6ES7223-1HF22-0XA8支持验货

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水电厂计算机监控系统主要包括水轮发电机组监控系统、开关站控制系统、水电站公用设备控制系统、水电站闸门自动控制系统等。通过开放、模块化的结构设计，实现对水电厂生产过程的监视、数据采集、控制和调节，实现对机组、变压器、线路等电气设备及全厂油、气、水系统等辅机的监控和保护功能。

系统结构

基于LK的水电厂计算机监控系统采用开放的总线型网络系统，具有良好的扩充性，可根据用户的需要，灵活配置，例如可配置成简单的单机单网系统，或配置为多机多网冗余系统，也可配置成多厂的复合网络系统。系统一般分为全厂控制层(PCL)和现地控制层(LCL)两层。对于梯级水电站的计算机监控系统，则可再设一个梯级调度控制层(CCL:Cascade Control Layer)。

根据系统可靠性或功能要求，PCL层可配置一至两台数据库服务器，完成系统的应用计算与历史数据库管理工作，一至多台人机联系工作站，实现生产过程的监视与控制，实现对电站的自动管理。系统设有若干台通讯服务器，负责本系统同其它系统的通讯，如网调、省调、水情测报系统、以及电厂内部的其他智能数据采集功能装置等。PCL层还可选配事故语音报警装置，可同电话系统、传呼系统联网，作为水电站“无人值班”(少人值守)自动化系统的必备选件。另外，还可设置工程师工作站，培训仿真工作站，厂长终端等。

根据用户要求，本系统还可配制大屏幕投影系统或大屏幕电子显示屏。

现地控制单元层采用按单元分布的原则，一般每台发电机变压器组各设一个LCU，开关站设一个LCU，厂用电及全厂公用设备共设一个LCU，闸门控制设一套LCU。若有模拟屏，则应设一个模拟屏驱动LCU。

根据机组装机容量的大小，机组现地有人值班与否，对LCU的可靠性要求也不同。为提高LCU的可靠性，一般可采用结构冗余的方式。可在影响LCU可靠性的每一个环节采取改进措施，如CPU、I/O机箱电源、通讯模块、I/O模块、机柜电源等，可进行双冗余配置。根据目前应用经验，一般采用较多的冗余措施有双CPU配置，I/O机箱配置冗余电源，机柜采用交直流电源供电，双通讯模块或接口等。

系统内部各节点采用开放的以太网总线联接。网络通讯介质可采用光纤、同轴电缆或双绞线。根据电站规模、现场条件、对可靠性要求等情况，可采用单总线或冗余多总线的系统结构。

系统与站级监控系统可采用不同的通讯技术联网，如快速以太网、SDH、广域网等，介质采用光纤或微波。

系统内部采用统一实时时钟，使系统内LCU装置的CPU时钟偏差满足系统的要求，并与时间保持一定的精度。

系统功能

基于LK的水电厂计算机监控系统是一个完整的高可靠性水电站实时闭环过程控制系统，可满足各种水电厂“无人值班”(少人值守)对计算机监控系统的功能要求，软件模块化结构，配置及扩充方便。其主要功能包括：

对各主要机电设备运行参数的监视和记录
事件顺序记录
事故追忆记录
有功功率联合控制(AGC)无功功率联合控制(AVC)
控制和调节机组保护和线路保护
厂用电源备自投
人机联系
电厂设备运行管理
系统通信
语音报警及ON-CALL功能
仿真培训
WEB远程访问
模拟显示屏
统计和制表打印
故障自诊断和自恢复功能

系统特点

系统的软件平台可采用UNIX/bbbbbbS 2000操作系统
软件以多种硬件平台，基于工业标准的操作平台开发而成
全站采用以太网方式相互交换数据
对重要部件可作冗余配置，使系统具有高可靠性
数据处理能力强，响应速度快、稳定
允许LCU设备、测点在线投退
系统维护能力强，减轻用户负担
开放式系统设计，软硬件均可升级

通过“开放的数据库联接(ODBC0”与标准数据库(SQL SERVER,ORACLE,SYBASE等)联接，可与MIS系统交换数据

二次自动化系统设备一体化
统一设计、统一维护性强
面向对象设计
高效、直观的可视化顺控流程
智能化的报警处理
先进的现场总线技术
支持各主流通信规约，与其它系统无缝连接 

