微机监控现地控制解析

李朝晖

(新疆额河建管局，新疆北屯836000)

微机监控现地控制解析

李朝晖

(新疆额河建管局，新疆北屯836000)

MB80型智能可编程控制器利用强大数据处理能力的CPU，智能化的I/O模件，开放、标准的以太网接口，强大的串口通讯功能，灵活可靠的双机热备冗余方案，抗干扰能力强的CANbus现场总线，开关量输出模件采用密码锁较完美的实现了小型电站的综合自动化。

双机双网;串口;以太网;MBPro;上位机;综合自动化

北疆某引水工程电站总装机4×8000KW，2009年进行了自动化改造，对于中小型水电站采用了南瑞公司开发的MB80及MB40系列智能可编程控制器，双机双网的冗余配置，保证了系统的安全可靠性;智能的I/O模件增加了自诊断功能;开放、标准的通讯网络支持多种通信规约;输出密码锁保证了输出不误动不拒动;标准的GPS时钟接口;同种模件的标准化;功能强大的MBPro编程软件，可以梯形图编程，也可以流程图编程，简单易学。这就构成了实现电站自动监控最主要的现地控制单元。

1 硬件结构特点

1.1 双机系统

硬件由5部分组成:两个MB80CPU612模件，一主一从，互为热备用冗余配置，主从CPU故障自动切换，双路以太网互为冗余备用。CPU进行数据处理、解释执行用户程序、通讯等功能，自带以太网接口可以直接接上位机系统。

1.2 I/O 模块

I/O模块主要完成I/O信号的采集及输出，并对信号进行一定的预处理。I/O模块通过CAN1总线和CPU模块进行通讯。

1.3 串口通讯模块

串口采用MB80 CPM 418通讯模块，能够解决传统现地控制装置与CPU通讯功能偏弱的缺点。该通讯模块的特点有:①只与CPU进行串口通讯的数据交换，其余时间不占用CPU内存资源;②模块与CPU的数据交换使用CAN网的专用通道;③启动后CPU模块进行硬件自检并自动加载程序;④具有硬件Watchdog功能，且在发送故障后能够自动复位并重新启动。

1.4 以太网通讯模块

采用10M/100M以太网接口，双机双网的冗余配置，便于多套PLC与上位机共同组成安全、可靠且高效的集中管理局域网系统。使用MB80 ETH 522以太网通讯模块，此模块可实现冗余系统的数据备份和PLC与上位机系统的以太网通讯。在双微机冗余系统中，主从CPU通过以太网模块实现数据共享和同步执行，当主CPU模块出现故障时，可实现主、从CPU控制权的自动转换。以太网模块也可对外提供两个100M以太网接口，用于连接上位机系统。

1.5 触摸屏

MB80系列PLC可以连接智能型触摸屏，实现现地的人机对接。智能型触摸屏应具备以下条件:①智能型触摸屏，能够访问PLC寄存器地址;②提供RS—232串行通讯接口;③支持 Modicon Modbus(MASTER)通讯规约。

通讯方式:RS-232;波特率:300 bps～38400bps;校验:无校验/奇校验/偶校验;数据位:5/6/7/8;停止位:1/2。

2 编程软件MBPro

MB系列的PLC均采用MBPro编程软件，主要任务是对硬件进行配置、定义I/O、编辑逻辑关系和联机调试工作。软件有如下特点:

2.1 具有Windows操作风格

MBPro编程软件是用VC在Windows环境下编写的，操作界面和Windows基本一致，具有标准的菜单栏、工具栏、快捷键操和鼠标的操作也与Windows一致，使用简单操作方便。

2.2 典型的树状结构

MBPro编程对文件管理采用树状结构，点击目录栏+可查看硬件配置信息等;还可进行梯形图编程和流程图编程的转换，所以对编辑程序十分方便。

2.3 编程可灵活结合梯形图与流程图

该编程软件可使用梯形图或流程图两种语言相结合。我们根据需要同时使用两种或其中一种，采用两种语言混合编写的程序之间可随机调用，这样便能满足各种复杂工况下的控制要求。编辑时可对各功能模块及功能框增减、移动、定值设定等;能智能的判断操作意图，两个功能模块或功能框靠近时，自动创建连线;当抓取任意一个功能模块或功能框时，与之连接的连线也随之改变走向;若要删除一个功能模块或功能框，与它相连的所有连线也全部自动删除;具有Windows工具栏的剪切、复制、黏贴、删除、撤消、恢复、查找、替换等标准操作按钮［1］。

