冗余plc系统在高压换流阀水冷控制系统中的应用
西门子S7-400冗余系统在火电厂水区域控制系统中的设计与运用
1 系统简介该系统采用Siemens公司的S7-400冗余系列P LC 作下位机,上位机采用GE 公司生产的iFIX5.1软件;控制站同远程I/O站之间采用Profibus-DP冗余网络,PLC同上位机之间采用冗余以太网通讯。
本工程水区域系统,包括以下几个部分。
(1)工业废水集中处理系统。
(2)汽水取样系统。
(3)化学加药系统。
(4)循环水加药系统。
(5)含油废水系统。
(6)机组排水槽系统。
(7)除盐水系统。
1.1硬件配置及网络结构系统采用分散控制,集中监控(DCS控制),设置一套S7-400冗余控制器,作为水系统的主控制站,根据工艺布置设置3个远程I/O站,分别为汽水取样系统、化学加药系统、机组排水槽系统。
主站和各远程I/O站通过Profibus冗余总线进行通讯。
采用IM 153-2接口模块实现冗余网络通讯。
控制系统配置2台操作员站,其中1台工程师站。
两台操作员站配置双1000Mbps 以太网网卡（图1）。
1.2上位机HMI 软件上位机软件采用GE公司的iFIX 5.1,iF IX 是全球最领先的H MI /SC A DA 自动化监控组态软件。
工程师站安装加强型iFIX软件(iFIX Plus SCADA Pak Unlimited Developer Ver 5.1 Chinese),可实现数据采集,人机界面维护、历史数据调用及查询、趋势图显示、报表等众多功能。
操作员站安装客户端iFIX软件(iFIX iClient Runtime Ver 5.1 Chinese),以客户端服务器模式(C/S结构)访问工程师站数据库,并且在画面显示实时数据,趋势图显示、报表及各种操作和设定。
通过在上位机iF IX 上安装西门子的S7A驱动程序,可以实现与下位机PLC的数据通讯并可实现同西门子PLC的网络冗余切换。
2 基本原理化学加药系统主要作用是:为防止热力系统的二氧化碳腐蚀及维持碱性水工况,对机组给水加氨处理;为防止热力系统氧腐蚀,对机组给水采用加联氨处理;为防止锅炉受热面沉积水垢及提高炉水P H 值,炉水采用低磷酸盐处理。
PLC控制系统在高压水站中的应用
三菱PLC控制的高压水在H型钢厂除鳞系统的设计金宪军首钢长治钢铁有限公司H型钢厂山西长治 046031摘要：介绍了H型钢厂高压水除鳞设备的结构组成及除鳞原理，PLC控制系统的硬件构成及软件编程，系统的功能及特点。
阐述了PLC控制在高压水除磷系统中的应用。
为有效除去炉生氧化铁皮，提高型材表面质量具有深远的意义。
【关键词】：高压水；除鳞系统；变频器；可编程控制器1 概述1.1 引言随着我国经济的不断发展，社会高度信息化、智能化、自动化程度的加快，可编程控制器PLC已被广泛地应用到各个领域。
尤其在钢铁行业，钢材的生产在国民经济中占有重要地位，各个国家都在不断地提高钢材的产量和质量。
就钢坯的质量来讲，由于钢坯加热出炉后，在其表面形成一层氧化铁皮，严重影响了钢坯的轧制质量，因此在钢坯轧制前清除氧化铁皮，且不使钢坯温度下降太多，保证钢坯的轧制质量，成为生产中的难题。
我厂是年产60万吨的H型钢厂，整条生产线实现了电气自动化。
其工艺流程：加热炉→除鳞机→开坯机→串列轧机→热锯→冷床→矫直机→编组→冷锯—堆垛→打包与收集。
其中除鳞设备由长沙高压水泵厂提供，自动控制系统由我厂自主设计，可编程控制器采用三菱PLC，该系统运行良好，工作可靠，满足生产要求。
1.2 除鳞系统的硬件组成及工艺流程本系统使用的是高压泵＋水气蓄能器系统，系统具有压力稳定，节能；操作方便，维护简单等特点。
