CN108052065A - 一种分布式多处理器燃气轮机监控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种监控装置，具体涉及一种分布式多处理器燃气轮机监控装置，包括PLC框架电源、第一PLC逻辑控制主处理器、第二PLC逻辑控制主处理器、以太网通讯模块、控制网络通信模块及冗余模块；PLC框架电源安装在框架左侧；第一PLC逻辑控制主处理器安装在框架的0槽位；第二PLC逻辑控制主处理器安装在框架的1槽位；以太网通讯模块安装在框架的3槽位；控制网络通信模块安装在框架的5槽位；冗余模块安装在框架的6槽位。高低速双CPU燃料模块化设计有效地将燃机的控制逻辑和燃料计算进行独立设计；利用短周期任务，快速计算燃油，提高燃气轮机燃油调节速度，从而提高燃气轮机机动性和稳定性。
Description
技术领域：
本发明涉及一种监控装置，具体涉及一种分布式多处理器燃气轮机监控装置。
背景技术：
目前，随着近年来燃气轮机应用于发电、燃驱压缩机组等领域，对燃气轮机控制系统也提出了更高的要求，不仅要求具有较高的控制精度及稳定性，而且越来越重视工程应用的简单可靠、使用方便等特点。随着市场应用的不断扩大和燃气轮机机型不断增多，原有的燃气轮机控制系统逐渐显露出一些缺陷，如：控制精度及稳定性亟待提升、针对特定的燃汽轮机需要专门设计独立的控制系统，兼容性差的问题。这些方面严重制约了燃气轮机控制系统的使用，国内还没有相关发明专利涉及此技术领域。鉴于上述存在的问题，高低速双CPU燃料模块化设计的发明填补了国内相关设备在此技术领域的空白，有利于解决国家能源输送领域国外设备的垄断局面。
发明内容：
本发明设计了一种分布式多处理器燃气轮机监控装置，高低速双CPU燃料模块化设计用以完成燃气轮机逻辑控制和燃料控制独立区分设计思路，有效地将燃机的控制逻辑和燃料计算进行独立设计；控制逻辑作为低速CPU的功能主要实现燃气轮机发电机组逻辑控制，燃料计算作为高速CPU的功能主要实现燃气轮机发电机组燃料，利用短周期任务，快速计算燃油，提高燃气轮机燃油调节速度，从而提高燃气轮机机动性和稳定性。
本发明采用的技术方案为：一种分布式多处理器燃气轮机监控装置，包括PLC框架电源、第一PLC逻辑控制主处理器、第二PLC逻辑控制主处理器、以太网通讯模块、控制网络通信模块及冗余模块；所述PLC框架电源安装在框架左侧，用于保证在框架内的线路底板内各个模块的稳定供电；所述第一PLC逻辑控制主处理器安装在框架的0槽位，标识为CPU1；所述第二PLC逻辑控制主处理器安装在框架的1槽位，标识为CPU2；所述以太网通讯模块安装在框架的3槽位，可用于ControlLogix控制器通过EtherNet/IP网络与其它设备通信的接口，或者作为EtherNet/IP网络上的一组I/O模块的适配器；所述控制网络通信模块安装在框架的5槽位，其以桥接ControlNet链接，以便向其它网络上的设备路由消息，或以从ControlLogix控制器中监视和控制远程I/O模块；所述冗余模块安装在框架的6槽位，用于保持一对冗余框架之间的通讯，实现两个互为冗余的控制器达到无扰切换。
进一步地，所述PLC框架电源为电源模块1756-PB75，用于保证在框架内线路底板内所有模块的稳定供电，额定输入电压24VDC，输入电压范围18～32VDC，最大输入功率95W，处理器及框架式I/O均配置该电源。其最大背板输出电流为：1.5A@1.2VDC；4A@3.3VDC；10A@5VDC；2.8A@24VDC。
进一步地，所述第一PLC逻辑控制主处理器为1756-L73控制器模块，以32-bit双核CPU为基础，具有8M内存，该处理器在电源掉电恢复后，不需人工干预而自动重新启动，处理器采用热备冗余配置，支持冗余自动切换。
进一步地，所述第二PLC逻辑控制主处理器为1756-L73控制器模，以32-bit双核CPU为基础，具有8M内存。该处理器在电源掉电恢复后，不需人工干预而自动重新启动，处理器采用热备冗余配置，支持冗余自动切换。
