本文介紹了PLC軟冗余系統(tǒng)在電氣保護(hù)中的應(yīng)用，系統(tǒng)提高了控制的可靠性，給發(fā)電機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障，同時(shí)實(shí)現(xiàn)減員增效的目的。 1 引言 此系統(tǒng)的作用是當(dāng)機(jī)組在啟停和運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生危機(jī)設(shè)備和人身安全的故障時(shí)，自動(dòng)采取保護(hù)和聯(lián)鎖，防止事故的產(chǎn)生和避免事故擴(kuò)大，從而保證機(jī)組的正常啟停和安全運(yùn)行。通過(guò)對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)和機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的嚴(yán)密監(jiān)視，發(fā)生異常時(shí)，即使發(fā)出報(bào)警信號(hào)，必要時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)或者切除某些設(shè)備或者系統(tǒng)，使機(jī)組維持原負(fù)荷運(yùn)行或減負(fù)荷運(yùn)行。 一般舊的系統(tǒng)使用中只有手動(dòng)操作方式，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，給操作人員帶來(lái)一定的麻煩與危險(xiǎn)，也造成出現(xiàn)報(bào)警或危險(xiǎn)等情況不能及時(shí)處理的現(xiàn)象。升壓站多為人工抄表，事故報(bào)警信號(hào)不能遠(yuǎn)傳，必須有人值守，而且發(fā)生報(bào)警后，由于數(shù)據(jù)信號(hào)較多，很難及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷出事故的原因，影響事故的處理速度。當(dāng)發(fā)生重大事故而危及機(jī)組設(shè)備時(shí)，不能停止機(jī)組（或一部分）運(yùn)行，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大，造成嚴(yán)重后果，所以急需使用PLC對(duì)升壓站進(jìn)行改造。 而由于系統(tǒng)的要求的高可靠性，必須使用冗余系統(tǒng)，而使用西門子的S7-400的硬冗余會(huì)極大的提高成本。本系統(tǒng)選用西門子S7-300使用軟冗余來(lái)達(dá)到日的，同時(shí)降低成本。 2 控制系統(tǒng)構(gòu)成 軟冗余系統(tǒng)由A和B兩套PLC控制系統(tǒng)組成。開(kāi)始時(shí)，A系統(tǒng)為主，B系統(tǒng)為備用，當(dāng)主系統(tǒng)A中的任何一個(gè)組件出錯(cuò)，控制任務(wù)會(huì)自動(dòng)切換到備用系統(tǒng)B當(dāng)中執(zhí)行，這時(shí)，B系統(tǒng)為主，A系統(tǒng)為備用，這種切換過(guò)程是包括電源、CPU、通訊電纜和IMl53接口模塊的整體切換。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，即使沒(méi)有任何組件山錯(cuò)，操作人員也可以通過(guò)設(shè)定控制字，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)的主備系統(tǒng)切換，這種手動(dòng)切換過(guò)程，對(duì)于控制系統(tǒng)的軟硬件調(diào)整，更換，擴(kuò)容非常有用，即AlteringCon-figuration and Application Programin RUNMode。 根據(jù)保護(hù)系統(tǒng)所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)、節(jié)點(diǎn)容量、系統(tǒng)功能等要求，使用兩個(gè)西門子CPU315-2DP做軟冗余CPU，使用CP5611連接上位機(jī)與PLC，上位機(jī)使用WINCC做HMl人機(jī)界面。 兩塊CPU之間需要使用CP342-5進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，通過(guò)ET200M擴(kuò)展從站。特別應(yīng)當(dāng)注意的是軟冗余系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)使用有源總線模板的導(dǎo)軌及有源總線模板。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中包括了4條鏈路： 用于上位機(jī)編程和監(jiān)控的MPI鏈路； A站與ET200從站Master linePBOFIBUS鏈路； B站與ET200從站Reserve LinePROFIBUS鏈路； A站和B站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)同步的Svnchronizalion Line PROFIBUS鏈路。 