主要由低压供水、高压供水、罐区、除鳞箱系统组成。
其中：低压供水包括自反冲过滤器、水箱、管道泵、手动过滤器、进水闸阀、管道泵切换蝶阀、高压泵切换蝶阀等。
高压供水包括高压泵、水帘泵、高压单向截止阀、除鳞阀、安全关断阀、水闸阀等。
罐区包括水气罐、充气阀、空压机、水闸阀等，除鳞箱包括除鳞箱、前后导卫、喷鳞环、破鳞环、除鳞喷嘴等零部件。
各系统的工艺流程如下图所示：低压供水流程：浊环水→自反冲过滤器→水箱→管道泵→手动过滤器→高压泵高压供水系统：分喷鳞环供水和破鳞环供水喷鳞环供水流程：低压水→高压单向截止阀→除鳞阀→除鳞箱→喷鳞环高压泵→高压单向截止阀→安全关断阀→←水闸阀→←水气罐破鳞环供水流程：水帘泵→除鳞箱→破鳞环罐区系统流程：水气罐←充气罐←空压机←空气安全关断阀←高压单向截止阀←高压泵←管道泵←水其中本系统由3台55KW的高压泵，1台 15KW的水帘泵，2台管道泵和2台22KW空压机组成。
水务公司PLC系统控制站冗余热备改造技术
２ ． ２互为热备的控制器具 有独特 的工作特性
（ １ ） 能够确保数 据的实时化传输 及两个Ｃ Ｐ Ｕ 程序之 间
的一 致 性 。
（ ２ ）在任 何一个扫描周期 中系统都 会 自动对信息数据 进行传输 ，以此来确保两个 Ｃ Ｐ Ｕ 之间保持同步 的工作状态。 （ ３）切换 完成 的最长时 间是两个扫描周期 。 （ ４）在控 制程 序变化时 ，控制器 能够 自动启动新程序
采用的Ｐ Ｌ Ｃ 系统为单 Ｃ Ｐ Ｕ 型， 远程 Ｉ ／ ０ 通信站使用 的是单 网拓 盘 ，信 息 由程序 自动传 输 ，不需 要依靠 单独 的冗 余软件选 扑结构 ，这种类 型 的控制 系统 已经难 以满足现 阶段 的净水
技术 ，且无法确保 Ｐ Ｌ Ｃ 控 制系统 的安全性 和稳定性 ，当Ｃ Ｐ Ｕ 发 生故 障时 ，必定会 直接 导致水 务公 司的供水 工作无 法正 常进行 ，从 而造成各 方面 的负面 影响 。基于上 述原 因 ，我 们迫切需要 在原有基础上对水务公 司的Ｐ Ｌ Ｃ 控 制系统进行全
参考文献 『 １ １ 贺禹 ． Ｐ Ｌ Ｃ控 制 系统与现场总线技 术结合的通信技术研究 在对 Ｐ ａ ｒ ａ Ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ 与仪器仪表 ，２ ０ １ ５（ ９ ）：８ ４ － ８ ６ ． Ｐ Ｌ Ｃ 的组 网通信 。 『 ２ ］ 周 纯杰，江建华 ，徐 邦荃 ，等 ． 基 于 Ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 协议 的 Ｐ Ｌ Ｃ
广 州发展新 塘水 务有 限公司 于２ ０ ０ ５ 年 正式投 产成立 ， 其水务 公司 的 自动化 系统 以及相 关检测 仪表设 备先后 共经
历了６ 年以上 的试运 行。在原本 的设计方案 中 ，水务公 司所
S7-400软件冗余在水处理自动控制系统中的应用
S7-400软件冗余在水处理自动控制系统中的应用[摘要]基于PLC的过程控制，使用软件冗余控制系统，双CPU通过以太网进行数据交换通讯，检查数据通讯及远程IO通讯，系统运行过程中出现故障可及时切换CPU。
应用表明，人机界面的以太网通讯和数据交换通讯可同时进行，实现CPU的自动切换，保证系统可靠运行。
[关键词]软件冗余；自动控制；水处理1引言改革开放以来，我国引进了国际上较为先进的自动化控制理念和技术，经过10多年的努力，以PLC构成的监控系统已成为自动化的主流。
