摘要 ：介紹一種比較?？删幊炭刂破鳎≒LC）更高級(jí)的可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC），并介紹PCC 在發(fā)電機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)-勵(lì)磁系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。
關(guān)鍵詞 ：可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC）；勵(lì)磁系統(tǒng)；技術(shù)改造；水電廠
0 前言
黑河象山水電廠共裝機(jī)三臺(tái)型號(hào)為SF6000-16/3250水輪發(fā)電機(jī)，容量均為6000KW。其勵(lì)磁裝置采用常規(guī)磁裝調(diào)節(jié)器。
為了提高電廠的綜合自動(dòng)化水平，提高機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，黑河象山水電廠和南寧瑞能自控技術(shù)有限公司合作，于2001年10月對(duì)3# 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置進(jìn)行技術(shù)改造。技改工作的主內(nèi)容是取消原來的常規(guī)調(diào)節(jié)器，采用PCC 微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。
3# 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置的技改工作順利完成，設(shè)備運(yùn)行良好，于是在2002年6月我們又以相同的方式完成了1#、2#機(jī)勵(lì)磁裝置的技改工作。投運(yùn)后，我們兩家單位會(huì)同黑龍江省電科院，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)了一系列試驗(yàn)，包括起勵(lì)、并網(wǎng)、甩負(fù)荷、零起升壓、跟蹤網(wǎng)壓、進(jìn)相等等，結(jié)果各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合國家有關(guān)規(guī)范，令人滿意。
技改后，三臺(tái)電機(jī)組的微機(jī)勵(lì)磁裝置使用至今，一直運(yùn)行良好?？偟膩碚f，PCC微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器體現(xiàn)出穩(wěn)定性好、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的特點(diǎn)。因此，象山水電廠PCC微機(jī)勵(lì)磁裝置的技改工作獲得成功。
1 可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC 介紹
可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC作為一個(gè)全新的概念，是奧地利貝加萊自動(dòng)化公司于1994年在工控界提出的。它將工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）與常規(guī)可編程控制器PLC的特點(diǎn)結(jié)合起來。無論是從內(nèi)部的硬件功能，還是從外部的編程、開發(fā)環(huán)境的簡便而言，它都比常規(guī)可編程控制器PLC有較大進(jìn)步。
1.1 PCC 的硬件和軟件具有如下特點(diǎn)：
CPU的速度起著決定性的作用。PCC 的CPU運(yùn)算速度很快，例如2010 型的每條指令執(zhí)行時(shí)間為0.125us。而且，要提高整個(gè)系統(tǒng)的速度就要考慮CPU 模塊的多處器結(jié)構(gòu)。PCC 的CPU 模塊上有三個(gè)處理器，它們各司其職，協(xié)調(diào)工作，即互相獨(dú)立，又互相關(guān)聯(lián)，從而使CPU的資源得到了合理使用，同時(shí)最大限度地提高了整個(gè)系統(tǒng)的速度。
1.2 定性的多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)
多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)來源于大型計(jì)算機(jī)，如UNIX機(jī)。它可以將整個(gè)操作界面分成數(shù)個(gè)分別具有不同優(yōu)先權(quán)高的任務(wù)等級(jí)，有著較短的巡回掃描周期，而且每個(gè)任務(wù)等級(jí)可包括多個(gè)具體任務(wù)，在這些任務(wù)中間可再細(xì)分優(yōu)先權(quán)的高低。這樣整個(gè)控制系統(tǒng)便得了優(yōu)化，具有較好的實(shí)時(shí)性。這對(duì)要求響應(yīng)快的閉環(huán)控制系統(tǒng)是一個(gè)有力的工具。
1.3 編程語言高級(jí)化
梯形圖和指令表這兩種編程方式是比較常見和傳統(tǒng)的。除此以外，PCC還提供了高級(jí)語言（VC、VB 語言）以方便編程，方便描述一個(gè)復(fù)雜的程序和構(gòu)思。這樣一來，編程效率提高，新產(chǎn)品的研制周期大大縮短。