系统性能指标

1 环境相容性

基于LK的水电厂计算机监控系统设备能适应水电站的特殊环境。温度、相对湿度、尘埃、振动、冲击、噪音及电磁干扰等指标满足《水电厂计算机监控系统基本技术条件》的要求。

2可靠性

平均故障间隔时间(MTBF)：

主计算机(含磁盘)≥35000h
    现地控制单元≥45000h
　　可利用率：
　　计算机监控系统可利用率保证 ≥99.9%
　　可维护性：
　　设备平均故障排除时间(现场有备件)≤0.5h

3 实时性

数据采集的实时性：
电气模拟量采集周期 ≤1s
非电气模拟量(不包括温度)采集周期 ≤2s
状态和报警点采集周期 ≤100ms
事件顺序记录点(SOE)分辨率 ≤1ms
LCU采集的变化数据到实时数据库时间 ≤2s
控制响应时间：
LCU接受控制命令响应时间 ≤1s
人机接口响应时间：
调用新画面的响应时间 ≤1s(90%画面)
已显示画面上动态数据刷新时间 ≤1s
操作员命令发出到显示响应时间 ≤2s
报警或事件发生到画面显示发出音响时间 ≤2s
主控层控制功能响应时间：
有功功率联合控制任务执行周期 3~15s
无功功率联合控制任务执行周期 6s~3min
调度系统数据采集和控制响应时间 满足调度要求
双机切换时间：保证实时任务不中断

4 安全性

操作安全性：

对系统每一功能和操作提供校核；
　　当操作有误时能自动或手动地被禁止并报警；
　　自动或手动操作可作存贮记录；
　　根据需要在人机通信中设操作员控制权口令不低于3级；
　　按控制层次实现操作闭锁，其优先权顺序为：现地控制单元级>电站级>远方调度级。

通信安全性：

系统设计保证信息中的一个信息量错误不会导致系统关键性故障(使外部设备误动作，或造成系统主要功能的故障或系统作业的故障等)；

计算机监控系统与调度系统的远程通信的信息出错控制与通信规约一致；

电站级和现地控制单元级装置的通信包括控制信息时，对响应有效信息或没有响应有效信息有明确的指示。当通信尝试失败时，发送站能自动重发该信息，直到超过重发计数(一般为2～3次)为止。

当个别通道超过重发极限时，发出适当的警报；

为证实通道正常，定期地通过测试信息检查或通过正常使用进行校核。

喷气织机的引纬方式是用喷射出的压缩气流对纬纱进行牵引，将纬纱带过梭口，大特点是车速快、劳动生产率高，适用于平纹和纹路织物、细特高密织物和批量大的织物的生产，是无梭织机中先进，为成熟的产品。

喷气织机通过张力传感器检测经纱总张力，由 CPU 控制由开口、松经、送经、经轴的卷径变化而发生的经纱张力变化，从而保证送经精度并使经纱保持恒定的张力。并采用电控送经机构，根据织机停台时间由计算机控制伸长，使织轴倒转。

由于喷气织机采用了微机技术以及其他电子技术，对全机的运动进行控制，尤其对产品质量的自动监控，使得喷气织机的生产效率大大提高，产品质量得到保障。织机上还安装了很多监控传感器，使得织机具有自动运行及程序控制的功能。

目前国产喷气织机电控系统都基本上要求具备了以下功能：

1、 电子卷取功能；

2、 电子送经：有单经轴、双经轴两种；

3、 储纬控制：4色自由选纬，主要的储纬方式有FDP和IRO定长型两种；

4、 引纬控制：多有4个主喷、4个剪切喷或辅助主喷嘴、18个辅喷、1个牵伸喷的高低压控制；

5、 电子多臂：16片电子多臂；

6、 织机的动作控制：正转、反转、快车、停车、正找纬、反找纬、急停、短纬、长纬、断经、绞边、废边断纱检测等的检测；

7、 门幅越来越宽，一般到360毫米，入纬率越来越高，一般到1800米/分钟；

由于国产纺织机械要求电气控制系统，性能高、稳定性好、维修方便、故障率低，好买回来就能用，用几年也不要保养维修，因为厂家基本没有的电气维修工程师；要求能适应高温高湿、多毛羽和粉尘，电源波动大，群机干扰大，连续24小时不间断长期工作，大部分厂条件一般都比较差；总之各种市场很大，要求很严格，但对价格控制更紧。

在OMRON喷气织机整体应用方案中（右图为OMRON喷气织机控制系统实物图），角度传感器采用了OMRON公司的E6B2-C型增量型光电编码器，可准确地给出织机任何定位角度，控制精度达1度。此编码器一路给PLC提供角度信号，一路给阀门控制板提供角度信号。

