摘要：本文以安哥拉琼贝达拉电站为模型，介绍基于西门子S7-400 PLC的水电站监控系统设计方案。

    1  基本情况
    琼贝达拉水电站项目位于安哥拉南隆达省达拉市附近琼贝河流域，距离南隆达省省会绍里木市170km，距离摩西科省省会卢埃纳市90km，主要为卢埃纳市供电。该电站共安装4台水轮发电机组，4 MW容量机组2台，2MW容量机组2台，总装机容量为12MW；发电机组出口电压为6. 3 kV，经发电机断路器接入主变低压侧。主变高压侧电压为110kV，电站采用110kV电压接入电网，出线2回。琼贝达拉水电站监控系统采用南瑞IMC平台监控系统，现地控制单元PLC采用Siemens的SIMATIC S7-400/414-3PN/DP型CPU。该水电站按“无人值班（少人值守）”原则设计。

    2 监控系统结构
    2.1厂站控制层
    厂站控制层由2台数据服务器、1台工程师工作站、1台通信服务器、GPS系统和打印机组成。
    数据服务器主机1和主机2均配置双屏显示器，并同时兼有操作员站和历史服务器功能。主机主要负责与各现地LCU通信。通信服务器负责与GPS、水情、五防、调度等其它上位机设备通信。
    厂站控制层计算机安装IMC平台监控系统软件。该监控系统软件是面向水利水电行业研制的大型计算机监控系统软件，它借鉴了智能电网的特点与优势，充分考虑并采用先进、主流、可靠的应用技术，遵照IEC 61850、IEC61970等先进的国际标准，以一体化平台为核心，是一款真正具有跨平台能力、全面支持异构平台的多层分布式面向对象的计算机监控系统软件。

    2.2现地控制层
    现地控制单元LCU由2面现地控制柜组成，通过光纤或网线接入监控系统。
    现地控制单元LCU采用SIMATIC S7-400/414-3PN/DP型CPU，该型号CPU具有Profibus-DP接口、组合的MPI/DP接口和2个ProfiNet接口。通信模块为CP443-1以太网模块，有2个ProfiNet接口，支持TCP/ IP的FETCH WRITE通信协议。通过软件设置和PLC编程，CPU的ProfiNet接口具备TCP/ IP的FETCH WRITE通信协议。CPU与CP443-1通信模块使用TCP的FETCHWRITE协议与上位机通信，组成单机双网网络。CPU通过Profibus-DP总线与远程I/O相连。远程I/O模件包括SOE模件、数字量模件、模拟量模件、温度量模件、数字量开出模件和串口通信模件。触摸屏通过单网接入监控系统。智能通信控制采用南瑞SJ-30B装置，通过双网接入监控系统。SJ-30B具有16个独立的标准串行接口、1个CAN现场总线接口和2个以太网接口，可完成与多个智能设备间的数据通信及规约转换功能。系统中，SJ-30B主要完成LCU与各现地设备间的通信。现地控制层的设备网络结构如图1所示。

    3 系统特点及功能
    琼贝达拉水电站监控系统的厂站控制层采用的IMC智能监控系统具有以下特点。
（1）整个系统采用单CPU双网结构。为确保监控系统的高可靠性，各层重要设备均采取双网络配置，如数据服务器、工程师工作站、操作员站、通信服务器、现地控制LCU均采用网络结构接入监控系统。由于现地控制单元LCU只有1个通信模件CP443-1，因此需将CPU自带的ProfiNet接口设置成支持FETCH WRITE规约的接口，从而实现现地控制单元LCU与监控系统的单机双网通信。
    （2）多元化通信方式。水电站系统数据大部分需接入监控系统，主要通过硬接线通信方式。由于设备厂家及规约不同，通信方式也不同，因此电站监控系统中采用了多种通信相结合方式。S7-400 PLC CPU与远程I/O设备采用现场总线Prof ibus-DP通信方式；LCU设有1台具有2个网口和16个独立串口的小型通信机，采用Modbus、IEC 60870-5-103等通信规约与调速器、励磁系统、交流采样、保护系统、辅机系统等进行通信。
    4 结束语
    本文以安哥拉琼贝达拉水电站为模型，完成于西门子S7-400 PLC的水电站监控系统设计。该监控系统分为厂站控制层和现地控制层，实现了IMC平台与西门子PLC的结合，为水利水电自动化设计提供了参考。