1.4 較大的程序存儲(chǔ)空間
能較高的系統(tǒng)分析計(jì)算能力當(dāng)然要求有足夠的程序存儲(chǔ)空間，同時(shí)足夠的存儲(chǔ)空間是系統(tǒng)具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力的先決條件。應(yīng)用程序存儲(chǔ)空間的大小在某種意義說明了其硬件系統(tǒng)的先進(jìn)程度。PCC有足夠的程序存儲(chǔ)空間供用戶下載任務(wù)程序。
2 全可編程微機(jī)的PCC勵(lì)磁調(diào)節(jié)器
2.1 勵(lì)磁系統(tǒng)是發(fā)電機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)
它是一個(gè)需要高速響應(yīng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)的性能，直接決定了發(fā)電機(jī)是否能夠正常運(yùn)行。工作可靠、性能優(yōu)良的勵(lì)磁系統(tǒng)，能有效地提高機(jī)組及電網(wǎng)的穩(wěn)定性。因此，具有優(yōu)良的調(diào)節(jié)品質(zhì)、豐富而實(shí)用的附加功能等特點(diǎn)，而在工業(yè)領(lǐng)域增減勵(lì)信號(hào)中得到廣泛應(yīng)用?？删幊逃?jì)算機(jī)控制器PCC 的MTBF（平均故障間隔時(shí)間）大于50萬小時(shí)。具有如此高的可靠性，工業(yè)上稱為"無故障設(shè)備"。
我們采用PCC 作為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的硬件，與現(xiàn)代控制理論相結(jié)合而設(shè)計(jì)的PCC微機(jī)勵(lì)磁裝置，采用模塊化的硬件及軟件結(jié)構(gòu)，極大的提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性、可靠性、智能化程度。PCC 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理框圖如下：
2.2 軟件（應(yīng)用程序）
除勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的硬件PCC 模塊外，其軟件也采用模塊化。共有電壓調(diào)節(jié)模塊、功率因數(shù)調(diào)節(jié)模塊、甩負(fù)荷模塊、零起升壓模塊、跟蹤網(wǎng)壓模塊等等，用戶可以通過不同的模塊組合以實(shí)行不同的運(yùn)行要求，而不需要更改硬件配置。這樣，功能的增減和程序的優(yōu)化等工作變得輕松易行。整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)的軟件流程圖如下：
3 技術(shù)總結(jié)
3.1 PCC 微機(jī)勵(lì)磁裝置軟、硬件均采用模塊化結(jié)構(gòu)，功能齊全，操作簡便，工作可靠，調(diào)節(jié)平衡。特別是電壓調(diào)節(jié)，功率因數(shù)調(diào)節(jié)，零起升壓，跟蹤網(wǎng)壓等軟件模塊，使得整套勵(lì)磁裝置的自動(dòng)化程度高，智能化程度高，可以滿足無人職守電站的要求，體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制的優(yōu)越性。
3.2 采用PCC 作為調(diào)節(jié)器硬件， 其故障間隔時(shí)間（MTBF）大于50萬小時(shí)，因而勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性極高。而且，由于PCC的運(yùn)算速度很快，滿足了勵(lì)磁系統(tǒng)反應(yīng)快速的要求，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
由于PCC 本身即專為工業(yè)控制所設(shè)計(jì)，因此整套勵(lì)磁裝置抗干擾的能力很強(qiáng)，不存在其他種類的微機(jī)（如單片微機(jī)等）易受電磁干擾的問題，對(duì)使用環(huán)境沒有特殊要求，安裝方便，使用面較廣。
3.3 控制方式采用一種非線性理論：現(xiàn)代智能篩控制策略，勵(lì)磁裝置即可以按照用戶指定的調(diào)節(jié)方式工作；在異常情況下，或者運(yùn)行工況突然改變時(shí)（如機(jī)組突然甩負(fù)荷），它由會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入合理的控制方式運(yùn)行。因此，整套勵(lì)磁裝置體現(xiàn)出很高的智能性。
4 結(jié)束語
總之，由黑河象山水電廠和南寧瑞能自控技術(shù)有限公司合作完成的勵(lì)磁技改項(xiàng)目，經(jīng)過一年多的運(yùn)行考驗(yàn)，證明取得了成功。PCC微機(jī)勵(lì)磁裝置，不僅在成套機(jī)組的配套中應(yīng)用良好，在老機(jī)組的技術(shù)改造中效果不錯(cuò)，也值得推廣。
參考文獻(xiàn)
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作者：毛樹輝 劉德文 黑龍江省黑河象山水電廠