3.6MW雙饋電機試驗臺控制系統整體解決方案
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- 發(fā)布時(shí)間：2014/5/27 14:41:15
- 作者：銀河電氣
此試驗臺為湖南銀河電氣有限公司承建的3.6MW雙饋電機試驗臺，其整個(gè)系統由空載試驗臺、型式試驗臺和出廠(chǎng)試驗臺三個(gè)相對獨立的測控子系統組成，每個(gè)子系統包含了對與本試驗臺線(xiàn)路相關(guān)的高低壓開(kāi)關(guān)柜的控制和監視、變頻器控制和監視、電量測量系統、溫度及油水路測量監視系統等部分。
設計一個(gè)綜合監控臺，在綜合監控臺中能夠對系統線(xiàn)路、設備的狀態(tài)進(jìn)行集中監控，形成試驗站總體線(xiàn)路監視控制功能；在綜合監控臺中安裝數據服務(wù)器，為各子系統提供數據庫服務(wù)；在綜合監控臺總安裝一套視頻監控系統，對各子系統設備區和被試設備區攝像頭進(jìn)行綜合監視；配置兩臺打印機，為各子系統提供打印服務(wù)。
本方案所采用的測控設備及工作站均通過(guò)現場(chǎng)千兆以太網(wǎng)互聯(lián)，各控制工作站和試驗工作站為對等結構，功能區分僅僅在于運行的軟件不同。即通過(guò)運行不同的軟件，計算機可以作為控制站或者試驗計算機使用。
一、3.6MW雙饋電機試驗臺控制系統
3.6MW雙饋電機試驗臺控制系統拓撲圖
控制系統功能
1、監控操作站可實(shí)時(shí)、直觀(guān)、清晰、動(dòng)態(tài)地顯示現場(chǎng)設備的模擬圖；
2、系統能快捷靈活地選擇工況，根據被試對象對系統的要求組態(tài)試驗設備，一旦確認，系統自動(dòng)巡檢與該工況相應的設備；
3、實(shí)現對試驗系統各種參數的設置，包括內部參數和各種給定值；
4、對試驗變頻器進(jìn)行通訊控制和狀態(tài)、數據巡檢；
5、對高低壓交流電器的各電氣開(kāi)關(guān)量,模擬量和各熱工量等進(jìn)行數字監視、連鎖和報警等。
6、系統提供多種故障處理方式和報警管理。能實(shí)時(shí)、準確、有效地完成對試驗站被控對象的運行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監視, 并對設備故障進(jìn)行報警保護。
控制系統設計
控制系統完成對高低壓開(kāi)關(guān)柜的控制和狀態(tài)監測、電網(wǎng)監測（10kV電網(wǎng)、690V 50Hz電網(wǎng)、690V 60Hz）、變頻器的控制和狀態(tài)監測、油水路系統的控制和狀態(tài)監測。
采用分布式系統結構，PLC選用西門(mén)子公司S7-300系列，CPU選擇CPU315-2F/DP故障安全型產(chǎn)品，并擴展必要的輸入輸出模塊用于連接外部設備。
系統的控制和監測分為高低壓控制柜區及熱工區，各區域設計選用ET200分布式I/0子站?，F場(chǎng)控制站的ET200M分布式I/O站通過(guò)PROFIBUS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)與S7-300中央控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，它主要功能是：采集現場(chǎng)I/O信號(數字量和模擬量)，通過(guò)ET200M的I/O信號接口模塊將現場(chǎng)數字量或模擬量信號傳送到中央控制站，同時(shí)將中央控制器發(fā)送來(lái)的控制信號送至現場(chǎng)設備，完成設備控制。
系統中各試驗臺位的變頻器（拖動(dòng)變頻器、轉子變頻器、試驗電源變頻器）通過(guò)PROFIBUS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)與S7-300中央控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。
綜合繼保裝置通過(guò)ModBus總線(xiàn)與S7-300中央控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。
