一种基于PCC的水电站计算机监控系统设计

　　引言

　　水电站计算机监控系统的优劣在一定意义上代表着该水电站的自动化控制水平，它直接影响机组的运行安全、电能质量以及生产效益等。

　　从目前水电站自动化水平的发展需求看， 可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller) 在高速数据处理、网络通信以及系统扩展等方面的能力已经不能满足要求， 而新一代的可编程计算机控制器PCC(Programmable Computer Controller )不仅拥有PLC 稳定可靠的优点，同时也具备了工业控制计算机强大的数据处理及通信能力、丰富的编程语言， 诸多优点已使其能够胜任大型的集散控制以及复杂的控制过程。

　　本文介绍的系统基于B&R 2005 系列PCC, 采用ANSI C 语言编制控制程序，同时以最小二乘法对机组模拟量进行滤波，并基于帧驱动器以及OPC Server 实现了PCC 控制系统同外部智能设备及上位机的通信，组成了一个较先进的适用于中小型水电站的开放式监控系统。

　　1 系统监控方式与组成结构

　　以计算机为基础的监控方式CBSC(Computer-Based Supervisory Control )是目前国内外水电厂普遍采用的计算机监控方式。CBSC 模式的主要特点是电厂的主要监控功能全部由计算机实现，大大简化常规控制装置，仅留一部分现地操作设备以备特殊情况，但由于位于监控系统较底层的现地控制单元LCU( Local Control Unit)一般都以PLC 作为其控制核心，在数据处理、通信上功能不够强大，用户如要扩展或升级系统就需要相当大的投入，而PCC 则依靠其丰富灵活的通信模块成功解决了这一问题，使CBSC 监控方式更加灵活有效。

　　结合广西宜州拉浪水电站的实际情况，本系统基于B&R 2005 系列中型PCC 并以CBSC 方式设计监控系统。该系统控制核心PCC 由一系列独立封装的盒式模块组成，基本模块包括电源模块和CPU 模块，扩展模块包括I /O 模块、通信模块等。

　　在该系统中，调速器、电量仪及温度巡检仪等智能设备能够稳定地同PCC 通信并将数据送入PCC,而PCC 则通过以太网(基于TCP / IP 协议)同上位机监控终端通信，同时也将数据送至位于LCU 上的人机界面显示。这种模式弥补了设备分散带来的不足，使运行人员可以在上位机或人机界面上监控机组运行状态， 实现真正的集散式监控系统。该系统结构如图1 所示。

图1 系统结构

　　2 现地控制单元程序设计

　　2.1 控制程序设计

　　2.1.1 任务层设计

　　PCC 的操作系统是一个分时多任务操作系统，该系统可使控制系统得以优化，拥有更好的稳定性和实时性。在控制程序中，各个任务程序模块依据其自身的重要性、实时性要求， 分别位于优先级不同的任务层下，完成不同的功能。例如，事故故障处理直接影响水轮机组的安全运行， 因此， 该模块被置于任务层Cyclic #1 中; 而对实时性要求相对不高的模块如通信程序模块，则被置于任务层Cyclic # 4中。