采用以PLC为核心的工艺过程自动监控系统，对所有泵、阀和排水设备实现编程控制，根据工艺要求可以实时控制高、低压水泵、阀门、冷却塔风机等设备的连锁动作，使水的流量、压力、温度满足工业用水要求，以达到自动控制水处理过程的目的。
2系统描述本系统的UPS电源柜和PLC控制柜安装于循环泵站操作员室内，使用两台工业计算机做画面监控；该系统主要由以下几个工艺流程组成：净环水系统、浊环水系统、10kV高压泵组、软水站、过滤间等。
由于该水系统为炼钢系统中重要的辅助设备，主要用于炼钢系统的设备冷却，其冷却效果的好坏将直接影响炼钢质量，况且该大型水系统需要保证3个炉子的正常生产，虽然工艺简单，其中每个系统的工艺流程原理几乎相同，但其安全保护的作用十分重要，稍有设备故障随时可能导致炼钢系统停产，因此。
该水处理的控制系统运用了双CPU的软件冗余控制。
3系统硬件3.1PLC控制系统根据系统工作需要，PLC采用西门子S7-400系列可编程控制器来构建控制系统，选用两块416-2DP的CPU，通过编程的方式，主工作站和备用工作站通过以太网模块进行数据信息的传递，实现双机热备冗余系统；运用CPU上的DP 接口连接23个ET200M远程I/O站，控制器与ET200M的通讯方式采用Profibus-DP冗余网连接，ET200M中选用IM153-2接口模块，其中1#-4#远程机架连接的I/O为模拟信号和设备控制信号点，5#-23#为现场安装的操作箱；现场需要控制的设备数量为90多台，数量大，使用Profibus-DP的方式连接现场的操作箱，不仅使施工和调试工作量减少，而且有利于今后的维护和检修。
冗余设计在PLC控制系统中的应用
机床 电器 ２０ ． ０７３
计 算机 ・ Ｌ Ｐ Ｃ应 用——冗余设计 在 Ｐ Ｃ控制 系统 中的应用 Ｌ
冗余 设 计在 Ｐ Ｃ控 制 系统 中 的应 用 Ｌ
赵 中敏 （ 淮海 工学 院东 港学 院 ，２ ０ ９ ２ ２６ ）
摘要 ： 在实施工业生产 自动化的过程 中， 容错 技术 是一种满足连续生产要求 ， 高控 制系统可 靠性和可用 性的有 提 效 手段 。本文 以容错技术 中的关键设计 技术——冗余 设计在 Ｐ Ｃ控制系统 中的应用为例 ， Ｌ 简单介 绍 了几种冗 余控制 的类 型和实现方式 ， 并对 Ｐ Ｃ控 制系统中常有 的处理器冗余 、 Ｌ 通信冗 余 、 ０冗 余和 电源冗余等类 型的冗余 ， Ｉ ／ 从原 理 、 实现方式等方 面进行 了分 析和 比较 。 关键词 ：Ｌ Ｐ Ｃ系统 ； 可靠性 ； 容错技术 ； 冗余设 计
１ 容错技术
容错技术能够 自动 、 时 地监 测并 诊断 出系统 的 适 故障 ， 然后 采取相应 的故障控制或 处理方法 ， 自动修 复
０ 引言
Ｐ Ｃ系统要正常地 发挥 其功能 ， Ｌ 首先必 须稳定 、 可 靠地 工作 。可靠 性是 系 统和 产 品 的主要属 性 之一 ， 是 考虑 到时间因素 的产 品质量 ， 于提高系统 的有效性 、 对
的 固有故 障 ， 如元器 件生产过程 中造成 的故障 ， 对其 需 拆卸、 更换 、 或改正 ； 类故障是后 天 的永 久性 、 另一 瞬间
ＺＨＡ０ ｏ ｇ ｍｉ Ｚｈ ｎ — ｎ
（ ｏｇ ａｇＣ ｌ ｇ ，Ｈ ａ ａ ｓ ｔｔ ｏ ｅｈ ｏｏｙ ２ ２ ６ ） Ｄ ｎ ｇｎ ｏ ｅｅ ｕ ｉ ｉ ｎｔｕｅ ｆ ｃ ｎ ｌ ， ２ ０ ９ ｌ ｈ Ｉ ｉ Ｔ ｇ
西门子冗余PLC系统在高炉中的应用
西门子冗余PLC系统在高炉中的应用摘要：本文以具体实例讲解了西门子冗余PLC系统在高炉中的应用，讲述了西门子冗余PLC的系统构成、特性、软硬件组态、故障处理等，同时详细叙述了高炉的数据通讯和故障处理过程。