主控部分采用OMRON公司CP1H系列CP1H-XA40DT-D可编程序控制器，该PLC内置功能强大，具体功能及控制对象如下：

内置4轴高速计数功能（单相100kHz，相位差50 kHz），接入旋编信号，在选用360P/R编码器，车速为1200转/分时，高速计数器输入脉冲频率为7.2KHZ，有很大余量。

CP1H内置8点中断输入功能，可捕捉宽度为50uS脉冲，响应频率为5kHz。当使用FDP储纬器时，FDP的FP信号及编码信号采用中断输入，当FDP高3000转/分时，频率为1.2KHZ，4个FDP用4路中断，完全达到要求。

CP1H内置4路模拟量输入2路模拟量输出功能，大分别率为1/12000，经纱张力信号通过内置的模拟量输入进PLC。2路模拟量输出可控制两只FDP驱动用的变频器，来调节FDP电机转速，控制纬纱张力。

CP1H还内置了4轴脉冲（100 kHz）的定位功能。电子卷取和电子送经（双经轴）系统多是3轴伺服电机，配合采用OMRON公司的SMARTSTEP Z系列交流伺服电机可实现位置控制，卷取主动棍定位精度可达0.0001毫米，送经经轴定位精度可达0.0005°，足够满足织造要求。

通过CP1H内置的两个RS232C或RS485通讯口之一的RS485口和触摸屏通讯，适合于显示器和电箱分离式的环境，用一个RS232C口和阀门控制板通讯，满足快速控制的要求。

欧姆龙系统方案配置图

送经卷取系统采用OMRON公司的SMARTSTEP Z系列交流伺服电机，具有体积小，节省安装空间；设定方便，设定极其简单；完全自动调整，不会失调等优点。

储纬控制系统采用OMRON公司的3G3MZ变频器，该变频器搭载了自动调整功能的无传感器矢量控制，控制性和应答性有了很大的提高，内置的CE规格的噪音滤波器，不会对别的设备造成影响。外型新颖，接线方便。FDP的转速反馈用中断方式进PLC，根据设定选纬程序和每纬放纱圈数，并和车速连动，通过PID运算后，由PLC的模拟量输出到变频器，调节FDP电机的转速，控制纬纱张力，达到稳定放纱和储纱的要求。

喷气织机的显示器采用OMRON的5.7英寸16级灰度单色屏NT5Z或者NS系列 8英寸彩屏通过其独有的SAP程序库、支持多达1000种配方以及多语言切换功能，与欧姆龙控制器与器件之间进行了简易化的连接和画面制作，大幅度节约了产品开发时间。

采用OMRON公司整体解决方案后，优化了喷气织机的工艺结构，使其控制核心更加简单、可靠、稳定，更增加了抗干扰能力，降低了故障率低。

1000型I/O系统将高功能和灵巧的解决方案集成在一起，该系统具有非常紧凑的结构

　　不于驱动技术本身，那些提供驱动技术和自动化技术成套解决方案的供应商们一致认为：Lenze公司的I/O（输入输出）模块是事业取得成功的重要组成部分。这一模块所能实现的功能众多，例如集成了安全控制功能及智能化的终端设备。

　　控制系统，是指在全新研发设计的机床和设备中使用的系统。控制系统，也是生产设备的设计师所设计机床使用及能够在相同的生产时间内生产比迄今为止更多产品的设施。它所使用的通信总线应能够比以往传输更大量的数据。另外，其发展趋势也对控制系统提出了更高的要求：控制技术更加倾向于集中控制，取代分散式控制的结构——这是未来三坐标空间协调运动所提出的要求。

　　图1  Lenze公司利用全新1000型L-force I/O系统，扩展了L-force Controls系列

　　基于PC技术的解决方案

　　近几年来，基于以太网的现场总线系统为机床和设备制造奠定了采用新的自动化解决方案的基础。同时，机床设备制造技术也对控制系统提出了更高的要求。为此，Lenze公司在2009年汉诺威展览会上推出1000型L-force Controls I/O系统（图1），同时在其Controls系列驱动和自动化平台L-force中增加了适合于各种集中控制的自动化解决方案（图2）。这一系统非常符合实际使用的需要：1000型 I/O系统将高功能和灵巧的解决方案集成在一起，从而具有非常紧凑的结构。原则上这是一套全新研发的输入输出系统，依据这一系统，Lenze公司将自身定位成一个能为用户提供自动化技术系统的合作伙伴，Lenze升级为一个解决方案的供应商。

