亭子口电站计算机监控系统PLC控制的稳定性浅谈

杜鹏明

(亭子口水电站，四川 苍溪，628400)



亭子口电站计算机监控系统PLC控制的稳定性浅谈

杜鹏明

(亭子口水电站，四川 苍溪，628400)

本文结合亭子口水电站，着重分析了PLC控制系统的干扰源,从实际应用的角度提出了PLC控制稳定性的方法。PLC工作的稳定性不高,企业的生产效率将得不到提高,甚至发生设备或安全事故,因而提高PLC控制系统的稳定性具有非常重要的意义。

PLC控制系统 稳定性 干扰 亭子口水电站

对于水电站的实时监控系统,特别强调其实时性、可靠性、安全性、可维护性、可扩充性等要求,能在恶劣环境下完成数据采集和处理、控制调节、诊断、通讯及信息管理等。计算机监控系统的安全可靠和稳定，直接影响到电力生产、电网运行的安全。本文从以下几方面介绍亭子口电站计算机监控系统的稳定性。

1 按照对象采取分层分布方式模块化设计

亭子口水电站监控系统采用双星型分层分布网络结构，网络中各服务器、工作站的功能简介如下：监控系统上位机布置有2台实时数据服务器(主机)、2台历史数据服务器及一台磁盘阵列。在同一个网络中，有实时服务器和历史服务器。实时服务器可以查看实时的数据，但是不能查看历史的数据，历史服务器可以查看任一时刻的数据。如果系统中的历史数据跟实时数据存放在同一服务器数据库中，将会造成很大的数据访问量，影响系统的运行速度。3台操作员工作站(其中一台用于大坝)，主要实现客户端与服务器的数据交换，完成对全厂设备的监视及自动控制。1台工程师站，用于NC2000上位机及各LCU的软件维护。1台培训工作站，完成NC2000系统日常模拟培训功能。2台厂内通信工作站，完成监控系统与厂内其他系统的数据交换，并通过串口单向传输数据至模拟屏。2台调度通信服务器，以太网口采用104规约通过调度数据网接入四川省调及华中网调，RS232串口采用101规约，有电力猫进行调制，再通过专线分别接入四川省调及华中网调。1台WEB数据服务器，用于采集主机的监控数据，并经过正向隔离装置向Web发布服务器传输要求的监控数据。1台Web发布服务器，用于向公网发布所需的监控数据，便于电厂其它系统数据链接。1台外设服务器，用于提供监控系统日常报表打印等其它外设服务。1台语音报警服务器，对监控系统信号进行实时语音报警。1台历史数据备份服务器，为防止磁盘阵列故障历史数据丢失，磁盘阵列的数据经过压缩后存储在历史备份服务器中。

2 冗余化配置

提高设备安全性和可靠性最主要的手段就是双重化的冗余配置。冗余配置，一般分并联冗余和热备冗余两种(如图1)。

图1 双重化的冗余配置示意

2.1 PLC的热备冗余

亭子口电站各现地LCU PLC控制采用热备冗余，两套PLC互为主备用，平时一套处于工作状态，一套处于热备状态。“主机”和“备机”的硬件配置完全相同，即由电源模块、CPU模块、RIO通讯模块、以太网模块等组成。双机热备系统的核心模块为CPU模块，型号为1756-L61。除了完成所有的控制功能以外，同时通过高速光纤完成“主机”和“备机”之间的实时数据交换功能，通讯速率可达100M。

双机热备系统正常工作时，由“主机”采集现场所有设备的实时数据，解算所有控制程序，并将控制指令传输到所有输出模块中，完成对现场设备的所有控制功能。“备机”在“主机”运行的过程中，实时读取“主机”中的全部数据，并实时监测“主机”的运行状态。当“主机”上的机架、电源、CPU、RIO通讯模块中的任一模块或附件出现故障或网络中断时，“备机”切换为“主机”，完成对现场设备的所有控制功能。当“主机”上的故障模块或附件更换完毕后，则承担“备机”的角色，继续完成对“主机”状态的实时监测功能。

双机热备系统中的“主机”和“备机”之间的切换是完全自动实现的，同时又是平稳、无扰动的切换。切换对于过程而言是透明的，系统对过程的监控不会中断，并且不会因为发生硬件故障而受到不利影响，提高了PLC控制的可靠性。

2.2 电源的冗余

各现地控制单元，采用两套交直流双供电插箱，各自分别引入一路交流电源、一路直流电源。供电插箱输出的交流电源、直流电源，分别采用并联冗余的方式输出可靠的电源系统，并且输出不同的电源供给不同的支路，实行分级控制。当一套双电源供电装置故障时，电源系统可以实现无扰动切换，另一套可以保证监控系统的正常运行。这种双冗余的电源系统，极大地提高了监控系统的稳定性和安全性。

3 强大的软件处理方式

3.1 开关量的防抖处理

利用PLC软件的计时器功能，在接收到开关量信号时，在t时间内该信号持续有效，则认为为真信号，反之假信号做放弃处理。t时间一般为50ms到100ms左右，取决于信号的防抖程度，以及PLC软件的扫描周期，t时间应该大于或者等于扫描周期。

3.2 模拟量信号的防抖处理

为了增加模拟量信号判断的准确性，增加模拟量的品质判断，认为模拟量的品质为好的时候才参与控制，品质为坏的时候不参与控制。模拟量的变化在一定的误差范围内被认为是一个连续的变化过程，当在某一时刻模拟量发生大幅的跳变值大于允许的最大跳变值，则认为该模拟量的品质为坏；如果小于则认为该模拟量品质为好。当然，判断模拟量的品质的临界值，要根据某一电站所选测量设备和环境变化来选取。例如，亭子口电站温度量判断增加梯度闭锁功能：任意点温度变化超过20℃，该测点品质自动变坏，测值继续刷新；温度回复到突变前温度±20℃后，该测点品质自动变好。

3.3 采用多重判断，提高可靠性

为了实现更加安全的控制，防止出现某一个测点的误动作引起的事故。例如开关量的误动，模拟量的干扰引起的测量不准确，如果采用两个共同来参与控制，则可以保证设备更可靠的运行。例如，在机组开机判据“机组主轴密封水正常”中，判断流量开关上送开关量和流量计上送模拟量同时满足时，则认为“机组主轴密封水正常”，满足条件，增加了可靠性。

总之，监控系统PLC控制的稳定性，随着现场实际的应用得到了不断的改善和更新。通过上述几点不断优化PLC自身的运行工况，采用更加准确的测量器件和采样、反馈精度，改进PLC系统软件和硬件融合力，是提高PLC稳定性的可靠办法。

〔1〕皮状行.可编程序控制器的系统设计与应用实例[M].北京：机械工业出版社,2001.

〔2〕路林吉.可编程序控制器原理及应用[M].北京：清华大学出版社,2002.

〔3〕廖常初.可编程控制器基础及应用.北京：机械工业出版社,2003.

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2095-1809(2015)06-0018-02

杜鹏明(1984-)，男，汉族，甘肃省灵台县人，助理工程师，学士.