基于ControlLogix PLC水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)

1 引言

　　隨著水庫(kù)水利工程“無(wú)人值班”(少人值守)工作的不斷開展，對(duì)水庫(kù)水利工程的自動(dòng)化技術(shù)提出了更高的要求。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的飛速發(fā)展給水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)論在結(jié)構(gòu)上還是功能上，都提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展空間。水庫(kù)水利工程應(yīng)該成為一個(gè)集計(jì)算機(jī)、控制、網(wǎng)絡(luò)以及多媒體為一體的綜合系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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

　　當(dāng)前，水利工程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(scada系統(tǒng))一般采用開放式、全分布、分層式結(jié)構(gòu)，設(shè)調(diào)度中心組、分中心級(jí)、和現(xiàn)場(chǎng)控制單元級(jí)(注：local control unit， 在本文中均以lcu表示)。

　　項(xiàng)目根據(jù)功能和性價(jià)比原則選用羅克韋爾controllogix系列plc作為水利工程信息自動(dòng)化系統(tǒng)lcu控制核心。并以此對(duì)controllogix系列plc的系統(tǒng)組成、特點(diǎn)和controllogix系列plc在水利工程信息自動(dòng)化系統(tǒng)中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和應(yīng)用作一些探討。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

圖 1 水利工程信息自動(dòng)化系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)圖

3 基于controllogix plc的lcu

　　lcu主要完成對(duì)被監(jiān)控設(shè)備的就地?cái)?shù)據(jù)的采集及監(jiān)控功能，采用觸摸屏作為現(xiàn)地人機(jī)接口。其設(shè)計(jì)能保證當(dāng)它與主站級(jí)系統(tǒng)脫離后仍然能在當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)對(duì)有關(guān)設(shè)備的監(jiān)視和控制功能。當(dāng)其與主站級(jí)恢復(fù)聯(lián)系后又能自動(dòng)地服從主站級(jí)系統(tǒng)的控制和管理，是水利工程信息自動(dòng)化系統(tǒng)較底層的控制部分。原始數(shù)據(jù)在此進(jìn)行采集，各種控制調(diào)節(jié)命令最后都在此發(fā)出，因此lcu是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中重要的和可靠性要求很高的基礎(chǔ)級(jí)控制設(shè)備。
controllogix系列plc在某水利工程信息自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行講述。lcu主要實(shí)現(xiàn)以下功能：數(shù)據(jù)量采集(數(shù)字開關(guān)輸入量、模擬輸入量、溫度輸入量等)、設(shè)備控制(數(shù)字開出量等)、數(shù)據(jù)通訊(串口通訊、以太網(wǎng)通訊)、人機(jī)界面等。lcu系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 lcu系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　為了提高系統(tǒng)的可靠性，保證系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下安全運(yùn)行，lcu主控部分采用controllogix熱備系統(tǒng)，采用1756-l63冗余系統(tǒng)。lcu各遠(yuǎn)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(zhì)。主控單元主要由cpu 1756-l63、contrlnet總線模件cnbr、以太網(wǎng)模件enbr、智能通信管理裝置等組成。遠(yuǎn)程i/o單元主要由contrlnet總線模件cnbr、開關(guān)量輸入模件、開關(guān)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(tǒng)的核心，controllogix在簡(jiǎn)單易于使用的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)了卓越的性能，堪稱業(yè)內(nèi)典范。controllogix控制器最大存儲(chǔ)容量可達(dá)8兆，支持過(guò)程密集型的應(yīng)用和快速運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用要求，選用不同存儲(chǔ)容量的控制器。compactflash卡可做程序的移動(dòng)存儲(chǔ)。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(zhí)行i/o的橋接和路由，隨著系統(tǒng)的增大，可用網(wǎng)絡(luò)把控制分布到另外的機(jī)架。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　該自動(dòng)化系統(tǒng)控制方案已被國(guó)內(nèi)幾個(gè)大型水利工程信息自動(dòng)化系統(tǒng)所采用。從系統(tǒng)日常運(yùn)行情況來(lái)看，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地反映水利工程設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，能準(zhǔn)確、可靠地控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；各項(xiàng)性能滿足水利工程信息自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，且該系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)便，同時(shí)也為水利工程信息自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)減少了工作量及生產(chǎn)成本，為實(shí)現(xiàn)水利工程信息自動(dòng)化系統(tǒng)“無(wú)人值班”(少人值守)的運(yùn)行管理模式創(chuàng)造了條件。