摘 要：安康水電廠1-4#機組監控于1999年4月至2002年2月相繼投入運行，采用 中國 水利水電 科學 研究院自動化所于二十世紀90年代初期設計開發的面向水電應用的H9000 V2.0分布開放 計算 機監控系統。監控系統在投入后，暴露了一些問題，嚴重影響機組穩定運行。
關鍵詞：電機組,監控系統,改造
針對這些問題檢修人員積極做了部分技術改造，但還是沒有從根本上得到解決。安康水電廠從2006年開始在廠內進行大規模環境治理、設備整治和整體升級改造，為實現 “無人值班”(少人值守)及爭創“一流水電廠”創造條件。同時H9000 V3.0在技術和實際應用中已經相當成熟，于是2008年1月，在4#機組大修中率先對其監控系統進行了升級改造，到5月底又相繼對其他三臺機組也實施了監控升級改造。
1 H9000 V2.0系統及其運行情況
H9000 V2.0系統計算機監控系統由兩臺主控機(上位機)和4套現地控制單元(1-4#機組LCU)組成。
現地控制單元(LCU)分別由一體化工控機、現地PLC控制單元、通訊模件、模入模件、開入模件、中斷模件、開出模件等模塊組成。
①工控機：上位機與現地控制單元PLC通過工控機進行通信，傳輸數據、指令，工控機若故障將使中央控制室失去對機組的運行監視和實時控制。
②獨立的雙冗余PLC：是LCU單元的核心，完成對監控對象的數據采集及數據預處理，通過工控機向上位機傳送實時數據信息，并自動服從上位機的命令和管理,按照預先設定的程序進行邏輯判斷，通過輸入輸出模塊完成對輔助設備的實時控制。
③模入、開入、中斷和開出模件主要完成機組運行參數、狀態的采集和輸出PLC控制指令，這些模件安裝在不同位置的機架背板上。④通訊模件用于PLC與安裝在不同機架上各模件的通訊。監控系統投運9年來，對機組安全運行造成重大影響的故障進行分析統計，工控機故障，如死機、硬盤損壞、風扇磨損或集塵引起散熱不良致使元件燒壞等占到60%左右。通訊元件故障(主要是光電轉換器)占到40%，其他模件雖然也有很多缺陷，但只是影響個別輔助設備運行，不會對機組整體安全構成威脅。在機組LCU配置圖中可以看出，上位機的兩套獨立的 網絡 總線和現地LCU雙冗余PLC都要通過工控機進行通信，這并不是完全意義上的硬件雙冗余互為備用的雙通道網絡。綜上，工控機是整個系統的瓶頸。
2 安康水電廠機組監控升級改造
H9000 V3.0系統于2001年研制開發成功，V3.0版與過去較大改進之處包括可編程控制器直接上以太網、提供監控系統WEB瀏覽功能、最新國際標準通訊規約庫及軟件包等，進一步提高了系統的可靠性和可維護性。
安康水電廠機組監控系統升級改造的主要內容是：在保留原來電站自動化控制系統框架結構的前提下，對電站自動化控制系統主控級工作站、服務器更換;應用軟件升級到目前最新版本，即H9000 V3.0。
①LCU取消工控機，增加以太網模塊、通訊控制器、觸摸屏、現地交換機，更換SOE模塊;②增加溫度RTD模塊及其機箱、電源等模塊。③PLC的編程軟件從DOS(MODSOFT2.6)升級到WINDOWS(CONCEPT2.6);④增設機械事故停機后備PLC。
下面分別就4F機組LCU升級改造項目進行介紹：
①LCU取消工控機，增加以太網模塊、通訊控制器、觸摸屏、現地交換機，更換SOE模塊。 工業 控制微機結構復雜，有機械旋轉部件，是影響LCU乃至監控系統可靠性的瓶頸，在安康水電廠監控系統應用證明也確實如此。H9000 V3.0在系統結構有較大改進，LCU采用了可編程控制器(NOE771 01)直接上以太網的方式，在控制主回路中取消了工控機。
工控機(配置有觸摸屏)僅作為現地的輔助控制人機聯系設備，相當于計算機顯示器的作用，系統正常運行時，工控機可以退出運行。由于控制主回路取消工控機，使上下位機通信更加流暢，設備狀態實時性更高，LCU的運行可靠性大幅度提高，維護工作變得更加簡單，為下一階段安康水電廠實現無人值班(少人值守)運行的要求創造了有利條件。
機組LCU在PLC控制上仍然沿用老版本，仍是A、B兩套在硬件上相互獨立、軟件相同的雙冗余PLC，正常運行期間一套PLC為“主站”，另一套為“熱備站”。不同的是每套PLC上增加了兩個以太網通訊模塊(NOE771 01)以代替原來工控機承擔的機組LCU與上位機的通信任務，通訊網絡(NOE 771 01)通過光口分別與100M冗余以太網A網、B網相連接。
改造后的機組LCU將通過4個通信通道與上位機相連接，每個通信模塊承擔的任務相同，正常運行期間只有一個以太網網絡模塊(NOE 771 01)處于工作狀態，其他三個處于熱備用狀態，從而徹底消除了原工控機給監控系統造成的瓶頸，使監控系統的控制可靠性得到進一步加強。真正實現了H9000系統硬件與軟件冗余體系，軟件總體設計采用無主設計的概念，認為系統整體出現故障的概率是零，系統永遠是可控的。
②增加溫度RTD模塊及其機箱、電源等模塊。在H9000 V2.0系統中機組溫度采集工作由溫度巡檢儀完成，溫度量通過工控機擴展串口接入上位機，而不進入PLC。 H9000 V3.0系統采用高性能的溫度量采集模塊(ARI030 10)取代溫度巡檢儀原先所承擔的采集機組各部溫度的任務，機組每個測溫電阻直接與測溫模塊的每個點一一對應，將溫度量模擬信號轉換為數字量再輸出至PLC，提高了溫度的實時性和可靠性。
這次升級改造同時對機組溫度保護跳閘邏輯條件也進行了修改。原溫度保護是推力、上導、水導軸承分別有兩塊瓦(其他瓦溫由溫度巡檢儀采集)與帶有電接點的常測溫度表相連接，當瓦溫達到動作定值后，電接點閉合啟動溫度保護使機組事故停機。改造后的溫度量進入進行PLC后，不再被單一用于溫度監視，還用于邏輯判斷，發出報警或事故停機信號。上導和水導溫度保護動作邏輯與此相同，只是溫度定值不同。每個溫度測點還附設有梯度閉鎖，防止溫度采集回路故障引起測量值突變，造成溫度保護誤動，從而整體提高了溫度保護的安全性和可靠性。
