1、,施奈德 Quantum(昆腾)PLC 在水电站中应用实践,1,施耐德电气自动化产品介绍,2,Quantum自动化产品水电行业应用-主控系统,Quantum自动化产品硬件特性,大型电站成功案列分享,3,4,公用辅控系统介绍,5,1,施耐德电气自动化产品介绍,2,Quantum自动化产品水电行业应用-主控系统,Quantum自动化产品硬件特性,大型电站成功案列分享,3,4,公用辅控系统介绍,5,施耐德电气自动化产品发展史,始终引领潮流 1969 - 第一台PLC：Modicon084控制器 1978 - 第一个与主机的通讯协议：Modbus 1980 - 第一台热备PLC：584控制器 1989
2、 - 第一个高性能、低价格、对等工业通讯网络：Modbus Plus 1994 - 第一台通用控制平台：Quantum 第一个开放式工业以太网： Modbus TCP/IP 第一个100M快速以太网模板 第一个提出“透明就绪”概念 第一个通讯协议全开放并且成为中国国家标准的厂家 第一个解决统一背板总线技术的厂家,Dick Morley,Twido,Micro,Momentum,施耐德电气自动化系列产品,Vijeo citect,Motion,Magelis iPC,Advantys STB,Unity Quantum,M340,Unity Premium,Magelis XBT GT,1,施耐
3、德电气自动化产品介绍,2,Quantum自动化产品水电行业应用-主控系统,Quantum自动化产品硬件特性,大型电站成功案列分享,3,4,公用辅控系统介绍,5,水电站计算机监控系统 典型结构,Modbus TCP/IP,操作员工作站,S908 RIO,Quantum远程IO,S908 RIO,Quantum远程IO,Quantum远程IO,Quantum远程IO,Quantum 热备系统,Mb+,机组LCU 1 LCUX,开关站 LCU,公用系统LCU,GPS接收器,SCADA AGC/AVC数据库服务器,厂用电系统LCU,Quantum远程IO,坝区系统LCU,调度通信服务器,操作员工作站,
4、工程师培训站,Mb+,Mb+,Mb+,Mb+,水轮机组现地控制单元解决方案（1）单机容量100MW700MW左右,水电站计算机监控系统 机组控制,水轮机组现地控制单元解决方案（2）单机容量20MW100MW左右,水电站计算机监控系统 机组控制,水电站计算机监控系统 机组控制,水轮机组现地控制单元解决方案（3）单机容量50MW左右,Quantum 热备技术 发展过程,Quantum Concept,FIBER OPTIC LINK,984 - 800 Series,984 Chassis Series,584 Chassis Series,J212,1980,1996,1989,1986,COP
5、PER CABLELINK,COPPER CABLELINK,已 有 二 十 多 年 的 热 备 经 验,Unity Quantum,FIBER OPTIC LINK,2005,CPU把热备数据传送给协处理器仅有第一段程序在热备 PLC 中执行数据传送 状态 RAM 非定位变量 DFB 实例,Scan Time,逻辑,数据,输入,HSBY,输出,第一段,HSBY,数据,运行,热备,Unity Quantum热备系统的性能原理,Quantum双机热备系统,热备端口特点 通讯速率可达100Mbps 自动提供热备功能，无需配置 一个扫描周期内完成全部数据交换 处理速度进一步提高 热备切换时间更短 注
6、意 在Unity下，只有67160提供热备功能 不需要热备模块 热备附件,Quantum双机热备系统,特点 硬件配置：两套完全相同的独立系统、利用CPU模块组成热备系统 通讯速率：100Mbps （Unity） 通讯距离：2km 程序下载：只需下载一次，快速、有效地完成程序传输 配置：无需任何编程工作，即可实现全部硬件冗余技术 切换时间：1348ms 支持以太网模块IP地址的自动切换 超过24年的热备经验 注意 热备系统中的模块发生故障时，系统自动发生切换 IO模块安装在RIO或DIO子站中 无需热备模块、热备软件,140 CRA,140 CRA,140 CRA,全冗余结构方案 标准 S908
