专利名称：基于复杂可编程逻辑阵列的汽轮机危急保护逻辑组态方法
技术领域：
本发明涉及一种汽轮机危急保护逻辑组态方法，属于电力系统自动控制技术领域。
背景技术：
ETS(EMERGENCY TRIP SYSTEM)是汽轮机危急跳闸系统的简称。汽轮机危急跳闸系统具体应用于火电厂综合自动化系统(Heat-Engine PlantComprehensive Automation)中，用以监视汽轮机的运行参数(汽机转速、润滑油压力、凝汽器真空、DEH故障、轴承振动、轴向位移、热膨胀、差胀、轴承回油温度、高加水位、排气室压力等)，当参数超过其限制值时，系统会自动关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门，紧急停机，以保证汽轮机安全运行。
汽轮机危急保安ETS系统完成汽轮机危急跳闸控制过程中全部电动阀门的开关控制功能，包括完成开关量的数据采集、处理、计算及开关量的实时输出，并将相关数据经通讯传送到中央控制室操作站。可以监测的开关量信号有汽机转速、润滑油压力、凝汽器真空、DEH故障、轴承振动、轴向位移、热膨胀、差胀、轴承回油温度、高加水位、排气室压力等。当被监视的参数超过规定值时，ETS系统输出跳闸信号到跳闸电磁阀，跳闸电磁阀卸掉保安系统的保安油，使汽轮机的主汽阀和调节阀迅速关闭，完成汽轮机跳闸的功能，实行紧急停机，确保机组设备及人身的安全，以避免发生严重的后果。 汽轮机危急保安ETS系统监控汽轮机系统多种多样的故障报警信号(汽机转速、润滑油压力、凝汽器真空、DEH故障、轴承振动等等)，并且这些信号又根据汽轮机机组类型和等级的差异具有一定的差异性，其中部分信号需要根据现场的实际使用及运行情况选择是否投入或投切延迟。因此，内部控制逻辑一般需要通过可组态(Configuration)方式实现，而不方便通过编写程序完成。 近年来，国内外很多公司采用PLC(Programemable Logic Controller,可编程控制器)或DCS(大中型分散控制系统)技术构成ETS系统。通过PLC/DCS中央控制器所带的组态软件，采用梯形图的方式实现逻辑控制。但其具有线路复杂、体积庞大、稳定性和灵活性差、不利于系统维护等缺点。并成本极其昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、线路简单、具有稳定性和灵活性的汽轮机危急保护逻辑组态方法。 为解决上述技术问题，本发明提供一种基于复杂可编程逻辑阵列的汽轮机危急保护逻辑组态方法，其特征在于包括以下步骤 1)将被监控的汽轮机参数数字量信号经过开关量输入通道处理后直接进入复杂可编程逻辑阵列，所述复杂可编程逻辑阵列包括复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列； 2)利用复杂可编程逻辑阵列自带的逻辑及用户自定制的逻辑进行组态；行复杂可编程逻辑阵列的内部组态重新定制时，使用编程软件在现有 组态逻辑的基础上进行修改或全新定制，之后使用逻辑下载线下载修改后或全新定制的逻 辑。 前述的基于复杂可编程逻辑阵列的汽轮机危急保护逻辑组态方法，其特征在于 在所述步骤2)中，所述逻辑包括与或非的门级逻辑需求、N选1、N选2等、寄存器、锁存器、 各类触发器、延时消抖、移位寄存、信号发生、以及用户自定义逻辑模块等等的一种或多种 的组合。 本发明所达到的有益效果本发明利用复杂可编程逻辑阵列强大的逻辑处理功 能，使得本ETS系统内部逻辑可根据实际工程需求进行灵活定制，从而确保该装置宽的适 用性及可组态功能。由于可编程逻辑阵列相对低廉，只要数十元，因此本发明比常规PLC或 DCS系统实现具有极高的性能价格比。
图1是基于复杂可编程逻辑阵列实现逻辑组态示意图；
图2是使用软件进行逻辑组态示意图；
图3是重新组态操作示意图。
具体实施例方式
采用复杂可编程逻辑阵列((包含CPLD (Complex Programmable LogicDevice，复 杂可编程逻辑器件)及FPGA (Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列))作为 控制核心实现汽轮机危急保护逻辑的可组态。 复杂可编程逻辑阵列可接受复杂多样的内部逻辑需求。例如涉及与或非的门级 逻辑需求、N选1、 N选2等、寄存器、锁存器、各类触发器、延时消抖、移位寄存、信号发生等 等。并且用户可根据需要自己编写定制逻辑块并调用使用，因而具有很好的逻辑扩展性。同 时，复杂可编程逻辑阵列具有处理速度相当快(ns级)，可图形组态实现内部逻辑修改等特 性。 对于本发明，实际使用中，用户只需关心汽轮机运行参数信号与跳闸信号之间最 顶层的逻辑关系，选择符合逻辑关系的逻辑块使用即可，而无须考虑本系统内部该逻辑关 系实现的具体细节。同时，进入汽轮机危急保护系统进行逻辑处理的信号量仅涉及数字量 输入输出，而不涉及模拟信号或更复杂的信号量，因此复杂可编程逻辑器件完全可以满足 这个需要。 对于用户欲更改及重新配置现有的逻辑，只需要使用可进行复杂可编程逻辑阵列 编程的软件进行逻辑组态的更改后，重新下载程序来完成。简单方便。 复杂可编程逻辑阵列目前应用已深入网络、仪器仪表、汽车电子、数控机床、航天