2.4 运算控制功能

编程软件内嵌有多个标准模块，包括PID运算的各种标准操作符、标准函数运算符、控制功能模块等，此外还有脉冲量开出、主从机的故障自动转换、串口通讯等多功能模块。

2.5 具有在线监视功能

在联机后，可以在线监视梯形图的执行过程，连线呈红色为通路，若为绿色则表示该回路不通，从而直观监视程序的执行情况。

2.6 具备梯形图在线修改功能

在联机状态，可以在线修改梯形图功能块的参数。

2.7 采用梯形图编程

采用梯形图编程简单方便，如:开关量输入测点(I);开关量输出测点(Q);模拟量输入测点(AI);模拟量输出测点(AQ);(T)定时器;(C)计数器。位寄存器(M);字寄存器(R);系统寄存器(S);常开线圈用符号()表示，(S)表示置位线圈，(R)表示复位线圈，常开接点用∣∣表示，常闭触点用│/│表示，这些工具很容易记住，知道了这些基本工具，再利用电气专业知识就可以进行编程了。

举例停机状态的判断:用位寄存器M33表示停机态，见图1所示，只有断路器分状态、闸门全开、转速＜5%，导叶全关等条件全部满足时，M33被置1，表示当前机组处于停机态，当任一个条件不满足时，M33为0，表示当前非停机态。

而功能块的使用又把梯形图简单化了，流程图与梯形图的结合使得程序简单易懂。比如标记为GT的大于运算功能块和调速器调速用的PID运算功能块等等，大大简化了梯形图，使软件维护、开发变得更容易。

图1 判断停机状态梯形图

再举例如机端电压＞85%Ue的判断:用位寄存器M47表示U ＞85%Ue额定值，见图2。VOLTAGE［0］、VOLTAGE［1］、VOLTAGE［2］分别表示线电压Uab、Ubc、Uca，额定值为10.5 kV，85% 的额定值就是8.93 kV。通过3个大于型关系运算功能块来实现，只有当3个线电压都＞8.93 kV时，M47被置1，表示当前电压＞85%额定值，否则M47为0，表示电压≤85%。

图2 判断机端电压＞85%Ue梯形图

这种功能块的应用显得更简单方便。又如开机到发电的顺序控流程部分通过3个流程来实现，分别为停机到空转，空转到空载，空载到发电。M147为接收上位机下的发电控制命令后所置的控制标志位。只有M147为1，即上位机下令后，才会执行这段程序。如果当前机组为停机态，就启动停机到空转流程;当机组为空转态时，执行空转到空载流程;当机组为空载态时，执行空载到发电流程。每个Excel功能模块只需执行一次，否则会造成该顺控流程多次启动。因此每个流程设一个执行标志M150、M151、M152，启动流程后执行标志设置为1，在操作完成后再将其清0，流程执行过程中不再启动该流程。此功能也可通过正向变换触点来实现。对于流程图更是逻辑明确，需该过程原理便可编写出流程图，见图3。最后举个机组从空转状态到空载状态的流程图编程实例，见图4。

流程图对于熟悉开机过程的运行人员来说就是把操作票按逻辑编写出来，开机正常走主线，否则走支线报警退出。

3 结语

通过对MB80系列PLC的软硬件学习，更好的掌握了微机监控系统是由一系列现地控制单元模块的现场数据实时采集，分析，调节输出、指令执行与近地、上位机通讯，从而实现电站对所有设备的自动监视及远方控制即综合自动化。

图3 开机发电顺序控制流程图

图4 机组空转状态至空载状态流程图

［1］欧阳全会.小型水电站的计算机监控系统［J］.湖北水力发电，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

李朝晖(1971-)，男，湖北浠水人，工程师，研究方向为电力自动化。