可編程功能微機保護裝置在工業控制系統中的應用

摘要:本文主要是針對工業控制系統中，具有可編程功能微機保護裝置與PLC自動控制系統的配合使用中存在的問題進行分析，并提出了解決方案。

關鍵詞:微機綜保;可編程;自動控制;通訊

1前言

在神東礦區工業控制系統中，為了實現系統響應的實時性，通常配置FLEX I/O和PM300模塊來實現數據的采集、上傳和控制功能。PLC平臺采用ControlLogix PLC，進行數據處理及遠程控制，通過1756-ENBT以太網接口模塊連入工業以太網網，從而實現生產工藝所需要的功能。微機綜保則主要負責實現電動機等設備的繼電保護功能。

2系統的發展

隨著微機綜保的不斷發展，出現了大量具有邏輯編程功能新型保護裝置。以法國施耐德公司生產的的Sepam 1000+ 40系列微機綜合保護裝置為例，該裝置具有強大的邏輯編程功能，每個裝置最多可擴展至10個開關量輸入，8個開關量控制輸出，T40、M41綜保同時還可擴展兩路溫度模塊共16路溫度模擬量采集，以及一路模擬量輸出，其邏輯編程功能超過了普通的PLC控制器。這樣FLEX I/O輸入輸出模塊與微機綜保的功能重復，如何減少工控系統的重復性投資，節約成本、優化控制系統，成為擺在工程技術人員面前的一個課題。

3改造方案

經過研究，我們嘗試在礦井控制系統中，直接利用Sepam 1000+ 40系列微機保護裝置本身的邏輯編程功能實現電動機的啟停、工藝聯鎖跳閘等，取消FLEX I/O模塊的安裝。這樣，既實現了設備保護和控制功能，節約了設備投資，同時也方便了管理和運行維護。

在現場調試中我們發現，PLC系統直接與少量的微機綜保通訊時，各種開關量、模擬量采集的傳輸不存在問題。而串接的綜保超過4臺以后，出現系統通訊不穩定的現象，遙控命令延時嚴重。

左圖為PLC與綜保裝置直接通訊原理圖，PLC采取輪詢方式監控每一個綜保裝置。

經過分析，我們發現問題存在的主要原因是:由于PLC與施耐德Sepam綜保通訊時采用輪詢處理的MODBUS規約，當遙控命令下發后，需等待一定的輪詢時間才能將遙控命令下發到各微機綜保裝置，因此在遙控的過程中會出現延遲。

解決辦法是增加一臺通訊管理機，由通訊管理機通過串口與Sepam微機綜保裝置通訊，將各種信號量、模擬量集中處理后，通過網口與PLC控制系統通訊。PLC控制系統通過與監控主機一對一通訊，監控系統的各種下行命令通過PLC控制系統、通訊管理機，最終到達微機綜保。

右圖為PLC通過管理機間接與綜保裝置通訊原理圖，通訊管理機會自動的在綜保裝置數據變化時，或者有控

制命令下發時，才與綜保裝置進行數據交換。

由于通訊管理機與SEPAM保護通訊時采用的優先下發、優先上傳的方式進行通訊。所謂優先下發，即通訊管理機當有遙控命今時，采用即時優先插入，不需要輪詢等待，直接遙控開關分合;優先上傳，即SEPAM保護采集到有信號量變位時，由SOE優先上傳，不需要輪詢等待，解決了遙控延遲的問題，提高了通訊傳輸速度。同時，通訊管理機也可以遠傳數據，如與調度通訊、向調度轉發數據、接受調度命令等，達到多方通訊的目的。

4結論

經過神東煤炭集團烏蘭木倫礦主井變電所等近兩年多的使用證明，優化后的應用方案滿足即滿足保護功能，又滿足礦井工業自動化系統可靠、實時性的要求，達到了預期效果。