基于ControlLogix PLC水利工程自動化系統

1 引言

　　隨著水庫水利工程“無人值班”(少人值守)工作的不斷開展，對水庫水利工程的自動化技術提出了更高的要求。計算機技術、信息技術和現場總線技術的飛速發展給水電廠自動化系統無論在結構上還是功能上，都提供了一個廣闊的發展空間。水庫水利工程應該成為一個集計算機、控制、網絡以及多媒體為一體的綜合系統。

2 系統設計

　　該工程自大伙房水庫引水，通過隧洞和管道，采取封閉供水方式，向撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營口、盤錦六城市供水。輸水管道總長度為259.13km，沿途設取水頭部，鞍山加壓泵站(含配水站)和撫順、沈陽1、沈陽2、 遼陽、營盤共5座配水站。

　　當前，水利工程數據采集與監視控制系統(scada系統)一般采用開放式、全分布、分層式結構，設調度中心組、分中心級、和現場控制單元級(注：local control unit， 在本文中均以lcu表示)。

　　項目根據功能和性價比原則選用羅克韋爾controllogix系列plc作為水利工程信息自動化系統lcu控制核心。并以此對controllogix系列plc的系統組成、特點和controllogix系列plc在水利工程信息自動化系統中的系統結構、功能和應用作一些探討。其系統結構原理如圖1所示。

圖 1 水利工程信息自動化系統原理與結構圖

3 基于controllogix plc的lcu

　　lcu主要完成對被監控設備的就地數據的采集及監控功能，采用觸摸屏作為現地人機接口。其設計能保證當它與主站級系統脫離后仍然能在當地實現對有關設備的監視和控制功能。當其與主站級恢復聯系后又能自動地服從主站級系統的控制和管理，是水利工程信息自動化系統較底層的控制部分。原始數據在此進行采集，各種控制調節命令最后都在此發出，因此lcu是整個監控系統中重要的和可靠性要求很高的基礎級控制設備。
controllogix系列plc在某水利工程信息自動化系統的實現進行講述。lcu主要實現以下功能：數據量采集(數字開關輸入量、模擬輸入量、溫度輸入量等)、設備控制(數字開出量等)、數據通訊(串口通訊、以太網通訊)、人機界面等。lcu系統結構如圖2所示。

圖2 lcu系統結構圖

　　為了提高系統的可靠性，保證系統在惡劣環境下安全運行，lcu主控部分采用controllogix熱備系統，采用1756-l63冗余系統。lcu各遠程i/o單元采用contrlnet總線接入冗余cpu主控制器，為了提高可靠性，contrlnet總線采用冗余介質。主控單元主要由cpu 1756-l63、contrlnet總線模件cnbr、以太網模件enbr、智能通信管理裝置等組成。遠程i/o單元主要由contrlnet總線模件cnbr、開關量輸入模件、開關量輸出模件、模擬量輸入模件、模擬量輸出模件等組成。

　　在上述配置中，1756-l63是控制系統的核心，controllogix在簡單易于使用的環境下，實現了卓越的性能，堪稱業內典范。controllogix控制器最大存儲容量可達8兆，支持過程密集型的應用和快速運動控制應用。可以根據應用要求，選用不同存儲容量的控制器。compactflash卡可做程序的移動存儲。多種處理器、多種通訊模塊和i/o可以混合使用，不受限制。不需要處理器執行i/o的橋接和路由，隨著系統的增大，可用網絡把控制分布到另外的機架。

4 結束語

　　該自動化系統控制方案已被國內幾個大型水利工程信息自動化系統所采用。從系統日常運行情況來看，該系統運行穩定，能準確、實時地反映水利工程設備的運行狀態和參數，能準確、可靠地控制現場設備；各項性能滿足水利工程信息自動化系統的要求，且該系統維護簡便，同時也為水利工程信息自動化系統的運行、維護減少了工作量及生產成本，為實現水利工程信息自動化系統“無人值班”(少人值守)的運行管理模式創造了條件。