解地铁之需--交直流屏PLC升级改造成功
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2015年6月9日,行车设备维保二部变电三分部又突破了一大技术瓶颈,在PLC程序的研究上达到一个质变的飞跃,成功实现了变电所设备交直流屏系统PLC与SCADA系统的正常通信和对外系统的衔接,为PLC编程积累了宝贵的经验。
广州地铁四号线的变电所设备有AC110KV系统设备,AC33KV系统设备,DC1500V系统设备和AC0.4KV系统设备,其中AC110KV系统,AC33KV系统,DC1500V系统设备通过SCADA系统、交直流屏系统,实现远程系统的“四遥”功能,即遥信,遥测,遥控和遥调功能。在AC0.4KV系统设备中有低压配电系统,交直流屏系统和中央信号屏系统(有些变电所的中央信号屏系统已经整合进SCADA系统设备中)。其中,交直流屏系统是变电所控制系统设备的重要组成部分,变电系统设备的二次回路电源来自交直流屏。由于现代科学技术日新月异,产品不断推陈出新,四号线变电所交直流屏系统的PLC已经停产了,而更新换代的新产品PLC又与现在的通讯接口存在不匹配的情况,从而导致与变电所的远程控制系统SCADA无法进行正常的通讯,这给广州地铁的生产安全带来一定的挑战。
现状:TSX08CD08F6D型号的PLC设备停产,更新换代的PLC产品与运行中的SCADA 系统不匹配,无法进行通讯。四号线ABB交直流屏开关现使用的控制PLC型号为TSX08CD08F6D,该PLC控制2个进线开关(QF1,QF2)、1个母联开关(QF3)。如果该控制装置故障,会导致上述开关误动作或无法进行远控,对运营造成一定程度的影响。目前此型号PLC已经停产,且我们变电三分部已无库存,也无法采购到位。现在四号线在新造车辆段、车陂南、万盛围、官洲、大学城南、新造等14个站点的变电所,共有14套TSX08CD08F6D 的PLC在使用,若其中一套发生故障,将没有备件进行更换,故障无法及时的进行彻底处理,将影响一个站点的变电所供电可靠性,甚至有可能会影响到变电所的继电保护装置的安全运行,对供电设备安全运行造成严重影响。同时,型号TSX08CD08F6D 的PLC更新换代产品与现在运行中的SCADA无法进行通讯,为了解决此问题,变电三分部成立了技术攻关小组,决定重新编写PLC程序,对PLC产品进行改良。
整改措施:重新编写PLC程序,以达到与运行中的SCADA匹配,可以正常通讯。
一 、组织变电技术攻坚力量。
面对四号线变电所实际生产面临的这个难题,变电三分部梁绍昌主任倡导分部技术骨干进行PLC的攻坚改造。素有“变电之星”称号的变电三分部员工孙俊明迎刃而上,积极参与,进行PLC的攻坚改造工作。由于一个项目的实施会涉及到诸如设计、编程、采集数据,采购材料配件,程序调试等等繁重的工作量,孙俊明充分利用有限资源,积极动员变电三分部的得力干将,并成功挖掘出一个PLC编程的程序员高手汤贤文。汤贤文接到任务后,也非常乐意并积极参加交直流屏系统的PLC程序的改造工作。
二、PLC改良的具体内容。
通过数据采集,对比分析等前期工作,孙俊明在交直流屏系统的PLC作了如下几点的改良:
1、增加“一般Modbus元素”,实现PLC与SCADA通讯的同时,也可以进行笔记本电脑与PLC连接(上传下载等)。
2、设置端口1和端口2的地址均为2,端口1(负责手提电脑与PLC的连接)对应的“一般Modbus元素”的地址设置为“主站”,端口2(负责SCADA与PLC的通讯)对应的“一般Modbus元素”的地址由“2”改为“主站”(“一般Modbus元素”地址与端口地址均为2,形成冲突,因此进行修改),两者参数统一为:波特率为19200,停止为1,数据位为8,校验为无,响应为10*100毫秒,帧间隔时间为10毫秒。
3、增加M255程序段,实现SCADA与PLC的状态实时更新。
4、失压自投时间由2+0.2=2.2S改为7+2=9S。
5、程序升级后,可实现主控及工控机远方分合闸功能(“就地\远方”打为远方位,“投入\撤除”打为撤除位)’;可实现当地电气分合闸功能(就地\远方”打为就地位,“投入\撤除”打为撤除位);可实现自投自复功能(就地\远方”打为远方位,“投入\撤除”打为投入位),可实现主控及工控机的监视功能(报文及位置均可实时反应)
改良后的PLC:满足变电所实际生产需要,而且还优化了交直流屏系统自投自复过程中的冗余问题。
经过近一个月的探索,在多层次、多渠道的测试实验后,终于如愿以偿,成功解决了PLC与SCADA系统的通讯问题,满足广州地铁实际生产需要。同时,在PLC程序改良过程中,还优化了交直流屏系统自投自复过程中的冗余问题。
因为交直流屏系统QF1,QF2,QF3开关是AC0.4KV系统801,802,803开关的下级负荷,其自投时间要与AC0.4KV系统中801,802,803开关的自投时间匹配。在正常情况下,801,802,803开关的低压负荷切换时,交流屏的三个QF1,QF2,QF3开关不应该冗余动作(自投自复),因为冗余动作会减短QF1,QF2,QF3开关的使用寿命。因此,在PLC改良过程中,将交直流屏系统PLC的自投自复程序检测失压时间7S修改为9S。
如果将交直流屏系统设备比作一个人,那么,交直流屏系统设备的PLC就是一个人的大脑,而这个人的智慧、思维方式等软实力就体现在PLC的程序里。电气设备上下级之间的逻辑关系,整定值等都编写在PLC的程序里。对于从来没有学习过编程的我来说,看PLC程序(PLC程序的源程序)就像看天书一样。孙俊明急地铁运营之所急,解地铁生产之所需,他没有豪言壮语,却有“全心为你”的服务之情。不知有多少个夜晚,孙俊明都默默的奉献在这些如同天书一样的文字里,他的努力与敬业精神值得我们变电员工学习,更值得我们敬佩!