关键词：冗余PLC；高炉；软硬件组态该高炉工程包括两套独立的高炉系统、热风炉系统、布袋除尘系统各以及共用的原料运输、综合水泵房等。
控制系统采用西门子冗余S7-400H PLC系统，整个系统通过光纤将PLC、操作站、交换机、适配器等串联起一个大的控制环网，各系统之间相互配合，实现高炉的生产工艺控制。
1.冗余PLC系统简介S7-400H是容错式可编程控制器，是西门子最新一代的具有容错技术的PLC。
使用容错式S7-400H可编程控制器时，其用户程序设计和模块的使用方法的各种规则与标准型S7-400 系统的规则一致。
1.1 冗余PLC构成一套S7-400H PLC包括1个安装机架、2个电源模板、2 个容错CPU 、4个同步化子模板、2根光缆等组件构成。
1.1.1中央处理单元：S7-400H 的核心是两个中央处理单元CPU 。
须将同步化子模板插到CPU 内，对其进行设置，并决定机架的号码，我们常常把机架0中的CPU 定义为CPU0，机架1中的CPU定义为CPU1；使用CPU后面板上的选择器开关来设置机架号。
开关有两个位置：1（上）和0（下），给一个CPU 分配机架号0，给另一个CPU分配机架号1。
两个CPU的缺省设置都是机架号0。
1.1.2 S7-400H 的安装机架：使用UR2-H机架安装S7-400H，此机架可以安装2个独立的子系统，每个系统含有9个插槽，适合安装到19 英寸宽的机柜中。
1.1.3电源：可以从S7-400 标准系列单元中选择电源模板，S7-400H系统中的每个子系统都需要一个电源模板。
电源模板的额定输入电压可以是24V DC ，也可以是120/230V AC ，输出电流常为10A和20A。
800kV奉贤换流站阀水冷系统PLC改造方案的评估
800kV奉贤换流站阀水冷系统PLC改造方案的评估余祖奎;盛戈皞【摘要】直流系统的稳定、可靠运行离不开阀水冷系统,外冷水系统的日常运行对直流换流设备的安全起着举足轻重的作用,而其运行的控制核心可编程逻辑控制器(PLC),无疑对整个直流系统的安全和稳定运行起着至关重要的作用.自2012年以来,奉贤换流站水冷、空调系统屡次发生PLC死机现象,严重威胁了800 kV特高压复奉直流系统的安全和稳定运行.介绍了水冷控制系统的工作原理、处理流程以及PLC控制系统的运行状况,提出了在对PLC进行国产化改造时要考虑的一些问题,并通过对国产小型PLC控制模式、中型PLC控制模式、分布式控制模式的方案比较和评估,认为国产PLC技术日趋成熟,处理能力日益增强,其性能优良、价格便宜、售后服务好而且有备品备件.建议特高压奉贤换流站水冷系统实施PLC国产化改造后,要加强生产运行中的维护和生产环境建设.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2013(034)003【总页数】5页(P239-243)【关键词】特高压换流站;阀水冷系统;可编程逻辑控制器;国产化改造;叠装式接线【作者】余祖奎;盛戈皞【作者单位】上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM571.6+10 引言1954年世界上第一个工业性直流输电工程（果特兰岛直流工程）在瑞典投入运行［1］，到21世纪中国直流输电技术的广泛发展和应用，直流输电由于其自身的优势扮演着越来越重要的角色。
电压等级越来越高，输电容量越来越大。
特高压复龙—奉贤（向家坝—上海）输电容量达到640 MW，±800kV，其安全稳定运行对电网的影响无疑是巨大的［2］。
超高压和特高压直流换流站中，水冷系统都是必不可少的重要组成部分，水冷系统分为内冷水和外冷水。
