SCC順序控制圖在水電站順控流程中的設計及實現(xiàn)

邢本福，夏國強，李 萌，張重越

（1.北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038；2.三峽水力發(fā)電廠，湖北 宜昌 443000）

0 前言

隨著PLC產品的飛速發(fā)展、編程語言的多樣化，在程序設計和應用方面對編程語言選擇有了更高的要求。目前，PLC編程語言大致分為順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結構文本（ST）兩種文本語言；其中順序功能圖（SFC）編程語言具有流程可視化、程序易讀、故障易查、編程簡單、易維護等優(yōu)點，在水電站開停機流程中得到了廣泛應用。某巨型水電站改造前的開停機流程采用的是SFC編程方式，改造后的PLC采用的是傲拓科技自主可控高性能NJ600系列PLC，該PLC支持順序控制圖（SCC）而不支持SFC編程語言，以下主要對通過使用順序控制圖（SCC）圖形化語言實現(xiàn)順控流程的可視化編程進行闡述。

1 設計思路

順序控制圖（SCC）屬于圖形化編程語言，且執(zhí)行邏輯是順序執(zhí)行，編程方式如圖1所示。該流程圖由開始框、執(zhí)行框、條件框、結束框、連線組成。

開始框：開始框在每個順序控制圖中都必須有并且是唯一的，它是順序控制圖的開始，開始框無需設置參數(shù)。

執(zhí)行框：也稱為步屬性框，當使用某種操作時，需要選用執(zhí)行框，執(zhí)行框中有13種基本操作，可根據(jù)需要進行選擇。

條件框：用來判斷一個條件是否成立，如果條件成立，就走“是”分支，如不成立就走“否”分支。

結束框：一般的順序控制圖都要有結束。結束框也無需設置參數(shù)。也有個別需始終循環(huán)執(zhí)行的順序控制圖可以沒有結束框。

結合順序控制圖（SCC）編程語言特點，最終確定了在執(zhí)行框屬性中選擇調用程序，在調用程序段中寫入執(zhí)行框步號、步運行時間、步超時時間及啟動下一步條件程序，通過執(zhí)行框中的“啟動下一步條件程序”來判斷是否滿足下一步執(zhí)行條件，從而實現(xiàn)順控流程中的設備順序控制。

2 實現(xiàn)方法

2.1 建立數(shù)據(jù)庫

以圖1為例：在PLC編程軟件變量表中建立順控流程所需要的數(shù)據(jù)點，包括但不限于運行步號、步運行時間、步運行狀態(tài)、步超時時間、下一步就緒、啟動下一步條件滿足。

運行步號：整型變量，用于上送，便于運行人員實時監(jiān)視流程運行到哪一步。

步運行時間：整型變量，用于上送，以便運行人員實時監(jiān)視流程本步運行了多長時間。

圖1 順序控制圖（SCC）示意圖

步超時時間：整型變量，步運行最長時間，如果步運行時間超過步超時時間，則發(fā)出步超時報警信號，并根據(jù)需要來執(zhí)行中斷流程或者跳轉其他執(zhí)行框。

（1）步運行：BOOL型變量，作為中間變量，執(zhí)行順控流程中對設備的操作。

（2）啟動下一步條件滿足：BOOL型變量，當此條件滿足時，直接執(zhí)行下一個執(zhí)行框。

表1 設備執(zhí)行邏輯名稱

2.2 建立程序段

（1）根據(jù)順控流程建立SCC順控圖程序，如圖1所示。

（2）建立執(zhí)行框讀寫程序，前面提到執(zhí)行框支持13種基本操作，由于水電站順控流程復雜且單個設備具有多種操作方式，因此執(zhí)行框應選擇“調用程序”基本操作屬性，調用程序段內容應包含以下幾個方面：對運行步號的讀寫功能；對運行超時時間的讀寫功能；對步運行屬性的讀寫功能；對啟動下一步條件的讀寫功能。通過對“程序段”編程，可以實現(xiàn)順控流程中步運行時間監(jiān)視、步運行超時報警、下一步啟動條件讀寫、步與步之間轉換等功能，邏輯如圖2所示。

圖2 執(zhí)行框邏輯

（3）建立設備執(zhí)行程序，水電站設備執(zhí)行一般分為自動執(zhí)行和手動執(zhí)行2種操作方式，其中自動執(zhí)行是根據(jù)順控流程步運行狀態(tài)直接觸發(fā)，手動執(zhí)行是運行人員在上位機進行下令觸發(fā)，具體邏輯如圖3所示。

圖3 設備執(zhí)行邏輯

（4）建立啟動、中止SCC觸發(fā)程序， SCC順控圖程序啟動需要用EXEC功能塊觸發(fā)，流程執(zhí)行異常中止需要用KILL功能塊觸發(fā)。如圖4所示，“SEQ_S101_DI62”為S101流程啟動信號， “RESET_SYN_ALL”為S101流程中止信號，通過二者信號的上升沿觸發(fā)SCC流程啟動、中止功能。

圖4 SCC啟動、中止調用程序

2.3 程序運行及監(jiān)視

SCC流程執(zhí)行過程中，已運行或正在運行的程序段顏色顯示為紅色，未執(zhí)行的程序段顯示為藍色，方便技術人員實時觀察程序運行到了哪一步，如圖5所示。

圖5 SCC運行監(jiān)視

3 結束語

順控流程在水電站機組運行過程中起著至關重要的作用，因此順控流程設計的可視化、邏輯實現(xiàn)的清晰化、編程的簡單化、維護便捷化在PLC編程中顯得尤為重要，通過SCC順序控制圖對順控流程的設計，使得順控流程執(zhí)行可視化、程序維護更加清晰易懂，減少了用戶維護難度，相比其他編程方式，SCC順序控制圖在順控流程方面節(jié)約了近30%的維護工作量。