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SVC控制系統(tǒng)構(gòu)成

SIMATIC-TDC控制器是SIEMENS公司近年來(lái)在SIMADYN-D的基礎(chǔ)上推出的新一代工業(yè)控制系統(tǒng)，目前，該控制系統(tǒng)已在大容量交-直流傳動(dòng)得到了一定的應(yīng)用，已成為SIEMENS公司在工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大型系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制的主推產(chǎn)品。與SIMADYN-D類(lèi)似，SIMATIC-TDC控制系統(tǒng)采用多CPU并行處理結(jié)構(gòu)，它的信號(hào)處理和算術(shù)運(yùn)算能力十分強(qiáng)大，處理器模板采用了64位RISC處理器，基本采樣時(shí)間達(dá)到了μs級(jí)。SIMATIC-TDC采用了自由組態(tài)、模塊化的設(shè)計(jì)思想，使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)便于擴(kuò)展。系統(tǒng)可以快速實(shí)現(xiàn)閉環(huán)和開(kāi)環(huán)控制，算術(shù)運(yùn)算以及系統(tǒng)監(jiān)視和信號(hào)通信等功能。SIMATIC-TDC擁有一套完整的模塊化的硬件和軟件設(shè)計(jì)思想模式，能夠保證硬件可以廣泛地滿足各種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。每個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立的插件板可以直接插入獨(dú)立的控制單元。SIMATIC-TDC尤其適用于相關(guān)聯(lián)的大動(dòng)力及高精度的控制系統(tǒng)，適合于不同的交流、直流調(diào)速系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)的控制和保護(hù)系統(tǒng)。

與SIMADYN-D比較起來(lái)，SIMATIC-TDC的性能更加卓越。與SIMADYN-D最大的區(qū)別是，SIMATIC-TDC采用了符合VMEbus標(biāo)準(zhǔn)的64位總線，總線速度大幅度提高，因此不再有L-bus和C-Bus的區(qū)別。SIMATIC-TDC系統(tǒng)采用STEP/CFC組態(tài)語(yǔ)言，計(jì)算機(jī)用戶界面十分的友好，易于操作和掌握，適合于從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的控制系統(tǒng)的要求。簡(jiǎn)單任務(wù)可以組態(tài)在一個(gè)功能包中，較復(fù)雜的任務(wù)則由幾個(gè)功能包共同來(lái)完成。對(duì)于復(fù)雜的功能，是由幾個(gè)過(guò)程處理器組合在一個(gè)SIMATIC-TDC控制單元中來(lái)完成。更高級(jí)的系統(tǒng)可由幾個(gè)SIMATIC-TDC控制單元組合在一起，通過(guò)通訊線連接交換數(shù)據(jù)而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

SIMATIC-TDC采用的是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(固定時(shí)隙25µs)，采樣速度很快(最短100µs)，其中A/D采樣轉(zhuǎn)換時(shí)間約為20µs，D/A轉(zhuǎn)換輸出時(shí)間為4µs，D/I和D/O延時(shí)時(shí)間均為100µs，測(cè)試證明完全滿足在0.5ms內(nèi)完成從采集、計(jì)算到控制信號(hào)輸出的要求。強(qiáng)大的循環(huán)處理，高達(dá)5種采樣時(shí)間(T1~T5)，能夠進(jìn)行處理周期性中斷(T0)和非周期性中斷(I1~I8八級(jí)中斷)任務(wù)。基于基本采樣時(shí)間T0，可以定義5種采樣時(shí)間的周期中斷任務(wù)(T1~T5)以處理不同實(shí)時(shí)性要求的任務(wù)，其中T1~T5與T0的關(guān)系是：

Ti = T0 * 2j

式中：1≤i≤5，0≤j≤15。該控制系統(tǒng)超高的采樣速度，超快的運(yùn)算速度，超強(qiáng)的計(jì)算能力，從而保證SVC控制器響應(yīng)時(shí)間只受數(shù)字濾波器限制，速度達(dá)到10ms以內(nèi)，滿足設(shè)備要求。

將SIMATIC-TDC應(yīng)用于SVC控制系統(tǒng)可以大大提高SVC裝置的性能和可靠性。同時(shí)該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、可以實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的控制算法、響應(yīng)速度極快。

順特電氣有限公司SVC控制系統(tǒng)使用CPU551實(shí)現(xiàn)主要的計(jì)算和開(kāi)、閉環(huán)控制任務(wù)，人機(jī)界面采用TP270系列觸摸屏。其中SIMATIC-TDC與水冷系統(tǒng)的通信采用Profibus-DP通信協(xié)議；SIMATIC-TDC與人機(jī)接口(例如TP270)及遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)的通信采用了SIEMENS的MPI協(xié)議；SIMATIC-TDC與調(diào)試設(shè)備之間采用DUST1協(xié)議進(jìn)行通信；SIMATIC-TDC與微機(jī)保護(hù)裝置的通信采用工業(yè)以太網(wǎng)。

SIMATIC-TDC實(shí)現(xiàn)的主要功能包括：進(jìn)行信號(hào)的采集和處理、實(shí)現(xiàn)SVC的控制算法、實(shí)時(shí)計(jì)算TCR觸發(fā)角；實(shí)現(xiàn)SVC系統(tǒng)的開(kāi)停機(jī)控制；SIMATIC-TDC還要實(shí)現(xiàn)與晶閘管冷卻系統(tǒng)的通信以達(dá)到對(duì)冷卻系統(tǒng)的監(jiān)控目的；對(duì)晶閘管狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行通信；對(duì)主電路進(jìn)行監(jiān)控。圖1為采用雙CPU結(jié)構(gòu)SVC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基本功能。 圖2是在SIMATIC-TDC/SIMADYN-D中實(shí)現(xiàn)的負(fù)荷補(bǔ)償SVC控制框圖。圖3是順特電氣應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品的基于SIMADYN-D/SIMATIC-TDC的SVC控制系統(tǒng)外形圖。
應(yīng)用實(shí)例

順特電氣有限公司開(kāi)發(fā)基于SIMADYN-D的SVC控制系統(tǒng)2005年已經(jīng)成功地應(yīng)用到首鋼秦皇島板材有限公司110kV變電站、天津津?yàn)I輕軌有限公司110kV變電站等4個(gè)SVC工程。基于SIMATIC-TDC的SVC控制系統(tǒng)已于2006年6月在青島四方-龐巴迪-波爾鐵路設(shè)備運(yùn)輸公司110kV變電站SVC工程正式投運(yùn)，這是第一個(gè)將SIMATIC-TDC應(yīng)用于SVC工程的實(shí)例。這里主要以首鋼秦皇島板材有限公司SVC為例對(duì)應(yīng)用情況進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。