CN103076755B - 基于plc装置实现水电站大容量顺序事件记录的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于PLC装置实现大容量SOE（顺序事件记录）记录的方法，通过PLC装置程序软件功能实现大型水电站大容量SOE（事件顺序记录）功能，本发明是基于PLC装置实现SOE功能的方法，此发明不依赖于硬件SOE记录模块，具有实际接线少、成本低廉、运行稳定可靠、大容量处理开关量SOE数据，支持模拟量SOE，且可扩展性强的优点，也适用于其它自动化系统。
Description
技术领域
本申请属于电力系统自动化技术领域，具体涉及一种大型水电站大容量SOE（顺序事件）记录方法。
背景技术
SOE（事件顺序记录）能以毫秒级的分辨率获取事件信息，它能更精确地反映事件情况，为事故分析提供有力的证据。SOE系统的输入信号全部为开关量信号，它以高分辨率分辨各个信号状态变化的先后次序，帮助在事故情况下分辨故障的原因找出首出故障，因此SOE成为分析事故的主要记录手段。为了获得毫秒级的分辨率，SOE都需要专门的硬件支持，各个厂家都提供专门的SOE输入模块，优点是分辨率高，能实现1ms的分辨率，缺点是费用高，记录对象有限，只能对接入SOE输入模块的信号点进行记录。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种基于PLC装置实现水电站大容量顺序事件记录的方法。本发明采用基于PLC实现SOE功能，实现了大容量的事件记录，且监视数据齐全，节约成本，适用范围广的特点，该发明已在某大型水电站得到应用，效果良好。
本发明具体采用以下技术方案：
一种基于PLC装置实现水电站大容量顺序事件记录的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）将西门子S7-300PLC装置设置在水电站下位机系统中，PLC装置与各从站相连，与上位机采用工业以太网通信；
（2）所述PLC装置上电后执行一次启动块OB100，设定PLC装置循环扫描周期，读取PLC时钟，该时钟作为扫描周期的SOE记录的SOE时间签；
（3）所述PLC装置将上电后首次从各从站的输入模块中采集开关量以及模拟量信号实时数据作为SOE测点数据存储在PLC装置的SOE测点状态存储区，即B存储区，B存储区的地址范围MB1400-MB1649；
（4）所述PLC装置每一个PLC扫描周期采集各从站中输入模块输入的开关量以及模拟量信号实时数据作为SOE测点数据；
（5）所述PLC装置将当前PLC扫描周期所采集的实时数据存储在PLC装置内部的高速存储区、即A存储区中，地址范围MB0-MB199，其中所述A存储区与所述B存储区存储的采集数据一一对应；
（6）将A存储区的采集数据与B存储区的采集数据进行比较，每次各选取A、B存储区各32点进行异或比较，如果异或结果不等于0，则认为SOE测点数据存在变化量，进入步骤（7），否则认为SOE测点数据没有变化，进入步骤（8）；
（7）当发现SOE测点数据存在变化量，对存在变化的32个测点进行识别，依次计算变化的单个测点的点号，并依次补充上测点当前状态，打上SOE记录的SOE时间签，形成新的SOE记录；
（8）将B存储区的SOE测点数据清零，将A存储区的SOE测点数据存储到B存储区，同时将A存储区数据清零，以等待下一次PLC扫描周期存储采集的新的SOE测点数据，重复步骤（6）-（8）；
（9）所述PLC装置每隔20个PLC扫描周期将新增SOE记录转存在PLC装置的事件暂存区，供上位机后台服务器读取，上位机后台服务器每隔100ms读取上述事件暂存区的数据，上位机根据上送SOE的来源重新计算测点号，并将新增的SOE记录转存入监控系统历史数据库，在历史数据库中设置存储触发器，触发器动作后SOE记录经防火墙及横向隔离装置将SOE记录转存在MIS数据库中。
本发明具有以下有益效果：
现有PLC也提供SOE功能，但存在一定的局限性。① SOE主要依赖于硬件系统，需要专用的硬件支持，相关硬件只在高端PLC中提供；② SOE模块硬件投资大，远高于不带SOE的普通模块；③ 只能对接入SOE硬件的测点提供SOE记录，SOE只记录数字量输入（DI）测点；④ SOE测点容量小。⑤ 只适用于大型PLC系统、主要用于事故后分析；
