LC通讯在邹县电厂 1000MW超临界机组中的应用

时间：2024-07-28

姚秀娟,刘三

(华电国际邹县发电厂,山东邹城 273522)

1 机组 LC通讯概述

华电国际邹县发电厂(以下简称邹县电厂)在1000MW超临界机组中首次采用了 LC(Link Controller)通讯。相对于传统的硬接线,LC通讯在不同控制系统之间提供了信号连接的另一途径,可以实现控制系统之间任意信号和大批量信号的交换。

邹县电厂设计 2台 1000MW超临界机组,厂内编号为#7机组和#8机组。主控制系统分散控制系统(DCS)采用美国爱默生公司的 OVATION 3.0系统,给水泵汽轮机电液控制系统(MEH)采用德国西门子公司的 WOODWARD 505系统,每台小机配置1套 WOODWARD 505装置、1套超速保护装置,采用 3个独立的转速探头经过 3块独立卡件三取二后参与保护,小机跳闸保护系统 METS纳入 DCS进行控制。同时,该系统设有与机组 DCS之间的冗余通讯接口(LC通讯)和必要的硬接线,可在机组 DCS的操作员站上完成 MEH系统的操作和监视。

大机的DEH控制系统采用日立公司的 HIACS-5000M系统,该系统设有与机组 DCS之间的冗余通讯接口(LC通讯)和必要的硬接线,可实现在机组DCS的操作员站上完成 DEH系统的操作和监视。

OVATION系统 LC通讯协议为 OVATION系统LC卡件(通常被称为 RLC卡件)与 1个或者多个外部设备之间建立通讯。

邹县电厂 1000MW超超临界机组 LC通讯用在小机 MEH与 DCS之间、大机 DEH与 DCS之间、电气与 DCS之间。下面以小机 MEH与 DCS的 LC通讯为例做介绍。

2 接线

小机 MEH与 DCS的 LC通讯接口形式为:DCS侧为 RS422,MEH侧为 RS422,中间采用 2个RS422/RS422转换器进行信号转换。通讯接口协议为MODBUS。

通讯连接方式为:DCS侧 LC卡件上的 1个MODBUS口通过 1个 RS422/RS422转换器连接到MEH侧的 1个通讯口上(PART#1);另一个 LC卡件上的 1个 MODBUS口通过 1个 RS422/RS422转换器连接到 MEH侧的另一个通讯口上(PART#2)。

DCS侧的 LC卡件为主(Master),MEH侧为辅(Slaves),OVATION系统的 LC通讯都是 OVATION侧的 LC卡件为主 (Master),外部设备为辅(Slaves)。所谓通讯为主(Master),是指为主(Master)的一方不需要另一方的任何指令信息,就可以往另一辅(Slaves)方发送数据,另一辅(Slaves)方接收到发送指令时,接受发送来的数据。而另一辅(Slaves)方要接收到主(Master)的一方要数据的指令,才能发送数据。

DCS侧的这 2块 LC卡件在同一个 DPU机柜内,小机通讯的卡件在 DCS的22DPU内,互为冗余,分别称之为小机主 LC通讯和小机副 LC通讯。当系统上电时,选择主 LC卡件通讯,处于备用状态的LC卡也从 MEH侧读取数据,但不发送数据。

当系统检测到主LC卡件通讯故障且没有副LC卡件通讯故障时,则切换为副 LC卡件通讯,反之亦然。这种故障状态下的切换是通过 OVATION系统内设置逻辑来实现的。

2.1 DCS侧 LC卡与 RS 422/422转换器之间接线

R+接 TX1+;R-接 TX1-;T+接 RX 1+;T-接RX1-。

2.2 MEH侧 RS 422/422转换器之间接线

505上有 3个串行通信端口。端口 1和端口 2用于 Modbus通信,可组态为 RS-232,RS-422或RS-485通信。从位于 505背面的端子板可接触到端口 1和端口 2。RS-422和 RS-485通信线路有效长度为 1 219m。端口 3使用 9引脚 Sub-D接头,专用于上传和下载工厂的机组组态值。

