基于ControlLogix PLC的水利工程自動化系統(tǒng)

1 引言
隨著水庫水利工程“無人值班”（少人值守）工作的不斷開展，對水庫水利工程的自動化技術提出了更高的要求。計算機技術、信息技術和現(xiàn)場總線技術的飛速發(fā)展給水電廠自動化系統(tǒng)無論在結構上還是功能上，都提供了一個廣闊的發(fā)展空間。水庫水利工程應該成為一個集計算機、控制、網(wǎng)絡以及多媒體為一體的綜合系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設計
該工程自大伙房水庫引水，通過隧洞和管道，采取封閉供水方式，向撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營口、盤錦六城市供水。輸水管道總長度為259.13km， 沿途設取水頭部，鞍山加壓泵站（含配水站）和撫順、沈陽1、沈陽2、 遼陽、營盤共5座配水站。
當前，水利工程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（scada系統(tǒng)）一般采用開放式、全分布、分層式結構，設調(diào)度中心組、分中心級、和現(xiàn)場控制單元級（注：local control unit， 在本文中均以lcu表示）。
項目根據(jù)功能和性價比原則選用羅克韋爾 controllogix系列plc作為水利工程信息自動化系統(tǒng)lcu控制核心。并以此對controllogix系列 plc的系統(tǒng)組成、特點和 controllogix系列plc在水利工程信息自動化系統(tǒng)中的系統(tǒng)結構、功能和應用作一些探討。其系統(tǒng)結構原理如圖1所示。

2 基于controllogix plc的lcu
lcu主要完成對被監(jiān)控設備的就地數(shù)據(jù)的采集及監(jiān)控功能，采用觸摸屏作為現(xiàn)地人機接口。其設計能保證當它與主站級系統(tǒng)脫離后仍然能在當?shù)貙崿F(xiàn)對有關設備的監(jiān)視和控制功能。當其與主站級恢復聯(lián)系后又能自動地服從主站級系統(tǒng)的控制和管理，是水利工程信息自動化系統(tǒng)較底層的控制部分。原始數(shù)據(jù)在此進行采集，各種控制調(diào)節(jié)命令最后都在此發(fā)出，因此lcu是整個監(jiān)控系統(tǒng)中重要的和可靠性要求很高的基礎級控制設備。
controllogix系列 plc在某水利工程信息自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)進行講述。lcu主要實現(xiàn)以下功能：數(shù)據(jù)量采集（數(shù)字開關輸入量、模擬輸入量、溫度輸入量等）、設備控制（數(shù)字開出量等）、數(shù)據(jù)通訊（串口通訊、以太網(wǎng)通訊）、人機界面等。lcu系統(tǒng)結構如圖2所示。

為了提高系統(tǒng)的可靠性，保證系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下安全運行，lcu主控部分采用controllogix熱備系統(tǒng)，采用1756-l63冗余系統(tǒng)。lcu各遠程i/o單元采用contrlnet總線接入冗余cpu主控制器，為了提高可靠性，contrlnet總線采用冗余介質。主控單元主要由cpu 1756-l63、contrlnet總線模件cnbr、以太網(wǎng)模件enbr、智能通信管理裝置等組成。遠程i/o單元主要由contrlnet總線模件cnbr、開關量輸入模件、開關量輸出模件、模擬量輸入模件、模擬量輸出模件等組成。
在上述配置中，1756-l63是控制系統(tǒng)的核心，controllogix在簡單易于使用的環(huán)境下，實現(xiàn)了卓越的性能，堪稱業(yè)內(nèi)典范。controllogix控制器最大存儲容量可達8兆，支持過程密集型的應用和快速運動控制應用。可以根據(jù)應用要求，選用不同存儲容量的控制器。compactflash卡可做程序的移動存儲。多種處理器、多種通訊模塊和i/o可以混合使用，不受限制。不需要處理器執(zhí)行i/o的橋接和路由，隨著系統(tǒng)的增大，可用網(wǎng)絡把控制分布到另外的機架。

3 結束語
該自動化系統(tǒng)控制方案已被國內(nèi)幾個大型水利工程信息自動化系統(tǒng)所采用。從系統(tǒng)日常運行情況來看，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，能準確、實時地反映水利工程設備的運行狀態(tài)和參數(shù)，能準確、可靠地控制現(xiàn)場設備；各項性能滿足水利工程信息自動化系統(tǒng)的要求，且該系統(tǒng)維護簡便，同時也為水利工程信息自動化系統(tǒng)的運行、維護減少了工作量及生產(chǎn)成本，為實現(xiàn)水利工程信息自動化系統(tǒng)“無人值班”（少人值守）的運行管理模式創(chuàng)造了條件。
參考文獻
[1] 方輝欽.現(xiàn)代水電廠計算機監(jiān)控技術與試驗,2004,3
[2] 鄧李.controllogix系統(tǒng)實用手冊,2008,1
[3] ab controllogix選型指南
[4] controllogix用戶手冊