内冷水在封闭的管道中循环运行，带走换流阀换流中产生的巨大热量；外冷水对内冷水管道进行喷淋降温，以保证内冷水的温升在需求的范围内，从而保证换流阀能够安全运行［3］。
PLC和变频器在冷却水循环系统改造中的应用
PLC和变频器在冷却水循环系统改造中的应用作者：张建刚来源：《数字技术与应用》2014年第03期摘要：本文主要讲述PLC与变频器在某厂冷却水循环系统改造中的应用。
PLC实时监测冷热水池温度和热水池液位，根据一定的控制策略和算法控制变频器。
变频器输出频率值对水泵转速进行实时控制，实现自动控制冷却水循环水泵的转速和启停。
改造后的系统效率高、节能效果好，具有良好的经济效益和社会效益。
关键词：PLC 变频器冷却水循环系统节能中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）03-0014-02随着现代工业技术的发展，在生产运行过程中对自动化程度要求越来越高。
PLC （Programmable Logic Controller），即可编程控制器因其可靠性高、逻辑功能强、方便上位计算机进行通信控制、能适应工业条件下恶劣的工作环境，在现代工业自动化控制领域的应用越来越广泛。
目前在许多冷却水循环控制系统中还是采用人工控制循环水泵的启停及转速，不仅增加了人工成本，也容易由于人为原因带来各种不安全因素。
交流变频控制技术是指利用变频器改变交流电频率，以此控制交流电机的转速。
交流变频技术是一种综合性技术，它涉及强弱电混合、机电一体化等关键技术，近几十年发展迅速，应用范围越来越广泛。
用交流变频技术控制水泵电机，既能实现根据需要对水泵流量和输出压力的灵活精确控制，实现节能；也能实现超大功率水泵的软启动，减小对水泵电机的冲击，延长其寿命。
随着能源短缺日益严重，交流变频技术在我国工业领域的应用将越来越广泛。
1 冷却水循环系统工况分析冷却水循环系统主要为各个单位提供冷却用水，并将升温后的冷却水进行冷却，实现冷却水的循环再利用。
其基本结构如图1所示。
冷却水经功率为75kW的冷水泵输送给各个用水单位，在各单位升温后的废水汇集到热水池中；热水池中的废水经功率为45kW的热水泵送到冷却塔中进行冷却。
经冷却后的低温冷却水，汇集到冷水池，重新进入冷却水循环中。
西门子PLC冗余系统在电厂中的应用
下载时间：2010年11月9日
（３）软件编程 整个系统所需的软件均为西门子软件： ＷＩＮＣＣ Ｖ５．０（上位编程）、ＳＴＥＰ７ Ｖ５．１＋ＳＰ６（下位 编程）、Ｓ７ Ｈ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｖ５．２＋ｓＰ２（Ｈ硬件组态）、ＳＩ． ＭＡＴＩＣ ＮＥＴ Ｖ６．０＋ＳＰ４（网络冗余组态）。由于Ｉ／Ｏ 点较多，控制设备缤纷复杂，所以编程时需要认真 筹划，使程序结构洁清晰。实际编程中最好先构 建一个树形程序桔构，并建立完善的符号表，这对 调试非常有好处。编程时少用Ｍ区，多用ＤＢ块 并加注释，这样可以使变量存储地址清晰不易混 淆；多构建有通用功能的ＦＣ块，如模拟量处理功 能块、ＰＩＤ功能块、泵类控制功能块等，编程时减 少重复劳动，提高工作效率；重要数据的存储，可 以在下位ＣＰＵ中开一个足够大的共享数据块来 保存，以免数据意外丢失。还要充分利用ＡＳ４１４Ｈ 中的ＯＢ３２、ＯＢ３３、ＯＢ３４、ＯＢ３５等组织块，缩短程序 循环时间，同时使程序结构清晰，一目了然。