进一步地，所述控制网络通信模块（控制ControlNet通信模块）为6-CN2R网络通信模块，其可以桥接ControlNet链接，以便向其他网络上的设备路由消息，还可以从ControlLogix控制器中监视和控制远程I/O模块，此模块支持：I/O桥接器和适配器功能，以管理分布式I/O模块；通过生产者/消费者标签传递有预定时间的数据，使用未预定的MSG指令与其他ControlNet节点通信，传递配置和编程信息，操作员界面，上载/下载消息数据。
进一步地，所述冗余模块为RM2冗余模块。
本发明的有益效果：分布式多处理器燃气轮机监控装置高低速双CPU燃料模块化设计用以完成燃气轮机逻辑控制和燃料控制独立区分设计思路，有效地将燃机的控制逻辑和燃料计算进行独立设计。控制逻辑作为低速CPU的功能主要实现燃气轮机发电机组逻辑控制，包括：燃气轮机发电机组保护功能、燃气轮机发电机组监控单元通讯功能、燃气轮机发电机组监控单元数据记录功能、燃气轮机发电机组转速信号采集、燃气轮机发电机组油门控制、驱动监控单元机旁监控组件仪表等功能。燃料计算作为高速CPU的功能主要实现燃气轮机发电机组燃料，利用短周期任务，快速计算燃油，提高燃气轮机燃油调节速度，从而提高燃气轮机机动性和稳定性。所述高速CPU燃料控制模块，直接负责采集和计算燃气轮机的转速信号及与转速相关的信号，并直接控制燃气轮机的燃料阀门，这样可以通过高速计算快速调节燃料阀门，显著提高燃机的机动性和控制精度。
附图说明：
图1本发明的结构框图；
具体实施方式：
参照图1，一种分布式多处理器燃气轮机监控装置，燃发机组控制系统采用高低速双CPU硬件设计采用Allen-Bradley公司ControlLogix可编程控制器搭建控制系统。机组控制系统采用热备冗余配置PLC处理器，支持冗余自动切换，并带有满足本系统性能和数量的通信接口、网络接口和编程接口。可编程序逻辑控制器（PLC）主要由处理器、I/O系统、网络通信系统、电源、安装附件等构成。
控制系统采用两套硬件型号完全一致PLC控制系统互为热备冗余功能，包括的硬件模块有：
（1）PLC框架电源：电源模块1756-PB75安装在框架左侧，用于保证在框架内线路底板内所有模块的稳定供电。额定输入电压24VDC，输入电压范围18～32VDC，最大输入功率95W。处理器及框架式I/O均配置此电源。其最大背板输出电流为：1.5A@1.2VDC；4A@3.3VDC；10A@5VDC；2.8A@24VDC。
（2）PLC逻辑控制主处理器：1756-L73控制器模块安装在框架的0槽位，标识为CPU1。以32-bit双核CPU为基础，具有8M内存。该处理器在电源掉电恢复后，不需人工干预而自动重新启动。处理器采用热备冗余配置，支持冗余自动切换。
（3）PLC逻辑控制主处理器：1756-L73控制器模块安装在框架的1槽位，标识为CPU2。以32-bit双核CPU为基础，具有8M内存。该处理器在电源掉电恢复后，不需人工干预而自动重新启动。处理器采用热备冗余配置，支持冗余自动切换。
（4）EtherNet/IP（以太网）通讯模块：1756-EN2T网络通信模块安装在框架的3槽位，可用于ControlLogix控制器通过EtherNet/IP网络与其他设备通信的接口，或者作为EtherNet/IP网络上的一组I/O模块的适配器。此模块支持：I/O控制；生产者和消费者标签和MSG指令通讯；与人机界面通讯；组态和编程，上载和下载等。
（5）控制ControlNet通信模块：1756-CN2R网络通信模块安装在框架的5槽位，其可以桥接ControlNet链接，以便向其他网络上的设备路由消息，还可以从ControlLogix控制器中监视和控制远程I/O模块，此模块支持：I/O桥接器和适配器功能，以管理分布式I/O模块；通过生产者/消费者标签传递有预定时间的数据；使用未预定的MSG指令与其他ControlNet节点通信；传递有关配置和编程信息，操作员界面，上载/下载等消息数据。