安裝在系統監控臺的監控主站與PLC間通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)通信；
各試驗臺監控子站與監控主站通過(guò)試驗系統以太網(wǎng)互聯(lián)，進(jìn)行快速數據交換，各監控子站獲得的電量測量和分布式測量數據（溫度、電量等）通過(guò)快速數據交換在監控主站進(jìn)行集中監視和顯示。
二、3.6MW雙饋電機試驗臺系統監控主臺和監控子站
本系統設計一套系統監控臺，監控臺中安裝監控主站，完成系統組態(tài)、監控功能，監控主站及各試驗臺的監控子站與監控主站站采用OPC通訊；
監控主站實(shí)時(shí)、直觀(guān)、動(dòng)態(tài)地顯示系統各現場(chǎng)設備的模擬圖，數字顯示各模擬量監測值。
各試驗臺設計安裝一臺監控子站（控制計算機），監控子站顯示與該試驗臺及試驗項目相關(guān)的現場(chǎng)設備的動(dòng)態(tài)模擬圖，數字顯示各模擬量監測值。經(jīng)過(guò)授權，監控子站能夠與主站有相同的權限，既監控子站能夠執行主站的所有功能，控制和監視系統所有設備。
1、高低壓區分布式I/O
根據中央控制器發(fā)布的控制信號完成對高低壓開(kāi)關(guān)柜的控制；
完成高低壓開(kāi)關(guān)柜觸點(diǎn)信號監測；
模擬量輸入模塊完成高低壓電網(wǎng)監測（10kV電網(wǎng)、690V 50Hz電網(wǎng)、690V 60Hz）傳感器（變送器）信號的采集。
2、熱工區分布式I/O
完成對油水路壓力、流量的控制和數據采集。系統監控主站完成對油水路的監控功能，油水路數據作為系統運行的必要條件在系統控制軟件中進(jìn)行處理，通過(guò)門(mén)限值設置，產(chǎn)生告警、保護動(dòng)作。油水路數據根據試驗根據要求記錄到數據庫。
三、3.6MW雙饋電機試驗臺監控軟件安全性設計
監控軟件設計為可以自動(dòng)或手動(dòng)組態(tài)系統，且手動(dòng)優(yōu)先。
本系統除了對高低壓開(kāi)關(guān)柜的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行監測外，監控軟件同時(shí)進(jìn)行10kV電網(wǎng)、690V電網(wǎng)(50Hz、60Hz)電源等模擬量監控。軟件設計中通過(guò)開(kāi)關(guān)量、模擬量監測采用從10kV進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)直到每個(gè)變頻器輸入開(kāi)關(guān)分級聯(lián)鎖，即只有上一級輸出電壓符合設計要求才允許閉合下一級開(kāi)關(guān)。
對需要油水路系統工作的被試電機和試驗項目，油水路系統正常運行（包括流量、壓力等符合被試產(chǎn)品和陪試設備要求）為其系統啟動(dòng)的先決條件，在運行過(guò)程中發(fā)生超出其運行條件的狀態(tài)，根據預先設置，進(jìn)入告警及自動(dòng)/手動(dòng)停機程序。
各試驗臺中監控子站一般只能對與該試驗臺試驗相關(guān)的設備進(jìn)行操作，授權情況下監控子站與主站有相同權限，能夠對所有設備進(jìn)行操作。
四、3.6MW雙饋電機試驗臺保護和故障報警
1、自我監控和診斷
監控和測試軟件例程不斷地檢查系統的正常性。功能和板卡/模塊的故障通過(guò)文字輸出到監控主站的屏幕上。同時(shí)生成故障警報的打印輸出。信息足夠全面以便工作人員明白對系統造成的影響，也便于維護人員快速實(shí)施故障分析及修復。
2、故障處理及保護停機
當某設備發(fā)生故障，根據故障設備及故障類(lèi)型和預設的故障處理程序，系統進(jìn)入故障處理狀態(tài)，對直接影響系統安全的故障，系統自動(dòng)進(jìn)入緊急停機程序，自動(dòng)完成系統緊急停機控制過(guò)程。
3、操作錯誤告警
當操作人員進(jìn)行人工操作時(shí)，違反了操作例程，監控軟件通過(guò)文字在監控主站或監控子站發(fā)出警告，并提示錯誤的原因。
4、告警和故障記錄
記錄產(chǎn)生故障的設備、類(lèi)型、時(shí)間等故障記錄，形成記錄文件。
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