基于Modicon M340 PLC的水电站监控仿真系统研究

发布时间：2021-04-11 17:04

随着水电自动化程度日渐提高,计算及监控问题变的日益复杂,这就需要电站人员不断提高对机组的运行、操作的熟知程度及应变事故的能力。因此,迫切需要研究开发出—套针对水电站监控的仿真系统,来实现全面、有效的培训和试验研究。以浙江省级示范实训基地发电厂仿真实训中心为研究对象,借鉴国内外水电站分布式控制系统的先进设计理念和亮点,以实际教学需要和预期效果为目标对浙江省级示范实训基地发电厂仿真实训中心做专题分析。从功能需求、整体构架和组成、控制原理、控制策略和功能实现几个方面来开展研究。主要工作如下： (1)依据国内外水电站计算机监控发展的现状,分析当前水电站监控的主流技术,以工业计算机网络技术、应用成熟的可编程控制器技术、组态软件技术为基础,分析确定浙江省级示范实训基地发电厂仿真实训中心计算机监控系统的总体架构。 (2)以Modicon M340PLC为控制核心,并利用Unity Pro软件平台,对水电站计算机监控系统中的主控层及现地控制层进行设计。采用两套发电及控制系统来提高和保证系统的可靠性及稳定性。并设计好水力发电机组的操作流程。 (3)以组态王6.53作为HMI及上位机的软件平台,对水力发电机组的操作流程画面、现地控制单元的人机接口HMI画面、上位机、服务器、学生机的组态画面进行设计和开发。依托局域网和组态王6.53软件平台实现上位机对现地单元的远程控制。 (4)在普通PID的基础上,引入改进型的单神经元自适应PID控制策略。将之运用到水电站计算机监控系统的功率调节上来,提高系统功率调节的快速性、稳定性和鲁棒性。通过开展研究、试验以及调试工作,实现发电厂仿真实训中心水电站监控仿真的整体功能和电站无人值班或少人值守的运行方式。达到预期目标,最后对水电站自动化系统的发展趋势进行展望。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TV736

文章目录

摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1 引言

1.2 水电站监控系统概况

1.2.1 水电站监控系统概述

1.2.2 水电站监控系统研究现状

1.2.3 水电站监控系统演变及发展趋势

1.2.4 小型水电站计算机监控现状

1.2.5 水电站计算机监控仿真培训现状

1.3 课题来源及背景

1.4 课题研究的内容

1.5 课题研究的意义及内容安排

第2章水电站控制仿真系统的整体设计方案

2.1 系统设计原则及功能分析

2.1.1 设计原则

2.1.2 系统功能设计

2.2 系统总体结构及配置

2.2.1 中央控制区

2.2.2 发变电、模拟区

2.2.3 高压开关区

2.2.4 学生仿真操作区

2.3 本章小结

第3章基于Modicon M340 PLC的LCU设计及功能分析

3.1 现地控制单元LCU的总体结构

3.2 现地控制单元LCU的功能分析

3.2.1 数据采集功能

3.2.2 数据处理功能

3.2.3 控制功能

3.2.4 调节功能

3.2.5 保护功能

3.2.6 自诊断及自恢复功能

3.2.7 人机接口功能

3.2.8 试验功能

3.3 现地控制单元LCU微机控制器的选择

3.3.1 PLC概述

3.3.2 Modicon M340 PLC

3.4 现地控制单元LCU其他主要控制设备的选择

3.4.1 水电站微机调速系统

3.4.2 发电机微机励磁系统

3.4.3 微机保护装置

3.4.4 同期装置

3.5 本章小结

第4章现地控制单元功能的实现

4.1 发电机组控制流程

4.1.1 开机及流程

4.1.2 停机及流程

4.2 程序设计

4.2.1 Unity Pro概述

4.2.2 PLC控制程序设计

4.3 机组功率调节

4.3.1 PID控制策略

4.3.2 单神经元自适应PID控制

4.3.3 单神经元自适应PID控制在课题中的应用

4.3.4 有功功率的调节

4.3.5 无功功率的调节

4.4 人机交互

4.5 本章小结

第5章基于组态王6.53主控层的设计与实现

5.1 上位机概况

5.1.1 上位机概述

5.1.2 上位机配置要求

5.1.3 上位机硬件配置

5.2 软件概述

5.2.1 系统软件

5.2.2 组态软件

5.2.3 组态王6.53概述

5.3 组态画面

5.5 本章小结

第6章调试分析与评价

6.1 调试分析

6.2 性能评价

6.3 本章小结

第7章结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果

【参考文献】