通过实施本项目，更加充分认识到了西门子 ＰＬＣ（ＡＳ４１４Ｈ）的便捷性和优越性，硬件的模块化 使安装、接线、维护变得轻松快洁。ＡＳ４１４Ｈ的容 错眭和模件的热插拔功能尤为突出，在系统运行 之初，因电缆原因造成ＤＩ模件窜入强电烧毁而将 其拔下时，ＣＰＵ照常运行，备件到达到带电插上， 丝毫没有影响系统运行。这在普通ＰＬＣ控制系 统中是难以想象的。还有冗余ＣＰＵ间的数据同 步和自动切换功能，都是当前领先的自动化技术。 但也存在一些问题，比如Ｉ／Ｏ符号表的汉字注释 过程中，一但超过３０个左右时，就出现乱码、Ｉ／Ｏ 地址丢失等情况；时间继电器则过少，在本项目中 我不得不用计数器搭建时间继电器，给编程工作 带来不便；还有ＤＩ模块的输入端加普通保险起不 到隔离强电的作用，这是在以后的工程设计、安装 中需要特别注意的，本项目中用普通保险串联压 敏电阻接地隔离强电，试验效果和使用效果都非 常好。
S7-200 PLC在冷却水系统中的应用
S7-200 PLC在冷却水系统中的应用摘要：随着国内电子设备及医药行业的发展，越来越多的生产企业在生产车间内设置中央空调系统，因为采用将升温冷水流经过冷却塔冷却降温，再通过泵送回生产设备再次使用，冷水用量大大降低，循环水冷却系统而也因此成为暖通系统中不可缺少的部分。
本文介绍了西门子S7-200 PLC在工业冷却水系统中的应用，着重介绍了冷却水变频控制的原理，使用方法以及PLC编程，通过程序控制使系统安全、可靠、节能的运行。
关键词：S7-200PLC；冷却水系统；变频控制；节能一、项目简介杭州市某药业集团有限公司是国家大型骨干制药工业企业，为全国医药50强之一。
公司以原料药为基础、制剂药为重点，开发高科技、高附加值的产品，常年生产多种医药原料和四大类药物制剂，即抗心血管类、抗肿瘤类、消化道类、多维元素类。
公司被杭州市政府有关部门确定为高效化学原料及各类新型制剂的研究和生产基地的高新技术企业。
最近，世界500强企业、全球著名制药公司法国某集团公司与该公司合资在滨江建厂。
由于产能及生产需求，该厂房设计一套Honeywell DDC控制系统用于控制生产厂房内温度、湿度及风压，同时单独设计一套冷却水系统，该系统与暖通控制系统不实现互联，但其对冷却水温度的控制精度直接影响到暖通控制系统。
本文要介绍的就是在冷却水系统中S7-200的应用。
二、系统结构、主要控制对象及工艺过程如下图所示，系统由一台冷冻机、4台冷却塔风机及3台冷却水泵组成。
系统启动后，控制系统通过变频器启动1#冷却水泵，同时调节变频器频率，使单位时间内流经冷却塔的水量增多，进而达到降低冷却水水温的目的。
与此同时，冷却塔风扇根据冷却水的回水温度控制冷却塔风扇开启数量。
当冷却水回水温度高于28℃时，开启第一台冷却塔风机；当冷却水回水温度高于29℃时，开启第二台冷却塔风机；以此类推，当回水温度高于30℃时，开启第三台冷却塔风机；当回水温度高于31℃时，开启第四台冷却塔风机；与此同时，冷却塔风扇根据冷却水的回水温度控制冷却塔风扇开启数量。
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冗余PLC系统在高压换流阀水冷控制系统中的应用
冗余PLC系统在高压换流阀水冷控制系统中的应用
摘要：作为直流输电工程的核心设备，高压换流阀的可靠运行至关重要。
因此换流阀水冷系统对可靠性的要求也极高。
本文从换流阀水冷系统电气控制方面入手，介绍冗余PLC控制系统。
从控制系统的整体配置到局部安排，从硬件连接方式到软件处理方法，对冗余PLC系统进行了说明，阐述了系统的容错能力的提高，从而更高程度上保证了水冷系统的可靠性。
关键词：换流阀水冷系统；冗余；PLC；容错
