[關(guān)鍵詞]PLC系統(tǒng)故障 處理
[摘 要]介紹了西門子SIMATIC S7-300型PLC系統(tǒng)在220kY韶鋼松山變電站的應(yīng)用及故障處理
0引言
220kV韶鋼松山站是韶鋼2000年投資興建的四大工程之一，是一座電壓等級高，容量大，技術(shù)裝備水平先進(jìn)的綜合自動化變電站。3臺變壓器總?cè)萘?70MVA。220kW系統(tǒng)由雙電源單母分段組成，采用全封閉式SF：組合開關(guān)(GIS)。由4個斷路器33個刀閘組成，分成7個間隔。G1S開關(guān)設(shè)置了兩套五防閉鎖裝置，一套為常規(guī)的導(dǎo)線硬接點式閉鎖，另一套為西門子SIMATICS7-300型的PLC程序控制裝置閉鎖。該裝置由PLC設(shè)定聯(lián)鎖條件檢驗程序，并時刻檢驗聯(lián)鎖條件是否滿足倒閘操作要求，只有滿足倒閘操作要求才執(zhí)行操作命令，還可以通過PLC系統(tǒng)對33個刀閘的分合狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視及實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。
1系統(tǒng)組成
該PLC系統(tǒng)主要組成部分為：7個ET200M分布式IlO站作為外圍設(shè)備，通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線連接到帶集成PROFIBUS-DP接口的CPU315-2DP模板上，再通過通訊模板和規(guī)約轉(zhuǎn)換器與變電站綜合自動化網(wǎng)(LonWorks)相連接。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。
圖中7個ET200M分布式I／0站分布在7個間隔中，各間隔通過PROFIBUS-DP電纜相連接，再與帶集成PROFIBUS-DP接口的CPU315-2DP模板相連，PLC系統(tǒng)總機設(shè)置在第一間隔，這樣就構(gòu)成P L C系統(tǒng)PROFIBUS-DP網(wǎng)。變電站監(jiān)控機與PROFIBUS-DP網(wǎng)的通訊由帶集成RS-422／485接口CP341通訊模板和規(guī)約轉(zhuǎn)換器通過報文形式發(fā)送和接收信息。
2 PLC組件簡介
2．1電源
PLC選用SITOP電源，可輸入120-230VAC和120-320VDC 2種電壓，可輸出24V／10ADC電源。該站輸入端電壓是220VAC。
2．2CPU模板
SIMATICS7-300型PLC系列有6種CPU模板，型號不同的CPU性能和功能都有不同。本站選用CPU3J5-2DP模板。該模板具有大容量程序存儲器，適于既包含集中式又包含分布式外圍設(shè)備的復(fù)雜配置。模板前面板上有狀態(tài)和出錯LED指示燈、選擇操作方式的鑰匙開關(guān)、MPI接口、存儲器插槽等。在正常運行狀態(tài)只有"DC 5V"和"RUN'LED指示燈亮綠燈。存儲器插槽的作用是為了在掉電狀態(tài)下保護(hù)程序一一可插接有多至5l 2k字節(jié)的存儲器卡。變電站選用64k字節(jié)FLASH EPROM存儲卡。
2．3ET200M分布式I／O站
變電站PLC系統(tǒng)有7個ET200M分布式I／O站。每個ET200M分布式I／O站有2個SM321數(shù)字輸入模板，1個SM322數(shù)字輸出 模板。SM321數(shù)字輸入模板將過程送來的外部信號電平轉(zhuǎn)換成S7-300內(nèi)部信號電平。它的額定電壓為24VDC，"1"信號電壓為15-30V，"0"信號電壓為-3-5V，"1"信號輸入電流為7．5mA。