（6）冗余模块：1756-RM2冗余模块安装在框架的6槽位，用于保持一对冗余框架之间的通讯，实现两个互为冗余的控制器达到无扰切换。
控制系统设计组成如下：
（1）低速逻辑控制器软件设计使用Logix5000编制，主要功能包括：
a.燃气轮机发电机组起/停控制；
b.燃气轮机发电机组及辅助系统参数的采集处理和运行状态监视；
c.根据操作指令及机组状态实施逻辑控制算法，完成燃气轮机发电机组的起、停程序及过程逻辑控制；
d.燃气轮机发电机组运行过程中报警、限制性保护及故障保护处理；
e.燃气轮机发电机组辅助系统设备的控制；
f.仪表、信号灯指示信号的处理和输出；
g.与能量管理系统及发电机励磁控制系统数据通讯。
逻辑控制器主要包括四个子功能模块，即逻辑控制模块、故障保护模块、数据监测模块和网络通讯模块。
高速CPU主要功能是根据当前的发电机转速和要求的发动机转速的偏差进行运算，并将运算结果转换成相应的油门输出指令，并向燃油控制系统发出控制信号，调节进入燃烧室的燃油量，达到控制发电机转速的目的；同时在出现燃机某些参数达到预定保护设定值或燃油控制系统本身发生故障时，紧急切断燃烧室的供油。高速CPU主要包括主调节模块、极限调节模块和燃料控制模块。
针对其它型号的燃气轮机特点的燃气轮机高低速双CPU燃料模块化设计的实施方式与上述方式基本相同，只需改变低速CPU相应参数即可，高速CPU保持不变。
高低速双CPU燃料模块化设计的工作原理是：高速燃料计算CPU直接负责采集和计算燃气轮机的转速信号及与转速相关的信号，并直接控制燃气轮机的燃料阀门，这样可以通过高速计算快速调节燃料阀门，显著提高燃机的机动性和控制精度。另外，低速控制逻辑CPU负责除高速CPU控制外的其它参量，如：监控滑油压力、控制相关执行机构动作、执行燃气轮机保护动作逻辑等。同时，高速CPU和低速CPU通过ControlNet和EtherNet网络实现数据交互，二者协调完成燃气轮机控制系统的控制功能。
由一套独立的硬件构成。为了实现燃气轮机的快速、精准和稳定控制，对原有燃气轮机燃油控制进行了改进设计。提出了一种高低速双CPU控制策略。利用两个控制器单元分别独立实现燃气轮机逻辑控制和燃油控制，有效提高了燃油计算效率，且增强了燃气轮机燃油控制的灵活性和稳定性。同时采用的模块化设计思想有效提高控制系统的实际应用性，极大地方便了设备重用、维护和拆卸。高速CPU燃料独立设计，可以快速实现燃料流量的计算。模块化设计，适用于不同机型燃气轮机控制，拥有极强的适应性和灵活性。
Claims (6)
1.一种分布式多处理器燃气轮机监控装置，其特征在于：包括PLC框架电源、第一PLC逻辑控制主处理器、第二PLC逻辑控制主处理器、以太网通讯模块、控制网络通信模块及冗余模块；所述PLC框架电源安装在框架左侧，用于保证在框架内的线路底板内各个模块的稳定供电；所述第一PLC逻辑控制主处理器安装在框架的0槽位；所述第二PLC逻辑控制主处理器安装在框架的1槽位；所述以太网通讯模块安装在框架的3槽位，可用于ControlLogix控制器通过EtherNet/IP网络与其它设备通信的接口，或者作为EtherNet/IP网络上的一组I/O模块的适配器；所述控制网络通信模块安装在框架的5槽位，其以桥接ControlNet链接，以便向其它网络上的设备路由消息，或以从ControlLogix控制器中监视和控制远程I/O模块；所述冗余模块安装在框架的6槽位，用于保持一对冗余框架之间的通讯，实现两个互为冗余的控制器达到无扰切换。
2.根据权利要求1所述的一种分布式多处理器燃气轮机监控装置，其特征在于：所述PLC框架电源为电源模块1756-PB75，用于保证在框架内线路底板内所有模块的稳定供电，额定输入电压24VDC，输入电压范围18～32VDC，最大输入功率95W，处理器及框架式I/O均配置该电源。
3.根据权利要求1所述的一种分布式多处理器燃气轮机监控装置，其特征在于：所述第一PLC逻辑控制主处理器为1756-L73控制器模块，以32-bit双核CPU为基础，具有8M内存，该处理器在电源掉电恢复后，不需人工干预而自动重新启动，处理器采用热备冗余配置，支持冗余自动切换。