7、 结构,双 CPU 结构,Quantum 远程 I/O 系统 多至 31 个站,140 CRP,140 CRP,100 M bits/s 以太网,140 NOE,140 NOE,透明就绪结构 IP 地址自动切换,1,施耐德电气自动化产品介绍,2,Quantum自动化产品水电行业应用-主控系统,Quantum自动化产品硬件特性,大型电站成功案列分享,3,4,公用辅控系统介绍,5,LCD 绿色背景光， 可显示状态 诊断和设置 通讯参数 监视热备状态,Magelis 类型键板 诊断和设置 更改通讯参数 控制热备状态,RS 232/485 Modbus/ASCII口RS-232/485 串口不再用 2
8、32/485 转换器,USB 口 12 MB/s USB 编程口 程序的高速下载和上载,Modbus Plus 口,100 M以太网接口/光纤热备端口,PCMCIA 扩展 2 PCMCIA 插槽 1 个 II 型卡 1 个 III 型卡 可选存储介质 SRAM Flash,外貌 双槽模块 通过滑门,使用钥匙和电池,Unity Quantum控制系统先进的技术性能(一),先进的高性能CPU模块,更强大的处理能力 增加的程序容量 增加的数据内存 相同的硬件性能增强向下兼容 通过下载固件升级43412A和53414A Concept程序可转为Unity程序注意 支持的通讯接口模块个数 140CPU3
9、1110支持2个 140CPU43412U和53414U支持6个,43412U,53414U,31110,Unity Quantum控制系统先进的技术性能(一),Unity Quantum控制系统 先进的技术性能(二),先 进 的 背 板 技 术 采取统一的背板总线技术，总线速率达到80M背板总线支持所有模块组合：CPU、电源、智能模块、I/O模块 所有模块可安装在任何位置,先 进 的 模 板 热 更 换 技 术 可带电更换任何模板：CPU、电源、智能模块、I/O模块不会对模板背板系统造成任何损坏 电子模块 ID，保证用户配置与实际模块一致,Quantum控制系统的模板 背板 统一的背板总线,
10、可选择的6种背板,2, 3, 4, 6, 10 或 16 槽,灵活的背板 背板总线通讯速率达到(80Mbits) 采取统一的背板总线技术，通讯速率恒定，与槽位无关 背板总线支持Quantum的全部模板：所有电源组合；所有CPU种类；所有智能模板；本地I/O；远程I/O；分布式I/O；各种通讯模板等等,Unity Quantum控制系统 先进的技术性能(三),先进的故障预置功能,用于模拟量或开关量输出 可用于逐点/通道配置 三种预置方式 所有输出关断 保持上次值 预定义状态,模块种类用颜色区分减少错误机会 现场端输入指示,控制端输出指示 出错、保险断、I/O点指示 模完整部件号和模块描述,先进的
11、面板模块显示功能,涂层保护技术采用表面敷设涂层的方式防止化学雾气、 有机溶剂、 粉尘、 潮湿、 霉变等对模板的侵蚀 标准及认证涂层: 聚氨脂, Humiseal 1A33符合标准美国军标: MIL-I-46058CFungus Resistance ASTM G-21Dust, gases and pollutants EIA-364- TP91, EIA 364-65 and ISA-S71.04 (GX severe mixed flow gases)IEC Salt fog test IEC 68-2-11 5.7% 使用环境金属还原（镁、铝）、污水处理、石料破碎、沿海场合控制系统,Un
12、ity Quantum控制系统 可靠的控制系统（一）,模块保护处理技术,电源模板特性1. 集成到Quantum分布式IO的分站适配器上,电源模板类型 3A独立电源：适用于电流消耗较少的场合 8A和11A可累加电源：2块11A可累加电源可提供高达20A的电源，适用于电流消耗较大的场合 8A和11A冗余电源：适用于电流消耗较大，可靠性要求高的场合,Unity Quantum控制系统 可靠的控制系统（二）,专用SOE模板-140ERT85410,长波 77.5 kHz,Europe,140 ERT 854 10,32 输入点，从 24V 到 125V输入格式： DCF077(长波信号)或GPS时间事
13、件精度: 1ms,Unity Quantum控制系统 可靠的控制系统（三）,支持热插拔 可带电更换任何模板：I/O 模板、电源、CPUs、智能选件等等 不会损坏：模板、背板、系统 任何模块可在任意槽 与槽位无关 软件编址 电子模块ID：保证用户配置与实际模块一致 模板配置简单 模板端子标识销 所有I/O模板的配置及编址通过软件实现，无跳线及DIP开关。 所有网络地址通过旋转开关设定：RIO address，DIO address，MB+ address 模板尺寸 所有I/O模板尺寸相同,Unity Quantum控制系统 可靠的模板,Quantum控制系统的模板 数字量IO模板,数字量VDC成
