整。励磁网关硬件出现SUBNET ERR子网错误。重启励磁系统电源,MB+网关子网故障消失。论文写作,MODBUSPLUS。初步判断励磁子网设备出现了问题导致子网错误,接收不到下行数据,这种问题可能跟程序的编写顺序有关,莲花发电厂监控系统经过改造之后现已使用施耐德公司昆腾系列UNITY 65160 PLC,里面装载的是UNITY PRO编写的程序。随着CPU处理速度的不断提高每一次的扫描过程不断缩短,本文中莲花发电厂监控系统所使用的CPU完整扫描程序约为20MS。这就导致了几种情况的发生,首先在以上所更正的程序中虽然恒无功调节的时间为8秒,之后无功给定数值没有改变,励磁调节器进行判断后没有进行再次的读取网关中所提供数值,但MSTR功能块依旧在每隔20MS一个周期的情况下向MB+网络上的励磁调节器节点发送相同数据,励磁装置不会读取但会不断的进行判断;其次,与励磁系统通讯属于双工方式上下行通讯的情况,对于数据的实时上送,PLC中MSTR的读取也会给励磁系统造成很大的负担;第三,根据第一个情况所示我们根据设计在下达一个指令的时候保持0.5S,其实就已经向外部设备发出≥500/20次指令,这种情况对于MB+网络中本身支持的这种端口设备来说符合电气标准要求,但励磁系统通过MB+转485的转换装置后就会带来一些问题,那么每一条指令的时间怎么确定既要满足励磁调节器判断、接受和运算又要保证其设备不会导致停止响应。论文写作,MODBUSPLUS。

3 分析问题和解决问题的方法

经过实验分析认为,由于励磁装置通讯接口速率与PLC之间不协调导致。建议将原PLC与励磁通讯装置的MB+通讯,改为主-从方式的MB通讯,施耐德651 60系列PLC硬件本身支持对RS232和RS485串口通讯。适用于小到中等规模的数据量传送(<= 255 个字节)且带确认的数据传输,采用平衡发送和差分接收方式实现通信数据传输速率低简单可靠。针对上述情况对程序作相应调整,在PLC中采用MB通讯功能指令XXMIT。该指令用来与其它支持Modbus协议的从设备进行Modbus通讯。

因为RS485通讯属于半双工通讯,所以XXMIT功能块依据这一特点规定同一时间内只允许一个XXMIT功能块占用串口,保证在低速率指令先后执行保证励磁系统正确接受,程序设计过程中时间的配合问题至关重要。首先要考虑到当一个指令执行时所需要多少个周期来完成,其次要考虑到串口通讯时为了可靠的工作,在485总线状态切换时需要做适当的延时因素的影响。所以程序设计过程中将无功设值、恒无功调节状态码和退出恒无功标志位按照严格的时间要求对励磁系统进行发送,时间精确到0.01秒为单位。在改造过程中,设计了通过XXMIT功能块来测试外围设备相应速度的简单方法(只是用于本文所提情况,为专业人员提供思路)。论文写作,MODBUSPLUS。强制M1,用BITBOY等串口通讯软件监视所发数据,记录发送的请求和返回信息,整套系统串口通讯的响应速度=请求速度×PLC内部扫描周期。以上程序中所用到的0.1S的时间,就是用本方法计算得出的结果并达到预期效果。论文写作,MODBUSPLUS。

4 总结

通过改造从可靠性方面保证机组监控系统与励磁系统的通讯,使我们体会到运用先进设备的同时更要以安全、稳定为前提。同时反映了PLC在水电站控制方面的能力和灵活性,将工业领域中的可编程控制器PLC应用到水电站中,这对于水电站监控系统无论在技术上还是结构、性能等方面都是新的突破。对发电厂的安全稳定起着很大的作用。


参考文献:
[1]AEGSchneiderAutomation.ModiconModbusprotocolreferenceguide[Z].AEGSchneiderAutomation,1996.
[2]中华人民共和国电力工业部颁发.1997.水利发电厂计算机监控系统设计规定
[3]于恒春.ModbusPlus网及其应用[J].微计算机信息,1997,13(4):26-29
 

 

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