3.6MW双馈电机试验台控制系统整体解决方案

此试验台为公司承建的3.6MW双馈电机试验台，其整个系统由空载试验台、型式试验台和出厂试验台三个相对独立的测控子系统组成，每个子系统包含了对与本试验台线路相关的高低压开关柜的控制和监视、变频器控制和监视、电量测量系统、温度及油水路测量监视系统等部分。
  设计一个综合监控台，在综合监控台中能够对系统线路、设备的状态进行集中监控，形成试验站总体线路监视控制功能；在综合监控台中安装数据服务器，为各子系统提供数据库服务；在综合监控台总安装一套视频监控系统，对各子系统设备区和被试设备区摄像头进行综合监视；配置两台打印机，为各子系统提供打印服务。
  本方案所采用的测控设备及工作站均通过现场千兆以太网互联，各控制工作站和试验工作站为对等结构，功能区分仅仅在于运行的软件不同。即通过运行不同的软件，计算机可以作为控制站或者试验计算机使用。
一、3.6MW双馈电机试验台控制系统
3.6MW双馈电机试验台控制系统拓扑图
控制系统功能
  1、监控操作站可实时、直观、清晰、动态地显示现场设备的模拟图；
  2、系统能快捷灵活地选择工况，根据被试对象对系统的要求组态试验设备，一旦确认，系统自动巡检与该工况相应的设备；
  3、实现对试验系统各种参数的设置，包括内部参数和各种给定值；
  4、对试验变频器进行通讯控制和状态、数据巡检；
  5、对高低压交流电器的各电气开关量,模拟量和各热工量等进行数字监视、连锁和报警等。
  6、系统提供多种故障处理方式和报警管理。能实时、准确、有效地完成对试验站被控对象的运行状态的动态监视, 并对设备故障进行报警保护。
控制系统设计
  控制系统完成对高低压开关柜的控制和状态监测、电网监测（10kV电网、690V 50Hz电网、690V 60Hz）、变频器的控制和状态监测、油水路系统的控制和状态监测。
  采用分布式系统结构，PLC选用西门子公司S7-300系列，CPU选择CPU315-2F/DP故障安全型产品，并扩展必要的输入输出模块用于连接外部设备。
  系统的控制和监测分为高低压控制柜区及热工区，各区域设计选用ET200分布式I/0子站。现场控制站的ET200M分布式I/O站通过PROFIBUS-DP现场总线与S7-300中央控制器进行实时通讯，它主要功能是：采集现场I/O信号(数字量和模拟量)，通过ET200M的I/O信号接口模块将现场数字量或模拟量信号传送到中央控制站，同时将中央控制器发送来的控制信号送至现场设备，完成设备控制。
  系统中各试验台位的变频器（拖动变频器、转子变频器、试验电源变频器）通过PROFIBUS-DP现场总线与S7-300中央控制器进行实时通讯。
  综合继保装置通过ModBus总线与S7-300中央控制器进行实时通讯。
  安装在系统监控台的监控主站与PLC间通过工业以太网通信；
  各试验台监控子站与监控主站通过试验系统以太网互联，进行快速数据交换，各监控子站获得的电量测量和分布式测量数据（温度、电量等）通过快速数据交换在监控主站进行集中监视和显示。
二、3.6MW双馈电机试验台系统监控主台和监控子站
  本系统设计一套系统监控台，监控台中安装监控主站，完成系统组态、监控功能，监控主站及各试验台的监控子站与监控主站站采用OPC通讯；
  监控主站实时、直观、动态地显示系统各现场设备的模拟图，数字显示各模拟量监测值。
  各试验台设计安装一台监控子站（控制计算机），监控子站显示与该试验台及试验项目相关的现场设备的动态模拟图，数字显示各模拟量监测值。经过授权，监控子站能够与主站有相同的权限，既监控子站能够执行主站的所有功能，控制和监视系统所有设备。
1、高低压区分布式I/O
  根据中央控制器发布的控制信号完成对高低压开关柜的控制；
  完成高低压开关柜触点信号监测；
  模拟量输入模块完成高低压电网监测（10kV电网、690V 50Hz电网、690V 60Hz）传感器（变送器）信号的采集。
2、热工区分布式I/O
完成对油水路压力、流量的控制和数据采集。系统监控主站完成对油水路的监控功能，油水路数据作为系统运行的必要条件在系统控制软件中进行处理，通过门限值设置，产生告警、保护动作。油水路数据根据试验根据要求记录到数据库。
三、3.6MW双馈电机试验台监控软件安全性设计
  监控软件设计为可以自动或手动组态系统，且手动优先。
  本系统除了对高低压开关柜的开关状态进行监测外，监控软件同时进行10kV电网、690V电网(50Hz、60Hz)电源等模拟量监控。软件设计中通过开关量、模拟量监测采用从10kV进线开关直到每个变频器输入开关分级联锁，即只有上一级输出电压符合设计要求才允许闭合下一级开关。
  对需要油水路系统工作的被试电机和试验项目，油水路系统正常运行（包括流量、压力等符合被试产品和陪试设备要求）为其系统启动的先决条件，在运行过程中发生超出其运行条件的状态，根据预先设置，进入告警及自动/手动停机程序。
  各试验台中监控子站一般只能对与该试验台试验相关的设备进行操作，授权情况下监控子站与主站有相同权限，能够对所有设备进行操作。
四、3.6MW双馈电机试验台保护和故障报警
1、自我监控和诊断
  监控和测试软件例程不断地检查系统的正常性。功能和板卡/模块的故障通过文字输出到监控主站的屏幕上。同时生成故障警报的打印输出。信息足够全面以便工作人员明白对系统造成的影响，也便于维护人员快速实施故障分析及修复。
2、故障处理及保护停机
  当某设备发生故障，根据故障设备及故障类型和预设的故障处理程序，系统进入故障处理状态，对直接影响系统安全的故障，系统自动进入紧急停机程序，自动完成系统紧急停机控制过程。
3、操作错误告警
  当操作人员进行人工操作时，违反了操作例程，监控软件通过文字在监控主站或监控子站发出警告，并提示错误的原因。
4、告警和故障记录
  记录产生故障的设备、类型、时间等故障记录，形成记录文件。