14、组输入 24 VDC 32点 漏型&源型 24 VDC 96点 漏型 10-60 VDC 16/32点 漏型 125 VDC 24点 漏型 5 VDC/TTL 源型 32点 数字量VAC输入 16点VAC隔离输入:24,48,115,230VAC 32点成组输入:24,48,115,230VAC 数字量混合I/O 16点输入/8点输出:115VAC,24VDC 4点输入/4点输出:125VDC输入,24-125VDC输出,数字量 VDC成组输出 24 VDC 32点 漏型&源型 24 VDC 96点 源型 10-60 VDC 16点 源型 24-125 VDC 12点 源型 5 VDC/TTL
15、 32点 源型 数字量VAC输出 24-230 VAC 16点 隔离 16点 成组：115-230 VAC / 24-48 VAC 24-230 VAC 32点 成组 继电器输出 8点NO/NC ；16点NO,Quantum控制系统的模板 模拟量IO及专用模板,模拟量I/O 8和16通道模拟量输入：电流，双端，RTD，T/C 4和8通道模拟量输出：电流，电压 组合型4双端入/2电流出 智能模板 24 VDC 中断/锁存 高速计数：2通道500K，5通道100K ASCII通讯 运动控制模板 SERCOS多轴 单轴：编码器/解算器，双编码器,Quantum灵活的 I/O 结构 多种 I/O 方式
16、,TCP/IP EthernetModbus Plus,S908 远程 I/O,Modbus Plus 分布式 I/O,本体 I/O,Profibus、 InterBus、 DeviceNet Lonworks、ModbusPlus、HART Modbus、Ethernet TCP/IP,Momentum 现场总线,直接扩展 I/O,本地 I/O直接扩展,Quantum灵活的 I/O 结构 远程 I/O 技术 (S908 RIO),可确定的IO更新时间, 同步扫描支持热备系统的无扰切换 恒定1.544 Mbps 速率 可连接31个远程I/O分站 介质：同轴缆4公里, 光缆12 公里 每站64字
17、入/64字出 单缆、双缆（冗余）连接方式,S908 远程I/O,MAX：31站,S908 远程I/O,MAX：31站,双缆,单缆,140 CRP 93100,140 CRP 93200,140 CRA 93200,140 CRA 93100,单机连接单缆RIO,单机连接双缆RIO,干缆型号: 97-5750-000 （RG6，300米） 97-5951-000 （RG11，300米） 支缆型号: AS-MBII-003 ( RG6 分站电缆 ),接头附件型号: MA-0329-001 ( RG6接头，10个) 52-0401-000 ( RG11接头，6个) 60-0545-000 ( RG6
18、/11电缆连接器),TAP型号: MA-0185-100 终端器型号: 52-0422-000,双机热备连接单缆RIO,双机热备连接双缆RIO,点对点光纤连接RIO,BUS型光纤连接RIO,树型光纤连接RIO,星型光纤连接RIO,自愈环型光纤连接RIO(最大距离10公里),NOM,恒定1 Mbps 速率 可连接63个分布式I/O分站，最大站数189个 介质：450米（双绞线不加中继器），1800米（双绞线加中继器），12公里（光纤） I/O分站连接方式：单缆、双缆（冗余）,DIO子站,DIO子站,DIO子站,DIO主站,分支器,分支器,分支器,双绞线,分支器,单缆方式,冗余缆方式,Quantu
19、m灵活的 I/O 结构 分布式I/O 技术 (Modbus Plus DIO),分布式I/O 技术 DIO连接示例,单缆连接,冗余缆连接,单缆连接 （加中继器）,冗余缆连接 （加中继器）,分布式I/O 技术 DIO连接示例,点对点光纤连接,总线型光纤连接,分布式I/O 技术 DIO连接示例,分布式I/O 技术 DIO连接示例,星型光纤连接,自愈环型光纤连接,关键技术 - 透明就绪,Modbus 和 Modbus TCP/IP 的中国国家标准,完整的服务，领先的技术，满足自动化工程的需求,I/O scanning,动态IP地址分配,Modbus TCP,Publish-Subscribe ，无需
