通過(guò)“標準”控制系統實(shí)現基礎設施網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)化

為實(shí)現最佳的負荷管理，供電網(wǎng)絡(luò )中會(huì )添加電能表和功率開(kāi)關(guān)等傳統組件，以便額外進(jìn)行電流及電壓監控，這樣做也進(jìn)而增加了所需數據點(diǎn)的數量?，F在，可編程控制系統可同時(shí)承擔自動(dòng)化任務(wù)及遠動(dòng)任務(wù)，并按照國際遠動(dòng)協(xié)議IEC60870或IEC61850與控制中心進(jìn)行通訊。該模塊化“標準”控制系統支持IEC通訊，擁有極高的性?xún)r(jià)比，并簡(jiǎn)化了基礎設施網(wǎng)絡(luò )的自動(dòng)化。

在供電網(wǎng)絡(luò )中采用新組件有多方面原因。一方面，相關(guān)主管部門(mén)要求發(fā)電與電力運營(yíng)分離。另一方面，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、綜合式熱電廠(chǎng)以及電熱耦合等分布式發(fā)電方式又在電網(wǎng)控制、電費結算以及負荷管理等方面提出了新的要求。以往，PLC控制系統僅用于分布式單元的自動(dòng)化，現在，還應將系統狀態(tài)傳遞給控制層，并將控制指令轉換成開(kāi)關(guān)命令。適于這些遠動(dòng)控制任務(wù)的通訊協(xié)議有MODBUS、DNP3以及按照IEC60870、IEC61850及其附屬標準的協(xié)議。這些協(xié)議在技術(shù)層面及國際認可度上都有所不同。針對中高壓領(lǐng)域配電系統的保護與控制，2004年發(fā)布了IEC61850作為全球通用標準。與其他通信協(xié)議面向信號的工作方式不同，此種通訊協(xié)議中，功能單元均基于面向對象技術(shù)建模。這樣做的結果就是，必須針對新的任務(wù)范圍進(jìn)行特定的擴展分類(lèi)。由此對用于監測與控制的三種擴展分類(lèi)進(jìn)行了如下定義：IEC61400-25用于風(fēng)力發(fā)電，IEC61850-7-410用于水力發(fā)電，IEC61850-7-420用于分布式能源，如光伏發(fā)電。

支持IEC通信的“標準”控制系統

為了給用戶(hù)與控制中心之間通訊提供標準化且便于使用的接口，WAGO在WAGO-I/O-SYSTEM模塊化控制系統中集成了IEC60870-5-101/-104以及IEC61850遠動(dòng)協(xié)議。IEC60870-5-101/-104協(xié)議基于面向信號技術(shù)，即：控制中心與模塊化控制器之間可以按帶或不帶時(shí)間戳的形式交換信息、測量值、位模、電能表數值及命令等。而IEC61850是以對象類(lèi)型GGIO為基礎對象。該標準的核心優(yōu)勢在于有典型化對象的存在，例如，需要對電網(wǎng)變壓器、風(fēng)電系統的風(fēng)輪或光伏系統進(jìn)行自動(dòng)化構建時(shí)。如果查看IEC-61850標準的所有擴展分類(lèi)，在GGIO之外還有約220種其它特定的對象類(lèi)型。因為控制器的制造商并不知道用戶(hù)將使用何種IEC對象類(lèi)型，因此，自動(dòng)化解決方案必須能夠操作所有特殊對象，如用于集成變壓器的YPTR對象。WAGO解決方案為用戶(hù)提供與控制系統相連接的標準接口，而不是對象類(lèi)型的內部邏輯。畢竟最終知曉相關(guān)應用技術(shù)和執行邏輯的還是用戶(hù)自己。自動(dòng)化任務(wù)的編程可通過(guò)CoDeSys實(shí)現，該軟件由3S-smartSoftwareSolutions研發(fā)，并可存儲在可編程現場(chǎng)總線(xiàn)控制器或緊湊型工業(yè)PC(I/O-IPC)中。CoDeSys是開(kāi)放式編程系統，符合IEC61131-3國際標準，且可為用戶(hù)提供5種編程語(yǔ)言。這樣，用戶(hù)就可以盡可能簡(jiǎn)單的實(shí)現遠動(dòng)控制器(750-872)和I/O-IPC(758-870和758-875)與控制系統的通信，CoDeSys中集成了適于兩種標準(IEC60870和61850)的配置工具。通過(guò)該工具，只需對IEC通訊進(jìn)行配置，而無(wú)需進(jìn)行編程。