新SOE系统有效解决了以上局限性，有以下优点。① SOE主要依赖原软件系统，不需要专用的硬件支持，相关硬件在高、中、低端PLC都提供；② 不需要增加任何硬件及软件投资；③ 可将PLC内部所有变量设置为SOE测点；④ 规模大，对SOE测点容量无限制。⑤ 适用于大部分PLC系统，不仅可于事故分析，也可以用于异常故障分析、设备状态分析、短信告警、设备运行数据统计。
附图说明
图1为采用PLC装置记录发电厂SOE的结构框图；
图2为基于PLC装置实现大容量顺序时间记录方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本申请的技术方案作进一步详细说明。
如图2所示为本申请公开的基于PLC装置实现大容量顺序时间记录方法的流程图，本申请公开的基于PLC装置实现大容量顺序时间记录方法包括以下步骤：
（1）将西门子S7-300PLC装置设置在水电站下位机系统中，PLC装置与各从站相连，与上位机采用工业以太网通信；
如图1所示，PLC装置安装在下位机中，包括PLC电源、CPU、以太网模块，CPU通过数据线与从站相连，用于测量SOE测点数据。PLC装置与上位机系统采用工业以太网通信，上位机系统包括监控系统上位机（即后台服务器）和监控系统历史服务器。上位机根据PLC装置上送SOE记录转存入监控系统历史数据库，在历史数据库中设置存储触发器，触发器动作后SOE记录经防火墙及横向隔离装置将SOE记录转存在MIS数据库中，为各种数据应用平台提供原始记录，现阶段主要应用在事故及异常分析、SOE短信平台（设备发生异常后自动将报警详细的信息发至专业技术人员）、设备状态分析系统、报表统计、门户系统。
PLC装置CPU采用西门子CPU317-2，并作为PROFIBUS-DP主站，下挂多个PROFIBUS-DP从站，系统采用分布式结构，主站与从站采用PROFIBUS-DP现场总线连接，主站和各个从站安装在厂房的不同位置，整个PROFIBUS-DP现场总线长度达300米，网络速度设置为187.5Kbps。
（2）所述PLC装置上电后执行一次启动块OB100，设定PLC装置循环扫描周期，读取PLC时钟，该时钟作为扫描周期的SOE记录的SOE时间签；
（3）所述PLC装置将上电后首次从各从站的输入模块中采集开关量以及模拟量信号实时数据作为SOE测点数据存储在PLC装置的SOE测点状态存储区，即B存储区，B存储区的地址范围MB1400-MB1649； 在OB100将SOE测点第一次采集的数据作为初始量存入B存储区，B存储区与以下提到的A存储区一一对用，地址范围MB1400-MB1599。
在本申请的优选实施例中，定义存储区如下：
① 本次采样周期开关量和模拟量的SOE测点状态存储区，以下简称A存储区，A存储区采用PLC内部的高速存储区，地址范围MB0-MB249（该存储区可根据实际需要对范围进行调节，一般控制在250字节以内为宜，可实现2000个开关量测点的SOE记录）
② 上次采样周期开关SOE测点状态存储区，以下简称B存储区，B存储区与A存储区一一对应，也采用PLC内部的高速存储区，地址范围MB1400-MB1649
③ 单条SOE记录存储区，以下简称C存储区，该存储区占用14字节，结构如下：
在其它优选实施例中，还可以进一步包括以下存储区：
模拟量SOE测点状态存储区，一下简称D存储区,地址范围MW300开始的地址，长度可根据实际需要进行调节；
本次采样周期模拟量SOE测点状态存储区，一下简称E存储区，与D存储区一一对应，地址范围MW1700开始的地址；
SOE记录存储区，以下简称SOE存储区，地址为DB252，DB252可存储200条SOE记录。
（4）所述PLC装置每一个PLC扫描周期采集各从站中输入模块输入的开关量以及模拟量信号实时数据作为SOE测点数据；（5）所述PLC装置将当前PLC扫描周期所采集的实时数据存储在PLC装置内部的高速存储区、即A存储区中，地址范围MB0-MB199，其中所述A存储区与所述B存储区存储的采集数据一一对应；该存储区可根据实际需要对范围进行调节，一般控制在200字节以内为宜，可实现1600个开关量测点的SOE记录。