4.根据权利要求1所述的一种分布式多处理器燃气轮机监控装置，其特征在于：所述第二PLC逻辑控制主处理器为1756-L73控制器模，以32-bit双核CPU为基础，具有8M内存，
该处理器在电源掉电恢复后，不需人工干预而自动重新启动，处理器采用热备冗余配置，支持冗余自动切换。
5.根据权利要求1所述的一种分布式多处理器燃气轮机监控装置，其特征在于：所述控制网络通信模块为6-CN2R网络通信模块，此模块支持：I/O桥接器和适配器功能，以管理分布式I/O模块；通过生产者/消费者标签传递有预定时间的数据，使用未预定的MSG指令与其他ControlNet节点通信，传递配置和编程信息，操作员界面，上载/下载消息数据。
6.根据权利要求1所述的一种分布式多处理器燃气轮机监控装置，其特征在于：所述冗余模块为RM2冗余模块。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109910790A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-06-21 | 同济大学 | 一种adas域控制器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201666188U (zh) * | 2009-11-20 | 2010-12-08 | 株洲南方燃气轮机成套制造安装有限公司 | 燃气轮机发电机组的控制装置 |
| CN202818224U (zh) * | 2012-08-17 | 2013-03-20 | 上海新时达电气股份有限公司 | 基于双arm处理器的变频器的控制结构 |
| CN107035533A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-08-11 | 王冠霖 | 基于plc的多功能燃气轮机燃料控制装置 |
| CN207663268U (zh) * | 2017-12-27 | 2018-07-27 | 哈尔滨广瀚燃气轮机有限公司 | 一种分布式多处理器燃气轮机监控装置 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201666188U (zh) * | 2009-11-20 | 2010-12-08 | 株洲南方燃气轮机成套制造安装有限公司 | 燃气轮机发电机组的控制装置 |
| CN202818224U (zh) * | 2012-08-17 | 2013-03-20 | 上海新时达电气股份有限公司 | 基于双arm处理器的变频器的控制结构 |
| CN107035533A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-08-11 | 王冠霖 | 基于plc的多功能燃气轮机燃料控制装置 |
| CN207663268U (zh) * | 2017-12-27 | 2018-07-27 | 哈尔滨广瀚燃气轮机有限公司 | 一种分布式多处理器燃气轮机监控装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 林叶锦: "《轮机自动化》", 30 September 2009, 大连海事出版社, pages: 265 - 266 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109910790A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-06-21 | 同济大学 | 一种adas域控制器 |
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