Abstract：As the core ofHVDC transmission system，it is essentially important to ensure safe and reliable operation of HVDC converter. The article describes a redundant PLC system applied in valve-cooling equipment, based on the automatic control’s point of view. It is e xplained how to improve the fault-tolerant capability by the introduction of not only the whole and local layout but also the solution of hardware and software. Thereby the reliability of the whole valve-cooling equipment is strengthened on a higher platform.
Keyword：HV valve water-cooling system，redundant，PLC，fault-tolerant
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
引言
换流阀通过依次将三相交流电压连接到直流端得到期望的直流
电压和实现对功率的控制，是实现交直流电能互相转换的设备单元，是直流输电工程的核心设备。
由于输电系统对可靠性的有着极高的要求，所以对换流阀的可靠运行也有着极高的要求。
换流阀水冷系统是一个闭环的循环系统，在主循环泵驱动下，冷却水沿管路以恒定的流速通过换流阀及散热器，带出热量，为换流阀提供安全运行条件。
作为换流阀的辅助系统，换流阀水冷系统的安全
可靠性是换流阀系统安全可靠性的一个重要环节。
工艺流程图如图1：
图1 水冷系统工艺流程图
Fig1 flowchart of valve-cooling system
冗余配置方式在很多对可靠性要求高的系统中有应用。
本质上说，冗余的根本目的在于容错，即通过提高容错能力来达到降低故障率的目的。
具体到水冷电气控制系统，电气设备故障在一定的范围内，系统仍能正常工作，保证水冷系统的运行。
本文从冗余的角度，关注提高水冷系统的容错能力的方式方法，最大程度上减少电气故障引起的设备停机。
控制系统采用冗余的PLC 系统，以下从系统整体配置到局部安排，从硬件连接方式及软件处理方法来具体说明。
2 PLC控制系统结构
图2PLC控制系统结构图
Fig2 Structure image of redundant PLC system
如控制系统结构图所示，PLC核心部分CPU采用西门子S7-400H 模块。
正常情况下，两模块“以一主一从”方式运行，通过同步光纤保证两模块运行的程序同步。
若任何一个CPU发生停机故障，系统会无扰动地切换到单一CPU运行方式，保证控制程序仍然正常执行，水冷系统不受到影响。
但是，若水冷控制系统仅采用CPU冗余，还不足以满足可靠性的要求。
本系统中，将输入输出模块，与上位机进行通讯的模块，及触摸屏都采用冗余的方式。
其中，冗余输入输出模块之间为“或”的关系，对应的地址为唯一的：取低地址；冗余通讯模块的通讯内容完全一致；两触摸屏的操作及显示内容也是相同的。
另外，PLC系统模块全部采用直流24V供电，两电源通过二极管并联一起，实现了PLC电源的冗余。
这样，整个控制系统可以看为两个完全相互冗余的PLC系统组
成，系统内的单一故障不会导致系统故障。
3 冗余输入输出通道的连接方式
控制系统通过输入输出通道，采集外界信息，经过处理，对外输出控制信号。