从通信端口不能调用编程方式,必须从调速器面板上的键盘进行程序组态。

505调速器用 ASCII或 RTU Modbus传输协议通过 RS-232,RS-422,RS-485能与 2个装置通信,通信端口通过端子板接线。每种通信方式的接线端子各不相同,接下来对每种方式所需的端子连接进行介绍。

2.2.1 RS-232接线

RS-232链路有效范围不超过 15m。505调速器的 RS-232接线使用端子板 114-117和 106-109。图 1所示为典型的 RS-232通信连接方案。传输数据(TXD)、接收数据(RXD)和信号接地(SIG GND)必须按图 1所示正确连接,而且应至少连接 1处屏蔽(SHLD)。

2.2.2 RS-422接线

图1 典型的 RS-232通信布置

RS-422通信接口的优点在于它使用差动电压,从而保证有效的传输距离更长。1路 RS-422链路的有效通信距离可达1219m。505调速器的RS-422连接使用端子板 108-113和 116-121,图 2所示为典型的 RS-422通信连接。传输数据对 (422T+和422T-)、接收数据对(422R+和 422R-)及信号接地(SIG GND)必须按图 2所示正确连接,而且应至少连接 1处屏蔽(SHLD)。Modbus网络链路中的最后一台装置(也只有这台装置),应将其接收器用 1个电阻器端接。505调速器有内置端接电阻器。2.2.3 RS-485接线

RS-485通信的传输距离也可达到 1 219m。505调速器的 RS-485连接使用端子板 108-111和116-119。图 3所示为典型的 RS-485通信连接方式。数据线(422R+/485+和 422R-/485-)及信号接地(SIG GND)必须采取如图 3所示正确连接,而且应至少连接 1处屏蔽(SHLD)。Modbus网络链路的最后一台装置(也只有这台装置),应将其接收器用 1电阻器端接。505调速器有内置的端接电阻器。

505的所有 3个通信端口与接地完全隔离。RS-422和 RS-485技术规范要求:如果 2台装置之间没有其他接地路径,则需要使用接地线。建议对已隔离端口采用在连接线路接地的接地电缆中单独安装 1根接线。将屏蔽至少 1处接地,如图 4所示。

图4 用单独信号接地线多点接线的推荐方案

未隔离节点可能没有信号接地,如果没有信号接地,则使用另一种接线方案,如图 5所示。该方案采用将隔离节点的所有线路接地连接至屏蔽,然后再将屏蔽在一非隔离节点处接地。

图5 用单独信号接地线多点接线的第 2种方案

小机 MEH侧与 DCS侧实际接线如图 6所示。

3 组态

在 MEH侧有关通讯的组态见表 1。

在 OVATION系统中,关于与 PLC通讯的设置有 2部分,一部分在 LC卡中,一部分在控制器(DPU)中。

(1)LC卡中的组态。LC卡件的设置需要 1台运行 DOS5.0的 PC机,通过串行口连接 LC卡,对LC卡进行设置。连接 LC卡与 PC机之间串口电缆接线如下:两端 9针 FEMALE接头

表1 MEH侧通讯的组态

在 LC卡中必须包含以下 3个文件:mod.grp;autoexec.bat;dlmodbus.exe。

其中,autoexec.bat包含以下内容:

set No87=No_87

dlmodbus.exe

调试初期,#7机组 DCS与小机 MEH的通讯曾经出现中断的情况。小机的通讯是冗余配置的,当一路通讯中断时没有自动切换到另一路通讯上。没有自动切换的原因是原有的配置文件设定和切换逻辑不完善。后来经过大量的试验和摸索,对原有的配置文件和切换逻辑进行了修改。

图6 小机 505侧与DCS侧实际接线

所有有关 LC卡的设置主要是对 LC卡中的meh.cfg文件进行修改,目前,#7机组小机通讯 LC卡中的配置文件 meh.cfg如下(黑斜体部分为修改的部分):