SM322數(shù)字輸出模板將S7-300內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平，它的額定電壓為24VDC，"1"信號時輸出電壓為24VDC，輸出電流為0．5A。
3 故障處理
韶鋼松山站自2000年9月投運以來，PLC防誤操作系統(tǒng)發(fā)生過幾次不能在后臺監(jiān)控機遠(yuǎn)程控制GIS刀閘的故障。這其中包括硬件、軟件、通訊、連接等方面造成的系統(tǒng)故障：
(1)由于該站的PLC防誤操作系統(tǒng)輸入電源采用的是220VAC，因此一旦交流電失壓，就會導(dǎo)致ET200M分布式I／O PLC系統(tǒng)"死機"，即使交流電源恢復(fù)正常后也不能自動恢復(fù)正常狀態(tài)。遇到這種情況首先將站用電源恢復(fù)正常，其次將CPU前面板的選擇操作方式的鑰匙開關(guān)由 "RUN"轉(zhuǎn)到"STOP"再轉(zhuǎn)回"RUN"，也就是將其斷電復(fù)歸，便可使PLC系統(tǒng)恢復(fù)正常。
(2)該套PLC防誤操作系統(tǒng)采用事件觸發(fā)方式。要在后臺機上正常操作GIS室的刀閘，就要使7個間隔的"遠(yuǎn)方／就地"控制把手打到"遠(yuǎn)方"位置。如果有1個間隔的控制把手位置不同，后臺監(jiān)控機的遙控命令將被控制單元屏蔽，無法實現(xiàn)遙控命令。因此，在遙控之前應(yīng)將各間隔"遠(yuǎn)方／就地"控制把手都打到"遠(yuǎn)方"位置，遙控命令才可以實現(xiàn)。
(3)該站的LonWorks網(wǎng)與PLC系統(tǒng)的通訊通過許繼四方的CSN022A規(guī)約轉(zhuǎn)換器以"一問一答"的報文形式發(fā)送和接收信息。在該站投運初期，LonWorks網(wǎng)所有報文信息都向PLC系統(tǒng)發(fā)送，導(dǎo)致PLC系統(tǒng)因處理不了這么多的信息量造成信息"塞車"而死機，使刀閘操作命令無法執(zhí)行。后來將發(fā)送到PLC系統(tǒng)的報文經(jīng)過過濾，即把和PLC系統(tǒng)操作無關(guān)的報文信息過濾后，才向PLC系統(tǒng)發(fā)送。經(jīng)過這種"信息過濾"處理后，PLC系統(tǒng)執(zhí)行命令的速度加快了，也未出現(xiàn)過因信息"塞車"而造成PLC系統(tǒng)死機的現(xiàn)象。
(4)PLC防誤操作系統(tǒng)的7個間隔采用的是串接方式，因此，若有1個間隔的PLC單元死機，則影響所有的PLC系統(tǒng)的操作。第1個間隔的PLC防誤操作系統(tǒng)總機檢測7個間隔的PLC系統(tǒng)分機是否正常，如果所有分機正常才可以進(jìn)行刀閘的操作。如果其中有1套PLC系統(tǒng)分機死機則閉鎖刀閘的操作。因此，如果發(fā)現(xiàn)有分機死機的現(xiàn)象，也要對第一間隔的總進(jìn)行斷電復(fù)歸，這樣就可使PLC系統(tǒng)恢復(fù)正常。
(5)有時監(jiān)控后臺機會發(fā)生一些誤報警的情況，后臺機的監(jiān)控畫面顯示的GIS刀閘的位置和實際位置不同。比如在沒有進(jìn)行過任何操作的情況下，某個刀閘在合位時，后臺機卻顯示在分位。這些情況發(fā)生時并不是PLC系統(tǒng)本身引起的故障，而是PLC系統(tǒng)輸入回路的電纜接頭有松動現(xiàn)象，造成PLC系統(tǒng)檢測到刀閘是在分位，于是通過通訊模板向后臺機上傳該刀閘在分位的信息。這種情況是比較容易發(fā)生的，處理方法也很簡單，只要將松動的接線頭擰緊就可以了。
4結(jié)束語
韶鋼松山站的西門子SIMATICS7-300型PLC系統(tǒng)運行3年來從未發(fā)生因本身系統(tǒng)的故障而導(dǎo)致誤操作的事故，具有較高的可*性。
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