SCC顺序控制图在水电站顺控流程中的设计及实现

邢本福，夏国强，李 萌，张重越

（1.北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038；2.三峡水力发电厂，湖北 宜昌 443000）

0 前言

随着PLC产品的飞速发展、编程语言的多样化，在程序设计和应用方面对编程语言选择有了更高的要求。目前，PLC编程语言大致分为顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言；其中顺序功能图（SFC）编程语言具有流程可视化、程序易读、故障易查、编程简单、易维护等优点，在水电站开停机流程中得到了广泛应用。某巨型水电站改造前的开停机流程采用的是SFC编程方式，改造后的PLC采用的是傲拓科技自主可控高性能NJ600系列PLC，该PLC支持顺序控制图（SCC）而不支持SFC编程语言，以下主要对通过使用顺序控制图（SCC）图形化语言实现顺控流程的可视化编程进行阐述。

1 设计思路

顺序控制图（SCC）属于图形化编程语言，且执行逻辑是顺序执行，编程方式如图1所示。该流程图由开始框、执行框、条件框、结束框、连线组成。

开始框：开始框在每个顺序控制图中都必须有并且是唯一的，它是顺序控制图的开始，开始框无需设置参数。

执行框：也称为步属性框，当使用某种操作时，需要选用执行框，执行框中有13种基本操作，可根据需要进行选择。

条件框：用来判断一个条件是否成立，如果条件成立，就走“是”分支，如不成立就走“否”分支。

结束框：一般的顺序控制图都要有结束。结束框也无需设置参数。也有个别需始终循环执行的顺序控制图可以没有结束框。

结合顺序控制图（SCC）编程语言特点，最终确定了在执行框属性中选择调用程序，在调用程序段中写入执行框步号、步运行时间、步超时时间及启动下一步条件程序，通过执行框中的“启动下一步条件程序”来判断是否满足下一步执行条件，从而实现顺控流程中的设备顺序控制。

2 实现方法

2.1 建立数据库

以图1为例：在PLC编程软件变量表中建立顺控流程所需要的数据点，包括但不限于运行步号、步运行时间、步运行状态、步超时时间、下一步就绪、启动下一步条件满足。

运行步号：整型变量，用于上送，便于运行人员实时监视流程运行到哪一步。

步运行时间：整型变量，用于上送，以便运行人员实时监视流程本步运行了多长时间。

图1 顺序控制图（SCC）示意图

步超时时间：整型变量，步运行最长时间，如果步运行时间超过步超时时间，则发出步超时报警信号，并根据需要来执行中断流程或者跳转其他执行框。

（1）步运行：BOOL型变量，作为中间变量，执行顺控流程中对设备的操作。

（2）启动下一步条件满足：BOOL型变量，当此条件满足时，直接执行下一个执行框。

表1 设备执行逻辑名称

2.2 建立程序段

（1）根据顺控流程建立SCC顺控图程序，如图1所示。

（2）建立执行框读写程序，前面提到执行框支持13种基本操作，由于水电站顺控流程复杂且单个设备具有多种操作方式，因此执行框应选择“调用程序”基本操作属性，调用程序段内容应包含以下几个方面：对运行步号的读写功能；对运行超时时间的读写功能；对步运行属性的读写功能；对启动下一步条件的读写功能。通过对“程序段”编程，可以实现顺控流程中步运行时间监视、步运行超时报警、下一步启动条件读写、步与步之间转换等功能，逻辑如图2所示。

图2 执行框逻辑

（3）建立设备执行程序，水电站设备执行一般分为自动执行和手动执行2种操作方式，其中自动执行是根据顺控流程步运行状态直接触发，手动执行是运行人员在上位机进行下令触发，具体逻辑如图3所示。

图3 设备执行逻辑

（4）建立启动、中止SCC触发程序， SCC顺控图程序启动需要用EXEC功能块触发，流程执行异常中止需要用KILL功能块触发。如图4所示，“SEQ_S101_DI62”为S101流程启动信号， “RESET_SYN_ALL”为S101流程中止信号，通过二者信号的上升沿触发SCC流程启动、中止功能。

图4 SCC启动、中止调用程序

2.3 程序运行及监视

SCC流程执行过程中，已运行或正在运行的程序段颜色显示为红色，未执行的程序段显示为蓝色，方便技术人员实时观察程序运行到了哪一步，如图5所示。

图5 SCC运行监视

3 结束语

顺控流程在水电站机组运行过程中起着至关重要的作用，因此顺控流程设计的可视化、逻辑实现的清晰化、编程的简单化、维护便捷化在PLC编程中显得尤为重要，通过SCC顺序控制图对顺控流程的设计，使得顺控流程执行可视化、程序维护更加清晰易懂，减少了用户维护难度，相比其他编程方式，SCC顺序控制图在顺控流程方面节约了近30%的维护工作量。