20、编程,Global data,DHCP service,标准、开放的协议，用于传递报文,Network Time Protocol,网络设备的时间同步,访问 Modbus TCP 设备，无需编程,Faulty Device replacement,故障设备自动更换,E-mail / SMS,移动式的现场监控、远程维护、诊断,Web server inside,实时诊断、报警管理、用户自定义的HMI页面，便于远程维护、监视、诊断,Database connectivity,数据库直接登录和连接,Transparent Ready Ethernet，全面开放的解决方案,E-mail,SNMP,标准
21、协议，可视化的网络带宽管理,透明就绪 Factory Cast : 内置的网页服务器,内置 PLC Gif 格式和Flash 的模拟 其他资源的超连接,以太网模块内置网页： Web-server 首页,以太网模块内置网页： 以太网模块主页,以太网模块内置网页： CPU模块诊断页,以太网模块内置网页： 以太网模块诊断页,Quantum 以太网模块 Web-server 内置网页,Quantum 以太网模块 Web-server 内置网页,以太网模块内置网页： 分布式I/O网络配置 诊断页,以太网模块内置网页： 分布式I/O分站 诊断页,以太网模块内置网页： 分布式I/O分站模块 诊断页,透明就绪
22、应用示例 自定义网页功能,全中文Unity Pro 编程软件 软件特点（一）,自V2.3版本以后，支持全中文的操作界面，菜单，窗口，在线帮助全部为中文，甚至连程序中的变量名都支持中文 用于Modicon Quantum, Premium，M340以及Atrium PLC的编程 5种标准的IEC61131-3编程语言：LD, IL, ST, SFC, FBD 内置Concept和PL7程序的转换功能 延续了Concept和PL7软件的全部优点，同时又集成了多种全新功能 支持C/C+高级编程语言 支持XML源文件格式，COM/DCOM开放性标准，所有的组件可导出或导入到任何外部应用程序，具有高度的
23、开放性 支持多任务操作系统，包含事件任务，快速任务，主任务和辅助任务，极大的提高了应用程序的灵活性,在PC上可仿真PLC，无需硬件即可编程，并进行应用程序的调试 每个基本功能组建都可以编写成DFB，DFB可以嵌套；用户可以根据需要自定义结构化数据类型DDT；DFB和DDT都可以存储于类库中，都支持导入导出功能，DFB实例继承类库中相应模块的所有变化；从而进行程序的标准化，仅需开发一次，便可以重复使用，具有极高的重用性 易于调试，支持断点，单步执行，观测点功能，内置诊断观测器的系统诊断，在故障发生时自动打开观测器窗口，追踪故障原因 对屏幕空间的优化使用，对工具和功能的直接访问，可定制的工作环境，
24、图形化的硬件配置界面，随时可查的IO数量，内存和电源消耗等功能最大限度的提高了用户友好性,全中文Unity Pro 编程软件 软件特点（二）,Unity Pro 编程软件,Unity 自动化平台,编程软件：Unity Pro,57-00,57-10,57-20,57-30,57-40,57-50,53414,65150,67160,43412,65160,31110,57-20,57-30,M,L,XL,Unity Pro S,MODICON M340,Premium,Quantum,ATRIUM,1,施耐德电气自动化产品介绍,2,Quantum自动化产品水电行业应用-主控系统,Quantum
25、自动化产品硬件特性,大型电站成功案列分享,3,4,公用辅控系统介绍,5,施耐德电气超大型水电站成功案列 （一）,长江三峡水电站,长江三峡水利枢纽电站由坝后式电站和地下电站组成，其中坝后式电站分为左岸、右岸两个电站 三峡右岸电站装机12台700MW机组。右岸电站500kV主接线采用3/2接线，500kV母线设分段断路器，将右岸电站分为右一、右二电厂，正常情况下，右一、右二电厂各自独立运行。右岸开关站分为右一和右二两段，其中右一出线4回，两回至宋家坝，两回至荆州；右二出线3回至三峡换流站，1回至地下电站。右岸开关站与左岸开关站无电气联系 右岸及地下电站计算机监控系统采用统一设计分步实施方案，即右岸
26、电站与地下电站采用一套监控系统，地下电站正在建设中。,长江三峡水电站（右岸）系统总体结构,三峡右岸电站监控系统采用分层分布式结构，系统总体上分成厂站层和现地控制单元层 厂站层又可分为: 厂站控制层 厂站信息层 信息查询层 网络分为: 电站控制网 电站信息网 生产信息查询网 整个系统采用三网四层的全冗余分层分布开放系统总体结构,机组：右岸12台，地下6台 开关站：右岸2套，地下1套 厂用电：右岸2套，地下1套 公用设备：右岸1套，地下1套机组数量多，单机容量大，可靠性要求高 采集信息量大：机组AI：208+768，DI：1184，DO：288。厂电AI：208+104, DI:2720, DO:
27、736。 系统大，18套LCU,长江三峡水电站（右岸）监控对象,附图1 三峡右岸电站计算机监控系统总体结构图,电站控制网(100MB冗余光纤以太网),数据采集服务器E/F,操作员站A/B/C,工程师站,培训仿真站,OnCall站,网调,国调,打印服务器,1FR,2FR,3FR,1GISR,1PPSR,1CMMR,12FR,WEB服务器,物理隔离,电站管理网(冗余100MB以太网),13FR,14FR,18FR,3PPSR,3GISR,梯调,历史数据服务器,双1000MB 环以太网,地下厂房及简易控制室,右岸厂房,信息发布网100/1000MB,地下厂房电站级控制子网(100MB冗余光纤以太网)
28、,2CMMR,移动站,2PPSR,厂内通讯服务器,左岸中控室,操作员站D/E,操作员站E,右岸中控室,计算机房,2GISR,查询终端,数据采集服务器C/D,应用服务器,调度通讯服务器,数据采集服务器A/B,状态检修服务器,电话语音报警站,WEB数据服务器,MIMIC,防火墙,管理网交换机,龙滩水电站位于广西天峨县境内，是红水河上游大型骨干电厂。电站设计总装机容量6300MW，安装9台单机容量700MW的混流式水轮发电机组。由于单机容量大，运行方式复杂，对控制系统的可靠性、实时性要求很高，电站通过5回500千伏的电压等级接入电力系统，预计在南方电网中，主要承担着发电、调压、调峰、调频等任务。,施
29、耐德电气超大型水电站成功案列 （二）,广西龙滩水电站,龙滩水电站计算机监控系统结构图,拉西瓦水电站位于青海省贵德县与贵南县交界处 ，是黄河流域装机容量最大的水电站。电站设计总装机容量4200MW，安装6台单机容量700MW的混流式水轮发电机组。电站采用750kV一级电压接入西北电网，出线两回；发电机与主变压器组合方式采用联合单元接线；3回主变压器进线和2回750kV出线。电站建成后除满足西北电网的用电需求外，还将在西北电网及“西电东送”中承担系统的调峰、调频和事故备用任务。,施耐德电气超大型水电站成功案列 （三）,黄河拉西瓦水电站,黄河拉西瓦计算机监控系统结构图,小湾水电站以发电为主，兼有防洪
30、、灌溉、拦沙及航运等综合利用效益，系澜沧江中下游河段梯级开发的第二级电站和“龙头水库”。电站设计总装机容量4200MW，安装6台单机容量700MW的混流式水轮发电机组。本电站以500kV一级电压三回出线接入云南电网运行，电能量同时满足云南电网负荷发展和云电送粤的需要，在系统中担负基荷及调频、调峰和事故备用任务。,施耐德电气超大型水电站成功案列 （四）,云南小湾水电站,建设中的小湾水电站,1,施耐德电气自动化产品介绍,2,Quantum自动化产品水电行业应用-主控系统,Quantum自动化产品硬件特性,大型电站成功案列分享,3,4,公用辅控系统介绍,5,554 5634,454 4634,57-
31、4,57-5,204 254 2634,304 354 3634,57-2,57-3,104 154 1634,0244 Cx0244,57-1,57-0,新 32 位结构， 增强性能,低价格，也支持以太网,向上兼容 (*),L3 处理器可以通过固件升级到 Unity,PL7 应用程序可以转换到Unity,Fipio,以太网 TCP/IP,CANopen,USB 口的传输速率达 12 Mbds,新设计的超强处理能力,以太网 TCP/IP 协处理器增强性能,减少周期时间,为程序和数据提供更多的容量,增强了模拟量和过程处理能力,USB,Unity Premium 自动化产品,使用非常灵活 BusX
32、 总线的 12Mbps 速率是独一无二的 !,中继器可延长BusX 的距离250m， 而不影响总线的性能,最多128个模板，16个机架,一根电缆足矣 无需昂贵的中继器,可靠性高， 所有I/O模块在任何位置，都可带电插拔，仅使用改锥: 无需 PC 重新配置,+,Modicon Premium 支持多种开放总线,公用辅助设备现地控制单元解决方案 （1）,水电站计算机监控系统 公用辅助控制,渗漏泵, 检修泵, 消防供水泵, 生活泵桥机, 门机, 启闭机, 升船机皮带输送装置,公用辅助设备现地控制单元解决方案 （2）,水电站计算机监控系统 公用辅助控制,渗漏泵, 检修泵, 消防供水泵, 生活泵桥机, 门机, 启闭机, 升船机， 皮带输送装置,问题& 解答,Q,Q,Thank You!,
