微機監控現地控制解析

李朝暉

(新疆額河建管局，新疆北屯836000)

微機監控現地控制解析

李朝暉

(新疆額河建管局，新疆北屯836000)

MB80型智能可編程控制器利用強大數據處理能力的CPU，智能化的I/O模件，開放、標準的以太網接口，強大的串口通訊功能，靈活可靠的雙機熱備冗余方案，抗干擾能力強的CANbus現場總線，開關量輸出模件采用密碼鎖較完美的實現了小型電站的綜合自動化。

雙機雙網;串口;以太網;MBPro;上位機;綜合自動化

北疆某引水工程電站總裝機4×8000KW，2009年進行了自動化改造，對于中小型水電站采用了南瑞公司開發的MB80及MB40系列智能可編程控制器，雙機雙網的冗余配置，保證了系統的安全可靠性;智能的I/O模件增加了自診斷功能;開放、標準的通訊網絡支持多種通信規約;輸出密碼鎖保證了輸出不誤動不拒動;標準的GPS時鐘接口;同種模件的標準化;功能強大的MBPro編程軟件，可以梯形圖編程，也可以流程圖編程，簡單易學。這就構成了實現電站自動監控最主要的現地控制單元。

1 硬件結構特點

1.1 雙機系統

硬件由5部分組成:兩個MB80CPU612模件，一主一從，互為熱備用冗余配置，主從CPU故障自動切換，雙路以太網互為冗余備用。CPU進行數據處理、解釋執行用戶程序、通訊等功能，自帶以太網接口可以直接接上位機系統。

1.2 I/O 模塊

I/O模塊主要完成I/O信號的采集及輸出，并對信號進行一定的預處理。I/O模塊通過CAN1總線和CPU模塊進行通訊。

1.3 串口通訊模塊

串口采用MB80 CPM 418通訊模塊，能夠解決傳統現地控制裝置與CPU通訊功能偏弱的缺點。該通訊模塊的特點有:①只與CPU進行串口通訊的數據交換，其余時間不占用CPU內存資源;②模塊與CPU的數據交換使用CAN網的專用通道;③啟動后CPU模塊進行硬件自檢并自動加載程序;④具有硬件Watchdog功能，且在發送故障后能夠自動復位并重新啟動。

1.4 以太網通訊模塊

采用10M/100M以太網接口，雙機雙網的冗余配置，便于多套PLC與上位機共同組成安全、可靠且高效的集中管理局域網系統。使用MB80 ETH 522以太網通訊模塊，此模塊可實現冗余系統的數據備份和PLC與上位機系統的以太網通訊。在雙微機冗余系統中，主從CPU通過以太網模塊實現數據共享和同步執行，當主CPU模塊出現故障時，可實現主、從CPU控制權的自動轉換。以太網模塊也可對外提供兩個100M以太網接口，用于連接上位機系統。

1.5 觸摸屏

MB80系列PLC可以連接智能型觸摸屏，實現現地的人機對接。智能型觸摸屏應具備以下條件:①智能型觸摸屏，能夠訪問PLC寄存器地址;②提供RS—232串行通訊接口;③支持 Modicon Modbus(MASTER)通訊規約。

通訊方式:RS-232;波特率:300 bps～38400bps;校驗:無校驗/奇校驗/偶校驗;數據位:5/6/7/8;停止位:1/2。

2 編程軟件MBPro

MB系列的PLC均采用MBPro編程軟件，主要任務是對硬件進行配置、定義I/O、編輯邏輯關系和聯機調試工作。軟件有如下特點:

2.1 具有Windows操作風格

MBPro編程軟件是用VC在Windows環境下編寫的，操作界面和Windows基本一致，具有標準的菜單欄、工具欄、快捷鍵操和鼠標的操作也與Windows一致，使用簡單操作方便。

2.2 典型的樹狀結構

MBPro編程對文件管理采用樹狀結構，點擊目錄欄+可查看硬件配置信息等;還可進行梯形圖編程和流程圖編程的轉換，所以對編輯程序十分方便。

2.3 編程可靈活結合梯形圖與流程圖

該編程軟件可使用梯形圖或流程圖兩種語言相結合。我們根據需要同時使用兩種或其中一種，采用兩種語言混合編寫的程序之間可隨機調用，這樣便能滿足各種復雜工況下的控制要求。編輯時可對各功能模塊及功能框增減、移動、定值設定等;能智能的判斷操作意圖，兩個功能模塊或功能框靠近時，自動創建連線;當抓取任意一個功能模塊或功能框時，與之連接的連線也隨之改變走向;若要刪除一個功能模塊或功能框，與它相連的所有連線也全部自動刪除;具有Windows工具欄的剪切、復制、黏貼、刪除、撤消、恢復、查找、替換等標準操作按鈕［1］。