测控设备等方面。其稳定性毋庸置疑。 以下结合附图对本发明做进一步说明。 示例图1为基于复杂可编程逻辑阵列实现逻辑组态的示意图。 本发明采用复杂可编程逻辑阵列((包含CPLD(Complex ProgrammableLogic
Device,复杂可编程逻辑器件)及FPGA (Field-Programmable GateArray，现场可编程门阵
4列))作为控制核心实现汽轮机危急保护逻辑的可组态。 图l所示意，复杂可编程逻辑阵列内部可定制复杂多样的逻辑需求。例如涉及与 或非的门级逻辑需求、N选1、 N选2等、寄存器、锁存器、各类触发器、延时消抖、移位寄存、 信号发生等等。并且用户可根据需要自己编写定制逻辑块并调用使用，因而具有很好的逻 辑扩展性。 图2为使用编程软件进行复杂可编程逻辑阵列内部逻辑组态示意图。结合图例， 我们可以对复杂可编程逻辑阵列内部可定制复杂多样的逻辑需求有所了解。如图3路开 关量输入经过硬回路后发出开关量信号至复杂可编程逻辑阵列，开关量信号(INPUT)经过 或门(N0T，器件自带)取反后，有两路进入消抖模块(用户自定制)，消抖后与另一路未进 行消抖操作的输入信号合并进入3取2模块(用户自定制)处理，最终输出一路输出信号 给外部开关量输出硬回路。进入汽轮机危急保护系统进行逻辑处理的信号量仅涉及数字量 输入输出，而不涉及模拟信号或更复杂的信号量，因此复杂可编程逻辑阵列完全可以满足 这个需要。 对于本发明，实际使用中，用户只需关心汽轮机运行参数信号与跳闸信号之间最 顶层的逻辑关系，选择符合逻辑关系的逻辑块使用即可，而无须考虑本系统内部该逻辑关 系实现的具体细节。 图3为进行复杂可编程逻辑阵列重新组态的示意图。当用户欲进行内部组态的重 新定制时，可使用编程软件在现有组态逻辑的基础上进行修改或全新定制，之后使用逻辑 下载线(专用程序下载硬接线)下载修改后或全新定制的逻辑即可。 以上仅以最佳实施例对本发明做进一步的说明，然其并非对本发明的限定，本发 明的保护范围以表示在权利要求的内容为准。
权利要求
一种基于复杂可编程逻辑阵列的汽轮机危急保护逻辑组态方法，其特征在于，包括以下步骤1)将被监控的汽轮机参数数字量信号经过开关量输入通道处理后直接进入复杂可编程逻辑阵列，所述复杂可编程逻辑阵列包括复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列；2)利用复杂可编程逻辑阵列自带的逻辑及用户自定制的逻辑进行组态；3)当需进行复杂可编程逻辑阵列的内部组态重新定制时，使用编程软件在现有组态逻辑的基础上进行修改或全新定制，之后使用逻辑下载线下载修改后或全新定制的逻辑。
2. 根据权利要求1所述的基于复杂可编程逻辑阵列的汽轮机危急保护逻辑组态方法，其特征在于在所述步骤2)中，所述逻辑包括与或非的门级逻辑需求、N选1、 N选2等、寄存器、锁存器、各类触发器、延时消抖、移位寄存、信号发生、以及用户自定义逻辑模块的一种或多种的组合。
全文摘要
本发明公开了一种基于复杂可编程逻辑阵列的汽轮机危急保护逻辑组态方法，包括以下步骤1)将被监控的汽轮机参数数字量信号经过开关量输入通道处理后直接进入复杂可编程逻辑阵列，所述复杂可编程逻辑阵列包括复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列；2)利用复杂可编程逻辑阵列自带的逻辑及用户自定制的逻辑进行组态；3)当需进行复杂可编程逻辑阵列的内部组态重新定制时，使用编程软件在现有组态逻辑的基础上进行修改或全新定制，之后使用逻辑下载线下载修改后或全新定制的逻辑。本发明利用复杂可编程逻辑阵列强大的逻辑处理功能，使得本ETS系统内部逻辑可根据实际工程需求进行灵活定制，从而确保该装置宽的适用性及可组态功能。
文档编号F01D21/00GK101776000SQ20091026455
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者吴胜华, 杨卫民, 马伟东 申请人:国电南京自动化股份有限公司