GE 智能平台 三重化冗余系统 (GMR) 在电力工业汽机保护中应用
ETS即汽轮机危急跳闸(遮断)系统,是汽轮发电机组必不可少的设备。它接受来自TSI系统或汽轮发电机组其它系统来的报警或停机信号,进行逻辑处理,输出报警信号和汽轮机遮断信号。为了使用方便,运行可靠,版GE Fanuc公司提供了三重冗余PLC系统(或者叫GMR系统)进行逻辑处理。当任一台故障时,PLC发出本机故障报警信号,并自动切断其停机逻辑输出,而剩下的PLC仍能正常工作。该三冗余系统由三台PLC主机、Genius总线、2个输入子系统和2个H型输出子系统组成,它们之间通过三条Genius总线连接,如下图所示。
图0-1-1 系统简图
主机的CPU选用了GE Fanuc公司的90-70系列的IC697CPM790控制器,它有4096点表决开关量(I/O)和1024点表决模拟量的处理能力。电源模块选用240VAC/100W的IC697PWR711,以上两种模块每个机箱各配置一块。总线控制模块每个机箱配置三块,以完成三条总线的连接。在一个GMR系统中,最多可以挂接32个站(0~31),三台主机占据三个最高的站号,PLC A为31号;PLC B为30号;PLC C为29号。三条总线(α、β、X)的起始点在PLC A的总线控制器上,终点在该总线所挂的最后一块输出模块上。
输入子系统有两组。每组由三块32点I/O源模块组成,能接收32点开关量的输入。三块板件分别连在三条总线上,实现输入信号的表决和数据交换。所有的输入点均选用表决特性,单输入信号分别连至同组的三块I/O卡件的同一输入点号,三重化信号中的每一个信号与单输入信号的连法相同,但三个信号占据不同的输入点号。输入信号的三重化表决在PLC中进行,每台PLC从三条总线获取输入信号的状态进行三取二表决,然后将表决结果送至相应的应用程序运算,最后将运算结果送到输出模块中表决。如果一个信号在设定的滤波时间后还与其它两个信号有差异,PLC将自动生成故障信息并放入I/O故障表中,表征I/O故障的状态位置位,状态位可以在应用程序中用作报警,以提醒用户及时检查处理。当故障发生一天(1440分钟)后还未被处理时,PLC就认为该点已坏并停掉此点(I/O Shutdown),以达安全目的。
输出子系统有两组,每组32点。两块源模块(Source)和两块漏模块(Sink)形成一组输出。两组输出均采用“H”型结构,见上图所示。在与总线连接时,一块源模块和一块漏模块挂在同一总线上,另一块源模块和一块漏模块分别挂在剩余的两条总线上,只要有两条总线正常,输出子系统就能正常工作。所有输出模块都设有自动测试功能,以检测诸如短路、断路和开关功能丧失等故障,自动测试的周期可以设定,一般是设置为1440分钟(一天),用户也能通过强制控制位的状态来启动自测试功能,自测试功能由任意一台PLC发出均可进行,检测结果放在I/O故障表中。
I/O模块和PLC之间的信息、数据交换由三条Genius总线完成,三条总线通常分别定义为α、β和X。α、β总线既要完成PLC之间的同步,又要完成I/O数据交换,而X总线只完成I/O数据的交换,三条总线的起点在站号最高(31)的PLC A的总线控制模块上,总线所用的电缆为Beldon 9182。以α总线为例,该总线的起点在PLC A的第一块总线控制模块的输出端上,它通过电缆连到PLC B的第一块总线控制模块的输入端,接着该模块的输出端连至PLC C的第一块总线控制模块的输入端,最后该模块的输出端依次连到第一组输入、第二组输入、第一组输出、第二组输出(连接方法均为前模块的总线输出端连至后一模块的总线输入端),这样便完成了α总线的连接,β和X总线的连接也与之相似。为了保证总线的传输距离和好的抗干扰能力,在每条总线的起点和终点需并接一个150Ω的电阻。三条总线连接完毕后,一个完整的GMR系统就形成了。