##RLC Link Controller Modbus interface configuration

file

# DPU 22/72

/FILE:title=“RLCOVATION＜-＞Tubine Feed

water”,

platform=RLC,

LinkType=485,

baud=19200,

databits=8,

parity=none,

stopbits=1,

watchdogtime=3.0,

statusholdtime=2.1,

qlcstatusreg=48,/通讯状态寄存器地址

controlreg=D0064,/控制LC卡状态寄存器的地址

ExecutedOnceReg=D0040,/LC卡状态寄存器地址

intermessagedelay=0,

retries=1,/重试次数

backupmodeaction=Read_on ly/设定LC卡处于备用状态时的工作方式

/GROUP:name=“OVATION＜-＞MEH”,

number=1,

operation=PERIODIC,

Interval=0

D0101,FSC,1,0002;DO从 DCS输出到 MEH

D0102,FSC,1,0004

D0103,FSC,1,0005

D0104,FSC,1,0008

D0105,FSC,1,0009

D0106,FSC,1,0014

D0107,FSC,1,0015

D0108,FSC,1,0016

D0110,RIS,1,0000;DI从 MEH输出到 DCS

D0111,RIS,1,0001

D0112,RIS,1,0002

D0113,RIS,1,0014

D0114,RIS,1,0015

D0115,RIS,1,0039

D0116,RIS,1,0040

D0117,RIS,1,0041

D0118,RIS,1,0042

D0119,RIS,1,0043

D0120,RIS,1,0044

D0121,RIS,1,0045

D0122,RIS,1,0101

I0001,RIR,1,0003,uint16;AI从 MEH输出到DCS

I0002,RIR,1,0006,uint16

I0003,RIR,1,0025,uint16

I0004,RIR,1,0030,uint16

I0005,RIR,1,0048,uint16

I0006,RIR,1,0049,uint16

I0007,PSR,1,0000,uint16;

复位 MODBUS寄存器 meh.cfg文件主要分成 2个部分:第 1部分配置系统的通讯组态,包括设置连接方式为 RS485形式、通讯速率、奇偶效验、通讯字长度、通讯冗余的形式以及通讯过程中专用特殊位的设置等;第 2部分分别定义了数字量输出、模拟量输入的 DCS与 MEH之间地址的映射表。

按照这个设置,2个 LC卡之间,其中一块处于工作状态和小机进行数据的交换和通讯,另一块卡处于备用状态,也在和小机通讯,但只读小机的数据,不会有指令输出。LC卡的状态是由#64寄存器(Controlreg)来决定的,当#64寄存器的值被设为 1时,LC卡就处于工作状态,#8 LED灯亮,LC卡状态寄存器(ExecutedOnceReg)的值为 1。当#64寄存器的值被设为 0时,LC卡就处于备用状态,#8 LED灯不亮,LC卡状态寄存器的值为 0。同时,在 CB里做了如图 7所示的逻辑。

用 SLCSTATUS算法块读取通讯状态寄存器的值,打包点的第 1位为“1”代表通讯正常,为“0”代表通讯中断。只要 LC卡能够和小机正常通讯,该位就为“1”,不管 LC卡是在工作还是备用状态,再经过 1个 RS触发器来决定哪块卡处于工作状态。用 SLCDOUT算法块将该值写入 LC卡的#64寄存器(Controlreg)。

为了模拟现场冗余切换,用 4块 LC卡配成2路冗余通讯来测设该套配置,其中 2块 LC卡作为Slave端用于模拟小机 505。共做了 4次试验:

(1)A路工作,B路备用。断开 A路的连线,通讯切换到 B路。

(2)B路工作,A路备用。停止 B路 Slave端的程序,通讯中断切换到 A路。

图7 DCS与 MEH通讯逻辑无扰切换逻辑

(3)A路工作,B路备用。拔掉 A路 Slave端的LC卡,通讯中断切换到 B路。

(4)B路工作,A路备用。拔掉 B路 Master端的 LC卡,通讯中断切换到 A路。