一、應用背景

    “噴射技術(shù)”是以射流泵、噴射器、噴頭為主體組成的各種噴射裝置及流程系統。它們包括流體(液體、氣體及散狀固體)的輸送和壓縮，噴射真空、噴射制冷、噴射除氧、噴射推進(jìn)、噴射混合及反應、噴射燃燒、噴灌、噴注、噴涂、射流曝氣、射流切割、射流控制等裝置及工藝流程。“噴射技術(shù)”是涉及液、氣、固等多相流體的傳能、傳質(zhì)及化學(xué)反應的新高技術(shù)學(xué)科。目前它己在我國國民經(jīng)濟各部門(mén)廣泛應用，并逐步形成新興產(chǎn)業(yè)。特別是在發(fā)水輪電機組降溫系統中，智能水力噴射裝置需求強勁。

     二、應用需求

    水輪發(fā)電機智能降溫裝置的基本構架圖如下(圖一)，該裝置的電氣自動(dòng)化系統是整個(gè)系統的核心部件之一，用于關(guān)鍵數據采集和控制策略的實(shí)施，是整個(gè)裝置智能化的關(guān)鍵。該系統的最大的挑戰是需要實(shí)現系統自學(xué)習功能，就是整個(gè)裝置需要自動(dòng)化系統可自動(dòng)根據環(huán)境的特點(diǎn)自動(dòng)調整控制策略,并找到最佳控制策略。這就要求自動(dòng)化系統除了能進(jìn)行傳統的數據采集和控制外,還必須具備基于模糊算法的智能建模能力。

    該自動(dòng)化系統的除實(shí)現系統自學(xué)習功能外，還有三大挑戰：

    1、實(shí)現主控制器的控制冗余，建立雙控制器冗余系統，保障系統不間斷工作；
   
    2、將步進(jìn)電機驅動(dòng)整合到傳統的I/O控制系統中去，實(shí)現高效的電機控制功能；

    3、控制系統工作在高溫、高濕環(huán)境，需要各部件具備良好的環(huán)境適應能力。

               


    三、泓格解決方案

    1、硬件解決方案

             

    控制平臺采用泓格科技W-8331 WinPAC控制器，可處理更復雜任務(wù)，可實(shí)現主控單元及I/O冗余，其特點(diǎn)如下：
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    提供32位CPU、64M SDRAM和1G CF卡，可處理復雜業(yè)務(wù)
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    采用Windows CE.net操作系統，提供多線(xiàn)程處理能力
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    支持eVC++編程，幫用戶(hù)實(shí)現復雜的模糊控制程序設計
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    提供多種通信方式滿(mǎn)足用戶(hù)實(shí)現冗余功能的需要
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    更強的寬溫工作能力，滿(mǎn)足各種工況的高效工作
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    內置RTC和雙看門(mén)狗保證系統穩定

    在系統中W-8331搭配I-87017RC和I-87057實(shí)現模擬量采集和開(kāi)關(guān)量輸出的功能。

    2、集成解決方案

    智能型水輪發(fā)電機組噴射降溫系統的基本控制系統架構如圖二。系統將模擬信號處理、數字信號處理、步進(jìn)電氣控制集成在一個(gè)控制系統中，大大簡(jiǎn)化了系統設計和系統實(shí)施所需工作。泓格還為用戶(hù)提供了豐富的開(kāi)發(fā)函數，讓傳統的IT開(kāi)發(fā)人員很快就掌握了自動(dòng)化系統開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)，并可以讓開(kāi)發(fā)人員專(zhuān)注與應用開(kāi)發(fā)，而不用過(guò)多的考慮硬件實(shí)現的過(guò)程。正是這種有效的結合，讓開(kāi)發(fā)人員在段時(shí)間內基于泓格PAC產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出了創(chuàng )新的控制系統，實(shí)現了傳統自動(dòng)化行業(yè)少見(jiàn)的基于模糊控制的智能建模功能，為系統開(kāi)發(fā)人員贏(yíng)得了聲譽(yù)，并獲得了用戶(hù)的高度贊賞。

               

    3、低成本冗余控制方案

    水輪發(fā)電機組的降溫工作是一個(gè)不可間斷的工作，這就要求噴射降溫系統必須保持連續的工作狀態(tài)。為實(shí)現這個(gè)要求，開(kāi)發(fā)人員利用兩臺W-8331控制器進(jìn)行雙機冗余配置，保障了噴射降溫系統的連續可靠工作。系統冗余控制架構如圖三：

    1、兩臺W-8331控制器搭配同樣的I/O模塊和同樣的步進(jìn)電機驅動(dòng)系統。兩臺W-8331控制器都通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接到監控服務(wù)器，其中一臺作為主控制器，另外一臺作為備用控制器；

    2、兩臺W-8331控制器通過(guò)RS-485接口進(jìn)行連接，主控制器將實(shí)時(shí)的運行狀態(tài)和各種參數通過(guò)RS-485口寫(xiě)入到備用的W-8331控制器的內部數據庫中；

    3、當主控制器發(fā)生故障或著(zhù)需要進(jìn)行維護時(shí)，備用控制器可自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)，并記錄實(shí)時(shí)的狀態(tài)數據和參數。當主控制器恢復工作時(shí)，備用控制器會(huì )先刷新主控器上的數據和參數，再啟動(dòng)主控制器進(jìn)入工作狀態(tài)。

            

    四、系統帶來(lái)的效益

    因為泓格PAC系統的開(kāi)放性和易用性特點(diǎn)，計算機專(zhuān)業(yè)出身的用戶(hù)僅用短短4周就完成了系統開(kāi)發(fā)，并且通過(guò)2臺W-8331控制器在不添加其它控制設備的情況下完成了冗余系統的設計，讓系統的穩定性和可靠性得到了極大的提升，更重要的是用戶(hù)只花費了不到傳統解決方案一半的硬件投入。目前系統正穩定的運行在國外水電站中，為水輪發(fā)電機提供降溫服務(wù)。