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)圖如圖1所示。 3 軟冗余程序的編寫(xiě) 軟冗余程序需要西門子提供的軟冗余軟件包及STEP7。在A站的BlockK中插入OB1（主循環(huán)程序塊）、OB35（定時(shí)中斷組織塊）、OBl00（暖啟動(dòng)調(diào)用程序塊）、OB80（在主系統(tǒng)與備用系統(tǒng)切換時(shí)間超時(shí)時(shí)，調(diào)用該塊）、OB82（DP—Slave ET200站上的IMl53-2模塊出錯(cuò)報(bào)警，調(diào)用該功能塊）、OB83（DP從站的接口模塊與主站鏈接斷開(kāi)或鏈接重新建立時(shí)調(diào)用該塊）、OB85（程序運(yùn)行出錯(cuò)或DP從站連接失敗調(diào)用該塊）、OB86（主從站通訊出錯(cuò)調(diào)用該塊）、OB87（通訊失敗調(diào)用該塊）、OB122（外圍設(shè)備訪問(wèn)出錯(cuò)調(diào)用該塊）、OB121等組織塊，并對(duì)其中的OBl00、OB35、OB86進(jìn)行編程。 首先，用戶需要在初始化程序中（OB100）定義冗余部分的數(shù)據(jù)區(qū)，該數(shù)據(jù)區(qū)可以包括：一個(gè)過(guò)程映象區(qū)（process image area），一個(gè)定時(shí)器區(qū)（IEC timer area），一個(gè)計(jì)數(shù)器區(qū)（IECcounter area），位地址區(qū)（memory ad-dress area）和一個(gè)數(shù)據(jù)塊區(qū)（darablock area），S7-300同步的最大數(shù)據(jù)量為8 kBytes。 使用的是OB35的默認(rèn)屬性，即每100ms中斷觸發(fā)一次，可以根據(jù)實(shí)際的需要在CPU屬性中修改中斷的時(shí)間間隔。在OB35里調(diào)用FB101S‘WR_ZYK’功能塊，F(xiàn)Bl01塊中封裝了冗余功能的程序段，實(shí)現(xiàn)冗余功能。調(diào)用FB101時(shí)，你可以在線地讀出RETURN_VAL參數(shù)的數(shù)值，如果為o，說(shuō)明冗余鏈接正常。如果為8015說(shuō)明數(shù)據(jù)同步的連接不成功，原因是CP342—5之間的FDL鏈接建立的不正確或物理鏈路不通，或者是FCl00的VERB_ID參數(shù)與NETPRO中的鏈接ID號(hào)不一致。當(dāng)執(zhí)行‘SWR_START’程序塊時(shí)，系統(tǒng)分配這些數(shù)據(jù)區(qū)，不能用S7的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，只能使用IEC標(biāo)準(zhǔn)的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。 OB35中的程序段也可以在OB1中實(shí)現(xiàn)，只是不使用中斷的方式，而使用主循環(huán)的萬(wàn)式。 除去冗余段外的程序大致如下： CALL FB 101，DB5 DB_WORK_NO：=DB1 CALL_POSITON：=TRUE RETURN_VAL：=MW6 EXT_INFO：=MW8 上段程序中調(diào)用了FBl01，使用了數(shù)據(jù)塊DB5。 UDB5.DBX9.1 SPB MNEXT 上段程序可以在DB5中得到控制字（DBWl0）和狀態(tài)字DBW8的信息。分析狀態(tài)字中的信息，如果當(dāng)前站為備用系統(tǒng)，則跳過(guò)冗余程序段。 在SPB MNEXT 與跳至的MNEXT程序塊之間加入實(shí)際需要的邏輯塊，此處的邏輯塊就屬于冗余程序段。 4 系統(tǒng)的功能 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、組件式插接，便于安裝維護(hù)。 雙電源供電、雙CPU冗余，確保穩(wěn)定工作。 上位機(jī)監(jiān)控，具有報(bào)表打印、報(bào)警查詢、狀態(tài)監(jiān)視、保護(hù)聯(lián)鎖試驗(yàn)記錄等多種功能。 監(jiān)控界面如圖2所示。 5 結(jié)束語(yǔ) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、易擴(kuò)展、可靠性高，能對(duì)所有輸入輸出點(diǎn)進(jìn)行狀態(tài)記錄，實(shí)現(xiàn)保護(hù)連鎖、動(dòng)作記錄數(shù)據(jù)管理、狀態(tài)監(jiān)視、系統(tǒng)組態(tài)等功能。對(duì)于提高機(jī)組自動(dòng)化水平，減輕運(yùn)行人員負(fù)擔(dān)，增加機(jī)組的可靠性具有重大意義。