摘要

　　我國電站自動化從上世紀80年代末開始。目前隨著自動化技術
、計算機技術的逐漸成熟，各大係統集成商麵對業主需求和市場競爭，緊跟係統技術發展潮流
，開發新的係統，應對客戶在自動化程度
、功能、可靠性以及開放程度上的更高要求。

一
、係統概述：

1、水電站自動化係統概括說明：

• 水電站自動化係統是電站安全
  
  、優質、高效運行的重要保證。
• 目前我國絕大多數大中型電廠以及新建電廠均投入計算機自動化係統設備，國內自動化係統的市場已步入成熟發展的階段。

  

• 水電站自動化係統采用全開放、分層分布式結構，係統由站控層、網絡層和現地層設備構成。 站控層各站點功能相對獨立
  ，互不影響；現地層以間隔為單元，各個LCU（現地控製單元Local Control Unit）功能也相對獨立
  
  ，在站控層故障的情況下
  ，LCU 仍能獨立完成其監測和控製功能。
• 站控層是水電廠/站設備監視
  、測量、控製、管理的中心。站控層包括：操作員站、工程師站
  、通信服務器。另外根據水電廠/站的需要可以配置模擬屏
  、背投係統。
• 現地層一般以間隔為單元
  
  ，配有機組LCU
  、公用設備及升壓站LCU、壩區LCUyijifujikongzhidanyuandeng，butongdekongzhiduixiangfensanzaigegejipang，huoshizhongkongshi。zaizhankongcengjiwangluocengguzhangdeqingkuangxia，xiandicengrengnengduliwanchenggejiangedejiancehekongzhigongneng。xiandicenggeLCU完成各單元的任務，相互獨立
  ，一個LCU故障不會影響其他LCU的運行。
• 網絡層是站控層與現地層數據傳輸通道通。網絡層可以按不同的容量的水電廠/站和不同的客戶需求
  ，配置成單以太網、雙以太網和光纖自愈環網。網絡通訊介質可采用光纖
  、同軸電纜或屏蔽雙絞線。
• 係統網絡結構有：單以太網、雙以太網模式等。
• 單以太網係統特點是：在(zai)保(bao)證(zheng)係(xi)統(tong)數(shu)據(ju)通(tong)道(dao)帶(dai)寬(kuan)的(de)同(tong)時(shi)，做(zuo)到(dao)係(xi)統(tong)擴(kuo)展(zhan)能(neng)力(li)強(qiang)，形(xing)式(shi)簡(jian)潔(jie)，接(jie)口(kou)簡(jian)單(dan)，方(fang)便(bian)安(an)裝(zhuang)調(tiao)試(shi)。在(zai)實(shi)現(xian)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)的(de)同(tong)時(shi)
  ，可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)地(di)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)的(de)成(cheng)本(ben)。係(xi)統(tong)適(shi)合(he)與(yu)中(zhong)小(xiao)型(xing)水(shui)電(dian)站(zhan)，以(yi)及(ji)對(dui)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)控(kong)製(zhi)有(you)較(jiao)高(gao)要(yao)求(qiu)的(de)水(shui)電(dian)站(zhan)。

  

• 選用雙以太網模式，相比單以太網而言，有效地提高係統的可靠性以及分擔數據流量、減jian輕qing網wang絡luo負fu荷he，相xiang應ying得de網wang絡luo投tou資zi加jia大da。正zheng常chang時shi
  ，設she備bei的de數shu據ju交jiao換huan分fen配pei在zai兩liang個ge網wang絡luo上shang
  ，當dang某mou個ge網wang絡luo發fa生sheng故gu障zhang的de時shi候hou，立li即ji自zi動dong切qie換huan到dao非fei故gu障zhang的de網wang絡luo上shang，保bao證zheng係xi統tong得de正zheng常chang通tong訊xun。該gai網wang絡luo模mo式shi適shi用yong於yu各ge類lei大da中zhong型xing水shui電dian站zhan
  
  ，以yi及ji對dui係xi統tong可ke靠kao性xing要yao求qiu相xiang對dui較jiao高gao的de用yong戶hu。

  

• 現地層可以根據電廠的情況配備各種功能的LCU（現地控製單元），按對象分散
  ，可設機組LCU，公用設備及開關站LCU，壩區LCU等。

  

• 現地控製單元LCU主要有以下設備構成：
  • 現地I/O控製單元：PLC+現地工作站
  • 同期裝置
  • 溫度巡檢、轉速信號裝置
  • 接收232/485設備的參數，並通過工業以太網總線
    ，使用modbus TCP協議
    ，協調232/485設備和P微機保護裝置
  • 微機測控裝置
• LCU現場模式
  ，圖示如下：
  • LCU的設備包括PLC
    