2.4 運算控制功能

編程軟件內嵌有多個標準模塊，包括PID運算的各種標準操作符、標準函數運算符、控制功能模塊等，此外還有脈沖量開出、主從機的故障自動轉換、串口通訊等多功能模塊。

2.5 具有在線監視功能

在聯機后，可以在線監視梯形圖的執行過程，連線呈紅色為通路，若為綠色則表示該回路不通，從而直觀監視程序的執行情況。

2.6 具備梯形圖在線修改功能

在聯機狀態，可以在線修改梯形圖功能塊的參數。

2.7 采用梯形圖編程

采用梯形圖編程簡單方便，如:開關量輸入測點(I);開關量輸出測點(Q);模擬量輸入測點(AI);模擬量輸出測點(AQ);(T)定時器;(C)計數器。位寄存器(M);字寄存器(R);系統寄存器(S);常開線圈用符號()表示，(S)表示置位線圈，(R)表示復位線圈，常開接點用∣∣表示，常閉觸點用│/│表示，這些工具很容易記住，知道了這些基本工具，再利用電氣專業知識就可以進行編程了。

舉例停機狀態的判斷:用位寄存器M33表示停機態，見圖1所示，只有斷路器分狀態、閘門全開、轉速＜5%，導葉全關等條件全部滿足時，M33被置1，表示當前機組處于停機態，當任一個條件不滿足時，M33為0，表示當前非停機態。

而功能塊的使用又把梯形圖簡單化了，流程圖與梯形圖的結合使得程序簡單易懂。比如標記為GT的大于運算功能塊和調速器調速用的PID運算功能塊等等，大大簡化了梯形圖，使軟件維護、開發變得更容易。

圖1 判斷停機狀態梯形圖

再舉例如機端電壓＞85%Ue的判斷:用位寄存器M47表示U ＞85%Ue額定值，見圖2。VOLTAGE［0］、VOLTAGE［1］、VOLTAGE［2］分別表示線電壓Uab、Ubc、Uca，額定值為10.5 kV，85% 的額定值就是8.93 kV。通過3個大于型關系運算功能塊來實現，只有當3個線電壓都＞8.93 kV時，M47被置1，表示當前電壓＞85%額定值，否則M47為0，表示電壓≤85%。

圖2 判斷機端電壓＞85%Ue梯形圖

這種功能塊的應用顯得更簡單方便。又如開機到發電的順序控流程部分通過3個流程來實現，分別為停機到空轉，空轉到空載，空載到發電。M147為接收上位機下的發電控制命令后所置的控制標志位。只有M147為1，即上位機下令后，才會執行這段程序。如果當前機組為停機態，就啟動停機到空轉流程;當機組為空轉態時，執行空轉到空載流程;當機組為空載態時，執行空載到發電流程。每個Excel功能模塊只需執行一次，否則會造成該順控流程多次啟動。因此每個流程設一個執行標志M150、M151、M152，啟動流程后執行標志設置為1，在操作完成后再將其清0，流程執行過程中不再啟動該流程。此功能也可通過正向變換觸點來實現。對于流程圖更是邏輯明確，需該過程原理便可編寫出流程圖，見圖3。最后舉個機組從空轉狀態到空載狀態的流程圖編程實例，見圖4。

流程圖對于熟悉開機過程的運行人員來說就是把操作票按邏輯編寫出來，開機正常走主線，否則走支線報警退出。

3 結語

通過對MB80系列PLC的軟硬件學習，更好的掌握了微機監控系統是由一系列現地控制單元模塊的現場數據實時采集，分析，調節輸出、指令執行與近地、上位機通訊，從而實現電站對所有設備的自動監視及遠方控制即綜合自動化。

圖3 開機發電順序控制流程圖

圖4 機組空轉狀態至空載狀態流程圖

［1］歐陽全會.小型水電站的計算機監控系統［J］.湖北水力發電，2002(03):60-61.

Analysis on On-site Control for Microcomputer Monitoring

LI Chao-hui
(Xinjiang E'he Construction and Management Bureau，Beitun 836000，China)

MB 80 is intelligent programmable controller using the powerful data processing ability of CPU，intelligent I/O module，open，standard Ethernet interface，powerful serial communication function，flexible and reliable dual hot redundancy scheme，strong anti-interference ability field CANbus.The password lock is used for the switch quantity output module，more perfectly realizing the comprehensive automation of small hydropower station.

Dual serial;gorge line;Ethernet network;MBPro;upper monitor，integrated automation

TV736

B

1007-7596(2014)05-0045-03

2013-12-11

李朝暉(1971-)，男，湖北浠水人，工程師，研究方向為電力自動化。