基于泓格WinPAC的喷射降温系统方案

一、应用背景

　　“喷射技术”是以射流泵、喷射器、喷头为主体组成的各种喷射装置及流程系统。它们包括流体(液体、气体及散状固体)的输送和压缩，喷射真空、喷射制冷、喷射除氧、喷射推进、喷射混合及反应、喷射燃烧、喷灌、喷注、喷涂、射流曝气、射流切割、射流控制等装置及工艺流程。“喷射技术”是涉及液、气、固等多相流体的传能、传质及化学反应的新高技术学科。目前它己在我国国民经济各部门广泛应用，并逐步形成新兴产业。特别是在发水轮电机组降温系统中，智能水力喷射装置需求强劲。

　　二、应用需求

　　水轮发电机智能降温装置的基本构架图如下(图一)，该装置的电气自动化系统是整个系统的核心部件之一，用于关键数据采集和控制策略的实施，是整个装置智能化的关键。该系统的最大的挑战是需要实现系统自学习功能，就是整个装置需要自动化系统可自动根据环境的特点自动调整控制策略,并找到最佳控制策略。这就要求自动化系统除了能进行传统的数据采集和控制外,还必须具备基于模糊算法的智能建模能力。
 

　　该自动化系统的除实现系统自学习功能外，还有三大挑战：

　　1、实现主控制器的控制冗余，建立双控制器冗余系统，保障系统不间断工作;

　　2、将步进电机驱动整合到传统的I/O控制系统中去，实现高效的电机控制功能;

　　3、控制系统工作在高温、高湿环境，需要各部件具备良好的环境适应能力。

　　

三、泓格解决方案

 

　　1、硬件解决方案

　　

 

　　控制平台采用泓格科技W-8331 WinPAC控制器，可处理更复杂任务，可实现主控单元及I/O冗余，其特点如下：

　　ü 提供32位CPU、64M SDRAM和1G CF卡，可处理复杂业务

　　ü 采用Windows CE.net操作系统，提供多线程处理能力

　　ü 支持eVC++编程，帮用户实现复杂的模糊控制程序设计

　　ü 提供多种通信方式满足用户实现冗余功能的需要

　　ü 更强的宽温工作能力，满足各种工况的高效工作

　　ü 内置RTC和双看门狗保证系统稳定

　　在系统中W-8331搭配I-87017RC和I-87057实现模拟量采集和开关量输出的功能。

　　2、集成解决方案

　　智能型水轮发电机组喷射降温系统的基本控制系统架构如图二。系统将模拟信号处理、数字信号处理、步进电气控制集成在一个控制系统中，大大简化了系统设计和系统实施所需工作。泓格还为用户提供了丰富的开发函数，让传统的IT开发人员很快就掌握了自动化系统开发的特点，并可以让开发人员专注与应用开发，而不用过多的考虑硬件实现的过程。正是这种有效的结合，让开发人员在段时间内基于泓格PAC产品开发出了创新的控制系统，实现了传统自动化行业少见的基于模糊控制的智能建模功能，为系统开发人员赢得了声誉，并获得了用户的高度赞赏。

　　

 

　　3、低成本冗余控制方案

　　水轮发电机组的降温工作是一个不可间断的工作，这就要求喷射降温系统必须保持连续的工作状态。为实现这个要求，开发人员利用两台W-8331控制器进行双机冗余配置，保障了喷射降温系统的连续可靠工作。系统冗余控制架构如图三：

　　1、两台W-8331控制器搭配同样的I/O模块和同样的步进电机驱动系统。两台W-8331控制器都通过网络连接到监控服务器，其中一台作为主控制器，另外一台作为备用控制器;

　　2、两台W-8331控制器通过RS-485接口进行连接，主控制器将实时的运行状态和各种参数通过RS-485口写入到备用的W-8331控制器的内部数据库中;

　　3、当主控制器发生故障或着需要进行维护时，备用控制器可自动进入工作状态，并记录实时的状态数据和参数。当主控制器恢复工作时，备用控制器会先刷新主控器上的数据和参数，再启动主控制器进入工作状态。

　　

 

　　四、系统带来的效益

　　因为泓格PAC系统的开放性和易用性特点，计算机专业出身的用户仅用短短4周就完成了系统开发，并且通过2台W-8331控制器在不添加其它控制设备的情况下完成了冗余系统的设计，让系统的稳定性和可靠性得到了极大的提升，更重要的是用户只花费了不到传统解决方案一半的硬件投入。目前系统正稳定的运行在国外水电站中，为水轮发电机提供降温服务。