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站控层各站点功能相对独立,互不影响;
现地层以间隔为单元,各个LCU(现地控制单元LocalControlUnit)功能也相对独立,在站控层故障的情况下,LCU仍能独立完成其监测和控制功能。
∙站控层是水电厂/站设备监视、测量、控制、管理的中心。
站控层包括:
操作员站、工程师站、通信服务器。
另外根据水电厂/站的需要可以配置模拟屏、背投系统。
∙现地层一般以间隔为单元,配有机组LCU、公用设备及升压站LCU、坝区LCU以及辅机控制单元等,不同的控制对象分散在各个机旁,或是中控室。
在站控层及网络层故障的情况下,现地层仍能独立完成各间隔的监测和控制功能。
现地层各LCU完成各单元的任务,相互独立,一个LCU故障不会影响其他LCU的运行。
∙网络层是站控层与现地层数据传输通道通。
网络层可以按不同的容量的水电厂/站和不同的客户需求,配置成单以太网、双以太网和光纤自愈环网。
网络通讯介质可采用光纤、同轴电缆或屏蔽双绞线。
∙系统网络结构有:
单以太网、双以太网模式等。
∙单以太网系统特点是:
在保证系统数据通道带宽的同时,做到系统扩展能力强,形式简洁,接口简单,方便安装调试。
在实现系统性能的同时,可以有效地降低系统的成本。
系统适合与中小型水电站,以及对系统成本控制有较高要求的水电站。
∙选用双以太网模式,相比单以太网而言,有效地提高系统的可靠性以及分担数据流量、减轻网络负荷,相应得网络投资加大。
正常时,设备的数据交换分配在两个网络上,当某个网络发生故障的时候,立即自动切换到非故障的网络上,保证系统得正常通讯。
该网络模式适用于各类大中型水电站,以及对系统可靠性要求相对较高的用户。
∙现地层可以根据电厂的情况配备各种功能的LCU(现地控制单元),按对象分散,可设机组LCU,公用设备及开关站LCU,坝区LCU等。
∙现地控制单元LCU主要有以下设备构成:
∙现地I/O控制单元:
PLC+现地工作站
∙同期装置
∙温度巡检、转速信号装置
∙接收232/485设备的参数,并通过工业以太网总线,使用modbusTCP协议,协调232/485设备和P微机保护装置
∙微机测控装置
∙LCU现场模式,图示如下:
∙LCU的设备包括PLC,保护、测控装置,温度巡检、转速信号以及调速和励磁等智能设备,以及以串口RS485/RS232方式接入并转换为以太网接入的嵌入式服务器机组
2、机组LCU双网控制方案
系统架构
嵌入式服务器HMI60-20TU可作为主站从电量采集装置读取有用数据;
也可以串连接其他厂家智能装置(励磁、调速器、温度巡检等);
同时,嵌入式通讯服务器具有双网卡,支持双网冗余,而且,通过ModbusTCP可以与PLC的网络口建立连接,监视当前机组单元的所有信息,并能下发各种控制以及调节命令。
系统分系
1)、双网冗余的实现方法:
我们使用ModiconQuantumUnity热备系统实现双PLC热备控制,同时每个plc配备两个NOE以太网模块,每个plc的以太网模块和一个交换机形成一个网络,这样,我们从系统图中可以看到,已经形成了两个相互独立的网络。
通过嵌入式服务器HMI60-20TU的双网卡,我们可以达到双网冗余:
MODICONQUANTUMUnity热备系统可以实现网址的自动转换,我们只要判断两个网络是否正常,如果正常,选择主网进行PLC进行监控,否则,副网监控。
如果双网有问题,报警。
2)、嵌入式服务器HMI60-20TU具有四个串口,可以LC整体运行。
3、机组LCU单网控制方案
一体化工控机TPC105TD-b可作为主站从232/485设备读取有用数据,比如励磁、调速器、温度巡检等。
同时,一体化工控机TPC105TD-b具一个以太网通讯口,而且,通过ModbusTCP可以与PLC的网络口建立连接,监视当前冗余控制机组单元的所有信息,并能下发各种控制以及调节命令;
当然,也可以和嵌入式通讯服务器连接,和第三方的设备进行数据交换。
1)、ModiconQuantumUnity热备系统实现双PLC热备控制可以实现网址的自动转换,一体化工控机TPC105TD-b有一个以太网口,通过modbusTCP协议,监控PLC。
同时,一体化工控机TPC105TD-b有两个串口,可以接收232/485设备的参数。
所以,一体化工控机TPC105TD-b可以做master主站,控制和协调232/485设备与PLC工作。
2)、一体化工控机TPC105TD-b的以太网口,可以做slave分站modbusTCP通讯,也就是我们可以将一体化工控机TPC105TD-b看作一个带modbusTCP通讯的子设备,并通过工业以太网总线,使用modbusTCP协议,接受嵌入式通讯服务器的监控。
4、设备分系:
1)、嵌入式服务器HMI60-20TU特点:
∙12.1"
SVGATFTLCD,分辨率可达800X600
∙双10/100Base-TRJ-45端口
∙板载VIAC3-400MHz(IntelCeleron-400),128MB/256MBRAM
∙2个RS-232,2个RS-232/422/485端口
∙2个USB端口和一个TypeI/IIPC
∙卡符合NEMA4/IP65标准的铝镁前面板
∙面板和壁挂式安装
∙支持微软嵌入式实时多任务操作系统WinCE.net(中文版)和嵌入版组态软件工程。
2)、一体化工控机TPC105TD-b是一套以嵌入式低功耗CPU为核心(主频400MHz)的高性能嵌入式一体化工控机。
特点:
∙10.4英寸高亮度TFT液晶显示屏(分辨率640×
480)
∙四线电阻式触摸屏(分辨率1024×
1024)
∙预装微软嵌入式实时多任务操作系统
WinCE.net(中文版)和HMIBuilder嵌入版无限点组态软件
∙支持usb窗口打印和串口微型打印机行打印
∙通讯端口丰富:
1个232串口、1个232/485串口、2个USB和1个以太网口
∙24伏直流供电,工业塑料结构,抗干扰能力强;
二、I/O分析:
1、基本I/O分析:
DI/O:
300~400;
AD/DA:
几十个。
三、软件说明:
1、嵌入式服务器HMI60-20TU软件工程。
2、一体化工控机TPC105TD-b嵌入式组态。
四、产品明细:
LCU单网控制系统方案:
1、方案1(推荐):
型号
描述
数量
1
TPC105TD-b
一体化工控机+HMIBuilder
2
LCU单网软件
单网控制工程组态
2、方案2(可选):
HMI50-20TU
嵌入式服务器+WinCE系统
LCU双网控制系统方案:
1、方案1(推荐):
HMI60-20TU
LCU双网软件
2、方案2(可选):
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