　　 I/O系统的输入模块和输出模块有着很高的驱动准确性，也包括了接触式探头的读取以及节拍生产过程中同步运动所需的信号输入。短的系统内部处理时间结合数据处理的时间标记，使得该1000型 I/O系统能够满足高速要求。因此，这一系统也适合在实时通信的网络中使用。Lenze公司具有继承性的产品开发，使他们不仅能够在汉诺威的展览会上展示适合于CANopen及PROFIBUS现场总线的总线耦合器，而且还开发了能与其他工业网络连接的总线设备，例如与EtherCAT工业以太网连接的接口设备。

　　图2  Lenze公司借助于驱动技术和L-force自动化控制技术的集成，使用户利用这一结构紧凑的模块化 I/O系统，顺利实现其特殊的自动化任务，并得到非常合适并且经济的解决方案

　　在自动化技术领域中，基于PC的自动化解决方案越来越成为人们关注的焦点，因为它能够实现在一台设备中完成控制技术、可视化和操作。借助PC技术，IT业能够把所有的自动化控制组成部分集成在一起，例如把时间保护及安全防护等都集成在内。这种整体集成的功能使得终无需建立多个有关物流、监控、故障诊断和安全保护的相互独立的系统。如今，所有功能部件的通信都使用同一根电缆，这能够实现实时控制的以太网基础的总线系统，满足技术进步的要求。

　　光线不足 仍清晰可见

　　Lenze公司意识到以太网实时通信技术是一种极有发展趋势的技术，并及时地把其Servo Drives 9400与Inverter Drives 8400结合在一起，发展成为了当前具有实时通信能力的，并且能够与以太网总线系统耦合的L-force驱动系统——这是Hameln市Lenze公司于2008年秋季投放市场的种基于EtherCAT基础的自动化通信系统。

　　从眼看到安装在卡槽中的此款产品时就可以知道：这是一种外形尺寸更加紧凑的产品，标准的 I/O模块、能够安装8根2.5mm2电线的输入输出模块，其在传统卡槽上的宽度只有12.5mm（图3）。与其他细窄形类型产品相比，这种产品提供了特殊的标签书写方案：书写和诊断分析区域在LED指示灯的照射下一目了然，即使是在光线不足的电气柜中，这些标记也清晰可见。每一个通道的LED指示灯都有着明确的分类标记。在产品研发的初期，他们就对

　接线技术以应用为主导

　　作为替代方案，此方案也可把生产设备、辅助工装标识用的“BMK标签”直接粘贴在基本模块上。在生产厂中，这些模块的正面标签中带有型号、硬件和软件版本等信息，在出厂前这些皆由生产厂在标签条下补充性地做好功能符号标记。

　　为了有利于用户使用，这一 I/O系统的许多细节也都做得非常精细，例如其内部的结构：扩展总线端子的接线盒和具有防错接功能的电气设计都采用了模块化的结构。这样一来，在电气模块出现故障之后，可以在维修时把受损的插接式模块更换下来，无需在使用现场拆卸导线。如此一来，就可以避免经常出现的接线错误了。

　　值得向用户推荐的还有阶梯型的接线面，其经过了多年实践考验，被证明是非常可靠的常规接线技术。在接线时，用户只需一个简单的螺丝刀就足够。这一系统的标签、标记和接线如此简单，并且利用这些模块也能够简单地构成一个复杂的工作站。智能化的扩展总线端子可以连接多64个模块，由于接线可以简单地插接连接，因此无需进行费时费力的接线。

　　Lenze公司在与可视化和工业自动化技术厂商——VIPA自动化有限责任公司密切合作的基础上，研发成功这一全新 I/O模块系统——1000型L-force。Lenze公司于2008年进入自动化技术领域，是提供全套解决方案的供应商企业。

　　研发 I/O系统是公司长期发展的重要一步：沿着这条途径，Lenze公司能够进一步地丰富自己的知识和经验，并在此基础上更好地为用户服务。

　　Hameln市Lenze公司Controls系列产品生产领导人Thomas Maschler先生表示：“此款基本上全部重新设计的 I/O系统，是Lenze公司的里程碑。这标志着Lenze公司由单纯的驱动系统供应商发展成为一个能够提供驱动系统和自动化控制系统的解决方案供应商。在汉诺威展览会之后，Lenze公司将进一步扩大其 I/O模块和总线耦合器的生产。为保障这一系统未来的安全可靠，企业的产品已经集成了安全保护功能，并具有与智能化终端设备连接的接口。