基于ControlLogix PLC的水利工程自动化系统

1  引言
               
　　随着水库水利工程“无人值班”(少人值守)工作的不断开展，对水库水利工程的自动化技术提出了更高的要求。计算机技术、信息技术和现场总线技术的飞速发展给水电厂自动化系统无论在结构上还是功能上，都提供了一个广阔的发展空间。水库水利工程应该成为一个集计算机、控制、网络以及多媒体为一体的综合系统。
           
2  系统设计
               
　　该工程自大伙房水库引水，通过隧洞和管道，采取封闭供水方式，向抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口、盘锦六城市供水。输水管道总长度为259.13km，沿途设取水头部，鞍山加压泵站(含配水站)和抚顺、沈阳1、沈阳2、 辽阳、营盘共5座配水站。
               
　　当前，水利工程数据采集与监视控制系统(scada系统)一般采用开放式、全分布、分层式结构，设调度中心组、分中心级、和现场控制单元级(注：local control unit， 在本文中均以lcu表示)。

　　项目根据功能和性价比原则选用罗克韦尔controllogix系列plc作为水利工程信息自动化系统lcu控制核心。并以此对controllogix系列plc的系统组成、特点和controllogix系列plc在水利工程信息自动化系统中的系统结构、功能和应用作一些探讨。其系统结构原理如图1所示。

                                                图 1  水利工程信息自动化系统原理与结构图

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3  基于controllogix plc的lcu
               
　　lcu主要完成对被监控设备的就地数据的采集及监控功能，采用触摸屏作为现地人机接口。其设计能保证当它与主站级系统脱离后仍然能在当地实现对有关设备的监视和控制功能。当其与主站级恢复联系后又能自动地服从主站级系统的控制和管理，是水利工程信息自动化系统较底层的控制部分。原始数据在此进行采集，各种控制调节命令最后都在此发出，因此lcu是整个监控系统中重要的和可靠性要求很高的基础级控制设备。

　　controllogix系列plc在某水利工程信息自动化系统的实现进行讲述。lcu主要实现以下功能：数据量采集(数字开关输入量、模拟输入量、温度输入量等)、设备控制(数字开出量等)、数据通讯(串口通讯、以太网通讯)、人机界面等。lcu系统结构如图2所示。

            图2  lcu系统结构图
               
　　为了提高系统的可靠性，保证系统在恶劣环境下安全运行，lcu主控部分采用controllogix热备系统，采用1756-l63冗余系统。lcu各远程i/o单元采用contrlnet总线接入冗余cpu主控制器，为了提高可靠性，contrlnet总线采用冗余介质。主控单元主要由cpu 1756-l63、contrlnet总线模件cnbr、以太网模件enbr、智能通信管理装置等组成。远程i/o单元主要由contrlnet总线模件cnbr、开关量输入模件、开关量输出模件、模拟量输入模件、模拟量输出模件等组成。
               
　　在上述配置中，1756-l63是控制系统的核心，controllogix在简单易于使用的环境下，实现了卓越的性能，堪称业内典范。controllogix控制器最大存储容量可达8兆，支持过程密集型的应用和快速运动控制应用。可以根据应用要求，选用不同存储容量的控制器。compactflash卡可做程序的移动存储。多种处理器、多种通讯模块和i/o可以混合使用，不受限制。不需要处理器执行i/o的桥接和路由，随着系统的增大，可用网络把控制分布到另外的机架。
            
4  结束语
               
　　该自动化系统控制方案已被国内几个大型水利工程信息自动化系统所采用。从系统日常运行情况来看，该系统运行稳定，能准确、实时地反映水利工程设备的运行状态和参数，能准确、可靠地控制现场设备；各项性能满足水利工程信息自动化系统的要求，且该系统维护简便，同时也为水利工程信息自动化系统的运行、维护减少了工作量及生产成本，为实现水利工程信息自动化系统“无人值班”(少人值守)的运行管理模式创造了条件。

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