    ，保護
    
    、測控裝置
    ，溫度巡檢、轉速信號以及調速和勵磁等智能設備，以及以串口RS485/RS232方式接入並轉換為以太網接入的嵌入式服務器機組

2、機組LCU雙網控製方案

係統架構
　　嵌入式服務器HMI60-20TU可作為主站從電量采集裝置讀取有用數據
；也可以串連接其他廠家智能裝置（勵磁、調速器、溫度巡檢等）；同時，嵌入式通訊服務器具有雙網卡
，支持雙網冗餘，而且，通過ModbusTCP可以與PLC的網絡口建立連接，監視當前機組單元的所有信息，並能下發各種控製以及調節命令。

係統分係
　　1）、雙網冗餘的實現方法：我們使用Modicon Quantum Unity熱備係統實現雙PLC熱備控製
，同時每個plc配備兩個NOE以太網模塊，每個plc的以太網模塊和一個交換機形成一個網絡
，這樣，我們從係統圖中可以看到
，已經形成了兩個相互獨立的網絡。通過嵌入式服務器HMI60-20TU的雙網卡，我們可以達到雙網冗餘：MODICON QUANTUM Unity 熱備係統可以實現網址的自動轉換，我們隻要判斷兩個網絡是否正常，如果正常
，選擇主網進行PLC進行監控，否則，副網監控。如果雙網有問題，報警。
　　2）、嵌入式服務器HMI60-20TU具有四個串口，可以LC整體運行。

3
、機組LCU單網控製方案

係統架構
　　一體化工控機TPC-TC33可作為主站從232/485設備讀取有用數據
，比如勵磁、調速器、溫度巡檢等。同時
，一體化工控機TPC-TC33具一個以太網通訊口
，而且，通過ModbusTCP可以與PLC的網絡口建立連接

，監視當前冗餘控製機組單元的所有信息，並能下發各種控製以及調節命令；當然，也可以和嵌入式通訊服務器連接，和第三方的設備進行數據交換。

係統分係
　　1）、Modicon Quantum Unity 熱備係統實現雙PLC熱備控製可以實現網址的自動轉換
，一體化工控機TPC-TC33有一個以太網口，通過modbus TCP協議，監控PLC。同時，一體化工控機TPC-TC33有兩個串口，可以接收232/485設備的參數。所以，一體化工控機TPC-TC33可以做master主站，控製和協調 232/485設備與PLC工作。
　　2）、一體化工控機TPC-TC33的以太網口
，可以做slave分站modbus TCP通訊

，也就是我們可以將一體化工控機TPC-TC33看作一個帶modbus TCP通訊的子設備
，並通過工業以太網總線
，使用modbus TCP協議，接受嵌入式通訊服務器的監控。

4、設備分係:

　　1）、嵌入式服務器HMI60-20TU特點：

• 12.1" SVGA TFT LCD，分辨率可達800 X 600
• 雙10/100 Base-T RJ-45 端口
• 板載VIA C3-400 MHz (Intel Celeron-400),128 MB/256 MB RAM
• 2個RS-232,2個 RS-232/422/485端口
• 2個USB端口 和一個 Type I/II PC
• 卡符合NEMA4/IP65標準的鋁鎂前麵板
• 麵板和壁掛式安裝
• 支持微軟嵌入式實時多任務操作係統WinCE.net（中文版）和嵌入版組態軟件工程。

　　2）、一體化工控機TPC-TC33是一套以嵌入式低功耗CPU為核心（主頻200 MHz）的高性能嵌入式一體化工控機。特點：

• 10.4英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率640× 480）
• 四線電阻式觸摸屏（分辨率1024×1024）
• 支持微軟嵌入式實時多任務操作係統 WinCE.net（中文版）和MCGS嵌入版組態軟件（運行版）
• 支持usb窗口打印和串口微型打印機行打印
• 通訊端口豐富：1個232串口、1個232/485串口和一個以太網口
• 24伏直流供電
  
  ，不鏽鋼外殼，抗幹擾能力強
  
  ；

二、I/O分析：

1
、基本I/O分析：
　　DI/O：300~400；
　　AD/DA：幾十個。

三、軟件說明：

1、嵌入式服務器HMI60-20TU軟件工程。
2、一體化工控機TPC-TC33嵌入式組態。

四、產品明細：

LCU單網控製係統方案：

　　1、方案1（推薦）：

　　2、方案2（可選）：

LCU雙網控製係統方案：

1
、方案1（推薦）：

2
、方案2（可選）：