（6）将A存储区的采集数据与B存储区的采集数据进行比较，每次各选取A、B存储区各32点进行异或比较，如果异或结果不等于0，则认为SOE测点数据存在变化量，进入步骤（7），否则认为SOE测点数据没有变化，进入步骤（8）；
开关量SOE测点采集数据比较
模拟量SOE测点采集数据比较
（7）当发现SOE测点数据存在变化量，对存在变化的32个测点进行识别，依次计算变化的单个测点的点号，并依次补充上测点当前状态，打上SOE记录的SOE时间签，形成新的SOE记录；
将实时数据存入MB0-MB199的存储区，将上一次扫描周期的数据存在MB1000-MB1199的存储区，比较两个存储区的数据，如果发现不同，将不同的部分生成SOE记录并将记录存入SOE数据块中。
单条SOE记录格式如下，每条SOE记录占用14bytes：
（8）将B存储区的SOE测点数据清零，将A存储区的SOE测点数据存储到B存储区，同时将A存储区数据清零，以等待下一次PLC扫描周期存储采集的新的SOE测点数据，重复步骤（6）-（8）；
（9）所述PLC装置每隔20个PLC扫描周期将新增SOE记录转存在PLC装置的事件暂存区，供上位机后台服务器读取，上位机后台服务器每隔100ms读取上述事件暂存区的数据，上位机根据上送SOE的来源重新计算测点号，并将新增的SOE记录转存入监控系统历史数据库，在历史数据库中设置存储触发器，触发器动作后SOE记录经防火墙及横向隔离装置将SOE记录转存在MIS数据库中。
SOE记录为各种数据应用平台提供原始记录，现阶段主要应用在事故及异常分析、SOE短信平台（设备发生异常后自动将报警详细的信息发至专业技术人员）、设备状态分析系统、报表统计、门户系统。
以上给出的实施例用以说明本发明和它的实际应用，并非对本发明作任何形式上的限制，任何一个本专业的技术人员在不偏离本发明技术方案的范围内，依据以上技术和方法作一定的修饰和变更当视为等同变化的等效实施例。
Claims (1)
1.一种基于PLC装置实现水电站大容量顺序事件记录的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）将西门子S7-300PLC装置设置在水电站下位机系统中，PLC装置与各从站相连，与上位机采用工业以太网通信；
（2）所述PLC装置上电后执行一次启动块OB100，设定PLC装置循环扫描周期，读取PLC时钟，该时钟作为扫描周期的SOE记录的SOE时间签；
（3）所述PLC装置将上电后首次从各从站的输入模块中采集开关量以及模拟量信号实时数据作为SOE测点数据存储在PLC装置的SOE测点状态存储区，即B存储区，B存储区的地址范围MB1400-MB1649；
（4）所述PLC装置每一个PLC扫描周期采集各从站中输入模块输入的开关量以及模拟量信号实时数据作为SOE测点数据；
（5）所述PLC装置将当前PLC扫描周期所采集的实时数据存储在PLC装置内部的高速存储区、即A存储区中，地址范围MB0-MB199，其中所述A存储区与所述B存储区存储的采集数据一一对应；
（6）将A存储区的采集数据与B存储区的采集数据进行比较，每次各选取A、B存储区各32点进行异或比较，如果异或结果不等于0，则认为SOE测点数据存在变化量，进入步骤（7），否则认为SOE测点数据没有变化，进入步骤（8）；
（7）当发现SOE测点数据存在变化量，对存在变化的32个测点进行识别，依次计算变化的单个测点的点号，并依次补充上测点当前状态，打上SOE记录的SOE时间签，形成新的SOE记录；
（8）将B存储区的SOE测点数据清零，将A存储区的SOE测点数据存储到B存储区，同时将A存储区数据清零，以等待下一次PLC扫描周期存储采集的新的SOE测点数据，重复步骤（6）-（8）；
（9）所述PLC装置每隔20个PLC扫描周期将新增SOE记录转存在PLC装置的事件暂存区，供上位机后台服务器读取，上位机后台服务器每隔100ms读取上述事件暂存区的数据，上位机根据上送SOE的来源重新计算测点号，并将新增的SOE记录转存入监控系统历史数据库，在历史数据库中设置存储触发器，存储触发器动作后SOE记录经防火墙及横向隔离装置将SOE记录转存在MIS数据库中。
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