可擴展的控制系統，適于嚴苛的應用環(huán)境

盡管有特殊應用，模塊化控制系統依然提供了大量的系統屬性，而這些系統特性也可在智能電網(wǎng)項目中發(fā)揮優(yōu)勢作用。用戶(hù)選擇控制器時(shí)首先依據的是其功率要求和通訊接口。這樣，從用于監控任務(wù)的MHZ級到奔騰GHz級的CPU主頻率可以滿(mǎn)足復雜的調控任務(wù)要求。

在通信方面，有適于PROFIBUS,MODBUS及KNX的通訊接口可供選用，這樣，控制系統即可作為遠動(dòng)技術(shù)與工業(yè)或樓宇自動(dòng)化之間的網(wǎng)關(guān)使用。根據應用地點(diǎn)的不同，也必須要注意系統的機械及氣候要求。彈簧連接技術(shù)為抗振動(dòng)的連接技術(shù)，可應用于風(fēng)力發(fā)電及軌道交通領(lǐng)域。WAGO在所有產(chǎn)品中都采用了彈簧連接技術(shù)，包括擁有眾多可編程控制器、適配器以及輸入輸出模塊的WAGO-I/O-SYSTEM。這些產(chǎn)品組件中，有許多適用環(huán)境溫度范圍可達-20至+60℃。且電子組件的印刷電路板表面均鍍有漆層，因此可用于戶(hù)外箱盒中，例如用于井道監控，電動(dòng)交通工具的充電站以及充滿(mǎn)鹽霧氣候的海濱區域。WAGO產(chǎn)品獲得的GL等大量船級社認證，可以保證產(chǎn)品適用于船舶制造、港口機械及海上作業(yè)平臺。該模塊化控制系統的另一優(yōu)點(diǎn)在于提供了種類(lèi)豐富的I/O模塊供選擇。包括可在電氣柜中節約空間的緊湊型16通道數字量模塊，用于對變電站進(jìn)行電力監控的3相功率測量模塊等特殊功能模塊，以及可用于天然氣配送站點(diǎn)中的本安型模塊等。憑借如此豐富的產(chǎn)品種類(lèi)，使用一個(gè)控制系統即可實(shí)現絕大多數自動(dòng)化任務(wù)。而自動(dòng)化系統的可編程特性也允許通過(guò)CoDeSys創(chuàng )建可視化應用，并可直接上載到控制系統的Web服務(wù)器中。終端客戶(hù)可以由此獲得一個(gè)針對解決方案的便捷的診斷平臺，且可通過(guò)任意瀏覽器隨時(shí)訪(fǎng)問(wèn)。支持IEC通訊的模塊化控制系統作為多位一體的解決方案，降低了在電氣柜中的空間需求及復雜性，同時(shí)也減少了自動(dòng)化解決方案所需的耗費。

總結

遠動(dòng)控制器和I/OIPC除了支持傳統的自動(dòng)化控制任務(wù)之外，還支持標準化國際遠動(dòng)協(xié)議IEC60870-5-101/-104及IEC61850。通過(guò)CoDeSys配置軟件，應用工程師就可以在熟悉的PLC研發(fā)環(huán)境中全心致力于自動(dòng)化解決方案的研發(fā)。與智能電網(wǎng)的連接可通過(guò)遠動(dòng)協(xié)議成功實(shí)現。因為一個(gè)系統即可承擔遠動(dòng)站點(diǎn)的自動(dòng)控制任務(wù)，因此降低了每個(gè)站點(diǎn)的空間需求、復雜性以及耗費。