SVC控制系統(tǒng)構(gòu)成

SIMATIC-TDC控制器是SIEMENS公司近年來在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)時控制的主推產(chǎn)品。與SIMADYN-D類似，SIMATIC-TDC控制系統(tǒng)采用多CPU并行處理結(jié)構(gòu)，它的信號處理和算術(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，基本采樣時間達(dá)到了μs級。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)和開環(huán)控制，算術(shù)運(yùn)算以及系統(tǒng)監(jiān)視和信號通信等功能。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，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，適合于從簡單到復(fù)雜的控制系統(tǒng)的要求。簡單任務(wù)可以組態(tài)在一個功能包中，較復(fù)雜的任務(wù)則由幾個功能包共同來完成。對于復(fù)雜的功能，是由幾個過程處理器組合在一個SIMATIC-TDC控制單元中來完成。更高級的系統(tǒng)可由幾個SIMATIC-TDC控制單元組合在一起，通過通訊線連接交換數(shù)據(jù)而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

SIMATIC-TDC采用的是實(shí)時操作系統(tǒng)(固定時隙25µs)，采樣速度很快(最短100µs)，其中A/D采樣轉(zhuǎn)換時間約為20µs，D/A轉(zhuǎn)換輸出時間為4µs，D/I和D/O延時時間均為100µs，測試證明完全滿足在0.5ms內(nèi)完成從采集、計(jì)算到控制信號輸出的要求。強(qiáng)大的循環(huán)處理，高達(dá)5種采樣時間(T1~T5)，能夠進(jìn)行處理周期性中斷(T0)和非周期性中斷(I1~I8八級中斷)任務(wù)。基于基本采樣時間T0，可以定義5種采樣時間的周期中斷任務(wù)(T1~T5)以處理不同實(shí)時性要求的任務(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。同時該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單合理、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、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)行信號的采集和處理、實(shí)現(xiàn)SVC的控制算法、實(shí)時計(jì)算TCR觸發(fā)角；實(shí)現(xiàn)SVC系統(tǒng)的開停機(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)到對冷卻系統(tǒng)的監(jiān)控目的；對晶閘管狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；對微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行通信；對主電路進(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SVC工程?；赟IMATIC-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為例對應(yīng)用情況進(jìn)行簡單介紹。