由于本PLC系统输入输出通道是冗余的，故通道与外围设备的对应关系是“二对一”的。
数字输入通道接线方式，如图所示，一个开关状态量分别接入了两个相互冗余的DI通道。
两模块的输入状态一致。
图3DI 通道接线原理图
Fig3 connection diagram of redundant DI channel
数字输出通道接线方式，如图所示，两冗余的DO通道并联接到一个输出继电器线圈。
图4DO通道接线原理图
Fig4 connection diagram of redundant DO channel
模拟量输入通道接线方式，如图所示，现场测量仪表采用电流信号，经电阻器转化为电压信号，AI输入模块采用电压方式采集信号，两冗余模块并联连接。
采集信号一致。
图5AI通道接线原理图
Fig4 connection diagram of redundant AI channel
模拟量输出通道接线方式，如图所示，模拟输出通道采用电流信号，两通道用二极管并联一起，实现电流信号的叠加。
正常运行时，两通道各承担一半的输出电流，合成总的输出电流。
如有单通道故障，无输出，则另一通道自动承担全部的输出电流。
图6AO通道接线原理图
Fig6 connection diagram of redundant AO channel
采用以上连接方式，输入输出通道的单一故障，不会影响系统的输入输出功能。
并且选取相应的程序块，系统可以检测到故障设备，提示报警。
冗余元件允许在线更换，系统实现了输入输出通道的冗余及容错运行。
4 冗余系统软件编程方面的工作
西门子S7 400H系统具有完善的软件系统，通过设置和程序块选取，可以实现冗余系统运行，故障情况下的处理，及故障点的检测。
本文关注针对水冷系统的软件方面采取的做法。
首先，由于水冷系统对可靠性要求高，但对实时性相对要求地很多，所以在系统程序中对输入量进行了滤波处理，加长了信号确认的时间。
这样避免了外界干扰引起的信号抖动，防止系统误动作和误报警。
其次，如系统工艺流程图所示，水冷系统有两台主泵轮流工作，为循环冷却水提供动力。
控制程序须保证一台主泵工作。
正常情况下，每168小时主泵切换一次。
单台泵故障情况下，正常泵投入运行。
而且在泵切换的过程中，为减小冷却水流量波动，程序尽量减少切换时间。
另外，换流阀水冷系统检测仪表采用冗余的安装方式，以达到对系统高可靠性的要求。
但与之相应的能够体现出冗余功能的测量值异常判断方法，还不够完善。
主要体现在：只对单一测量点的单一测量量的冗余值进行判断，缺乏判断依据，无法确定故障仪表，容易造成误判，不能充分起到容错的作用。
如果采用三个冗余仪表的安装方式，可以解决以上问题，但会增加系统的成本。
本文认为：水冷系统作为整体，各位置的各种测量值之间存在着相互影响的关系。
任何一个测量的极端值会一定程度上体现到其它点及其它测量值。
因此，PLC系统测量值判断程序处理方法为：不仅把单一测量值超出正常范围作为判断异常的依据，需结合其它测量值作为参考。
如果其它测量值也存在异常则判断测量值异常，则判断系统存在故障，否则判断该测量仪表故障，提示运行人检查更换。
从而使程序适应了冗余仪表的功能，实现了仪表的容错。
5 结语
冗余PLC系统，提高了设备的容错能力。
而容错能力可以降低设备故障造成系统停机的概率。
本文从冗余PLC系统角度，探讨了提高可靠性的一种途径。
然而，从高压换流阀水冷系统对可靠性要求来看，可靠性完全可作为一个系统工程处理，还涉及到其它很多方面。
值得进行深入研究。
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