一、應用背景

      “噴射技術”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、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”是涉及液、氣、固等多相流體的傳能、傳質及化學反應的新高技術學科。目前它己在我國國民經濟各部門廣泛應用，并逐步形成新興產業。特別是在發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)，該裝置的電氣自動化系統是整個系統的核心部件之一，用于關鍵數據采集和控制策略的實施，是整個裝置智能化的關鍵。該系統的最大的挑戰是需要實現系統自學習功能，就是整個裝置需要自動化系統可自動根據環境的特點自動調整控制策略,并找到最佳控制策略。這就要求自動化系統除了能進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。

      該自動化系統的除實現系統自學習功能外，還有三大挑戰：

      1、實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、將步進電機驅動整合到傳統的I/O控制系統中去，實現高效的電機控制功能；

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

圖一

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，可實現主控單元及I/O冗余，其特點如下：

ü      提供32位CPU、64M SDRAM和1G CF卡，可處理復雜業務

ü      采用Windows CE.net操作系統，提供多線程處理能力

ü      支持eVC++編程，幫用戶實現復雜的模糊控制程序設計

ü      提供多種通信方式滿足用戶實現冗余功能的需要

ü      更強的寬溫工作能力，滿足各種工況的高效工作

ü      內置RTC和雙看門狗保證系統穩定

      在系統中W-8331搭配I-87017RC和I-87057實現模擬量采集和開關量輸出的功能。

2、集成解決方案

      智能型水輪發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、步進電氣控制集成在一個控制系統中，大大簡化了系統設計和系統實施所需工作。泓格還為用戶提供了豐富的開發函數，讓傳統的IT開發人員很快就掌握了自動化系統開發的特點，并可以讓開發人員專注與應用開發，而不用過多的考慮硬件實現的過程。正是這種有效的結合，讓開發人員在段時間內基于泓格PAC產品開發出了創新的控制系統，實現了傳統自動化行業少見的基于模糊控制的智能建模功能，為系統開發人員贏得了聲譽，并獲得了用戶的高度贊賞。

圖二

3、低成本冗余控制方案

      水輪發電機組的降溫工作是一個不可間斷的工作，這就要求噴射降溫系統必須保持連續的工作狀態。為實現這個要求，開發人員利用兩臺W-8331控制器進行雙機冗余配置，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模塊和同樣的步進電機驅動系統。兩臺W-8331控制器都通過網絡連接到監控服務器，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RS-485接口進行連接，主控制器將實時的運行狀態和各種參數通過RS-485口寫入到備用的W-8331控制器的內部數據庫中；

      3、當主控制器發生故障或著需要進行維護時，備用控制器可自動進入工作狀態，并記錄實時的狀態數據和參數。當主控制器恢復工作時，備用控制器會先刷新主控器上的數據和參數，再啟動主控制器進入工作狀態。

圖三

四、系統帶來的效益

      因為泓格PAC系統的開放性和易用性特點，計算機專業出身的用戶僅用短短4周就完成了系統開發，并且通過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，為水輪發電機提供降溫服務。