Nh đã nói, cấu trúc của một lệnh STL có dạng: "tên lệnh" + "toán hạng". Ví dụ Nhãn: L PIW304 //Đọc nội dung cổng vào của module analog
tên lệnh toán hạng
trong đó toán hạng có thể là một dữ liệu hoặc một địa chỉ ô nhớ.
Toán hạng là dữ liệu
1) Dữ liệu logic TRUE(1) và FALSE(0) có độ dài 1 bit. 2) Số nhị phân. Ví dụ:
L 2#1101111 //Nạp số nhị phân 1101111 vào thanh ghi ACCU1.
3) Số hexadecimal x có độ dài 1 byte ( B#16#x), 1 từ (W#16#x) hoặc 1 từ kép ( DW#16#x). Ví dụ:
L B#16#1E
4) Số nguyên có độ dài 2 bytes cho biến kiểu INT. Ví dụ: L 962
L -1025
5) Số nguyên x với độ dài 4 bytes dạng L#x cho biến kiểu DINT. Ví dụ L L#930
L L#-2047
6) Số thực x cho biến kiểu Real. Ví dụ L 1.23466e+13
L 930.0
7) Dữ liệu thời gian cho biến kiểu ST5 dạng giờ_phút_giây_miligiây. Ví dụ: L S5T#2h_1m_0s_5ms
8) Dữ liệu thời gian cho biến kiểu TOD dạng giờ:phút:giây.Ví dụ: L TOD#5:45:00
9) DATE : biểu diễn giá trị thời gian tính theo năm/tháng/ngày. Ví dụ: L DATE#1999-12-8
10) C: biểu diễn giá trị số đếm đặt trớc cho bộ đếm.Ví dụ: L C#30
11) P: dữ liệu biểu diễn địa chỉ của 1 bit ô nhớ. Ví dụ: L P#Q0.0
12) Dữ liệu ký tự. Ví dụ: L 'ABFC'
Toán hạng là địa chỉ
Địa chỉ trong ô nhớ S7-300 gồm hai phần: phần chữ và phần số . Ví dụ PIW304
phần chữ phần số Phần chữ chỉ vị trí kích thớc của ô nhớ.
Phần số chỉ địa chỉ của byte hoặc bit trong miền nhớ xác định.
Thanh ghi trạng thái
Khi thực hiện lệnh, CPU sẽ ghi nhận lại trạng thái của phép tính trung gian cũng nh trạng thái kết quả vào một thanh ghi đặc biệt 16 bits, đợc gọi là thanh ghi trạng thái (Status word). Mặc dù thanh ghi trạng thái này có độ dài 16 bits nhng chỉ sử dụng 9 bits với cấu trúc nh sau:
BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC
- FC (First check): FC=0 khi dãy lệnh logic tiếp điểm vừa đợc kết thúc.
- RLO (Result of logic operation): Kết quả tức thời của phép tính logic vừa đợc thực hiện. - STA (Status bit): Bit trạng thái này luôn có giá trị logic của tiếp điểm đợc chỉ định trong lệnh.
- OR: Ghi lại giá trị của phép tính logic "và" cuối cùng đợc thực hiện để phụ giúp cho việc thực hiện phép toán "hoặc" sau đó. Điều này là cần thiết vì trong một biểu thức hàm hai trị, phép "và" bao giờ cũng phải đợc thực hiện trớc các phép tính "hoặc".
- OS (Stored overflow bit): Ghi lại giá trị bit bị tràn ra ngoài mảng ô nhớ. - OV(Overflow bit): Bit báo kết quả phép tính bị tràn ra ngoài ô nhớ.
- CC0 và CC1 (Conditon code): Hai bit báo trạng thái của kết quả phép tính với số nguyên, số thực, phép dịch chuyển hoặc phép tính logic trong ACCU.
- BR (Binary result bit): Bit trạng thái cho phép liên kết hai loại ngôn ngữ lập trình STL và LAD. Chẳng hạn cho phép ngời sử dụng có thể viết một khối chơng trình FB hoặc FC trên ngôn ngữ STL nhng gọi và sử dụng chúng trong một chơng trình khác viết trên LAD. Để tạo ra đợc mối liên kết đó, ta cần phải kết thúc chơng trình trong FB, FC bằng lệnh ghi a) 1 vào BR, nếu chơng trình chạy không có lỗi.
b) 0 vào BR, nếu chơng trình chạy có lỗi.
Chú ý: Một chơng trình viết trên STL (tùy thuộc vào từng ngời lập trình) có thể gồm nhiểu Network. Mỗi một Network chứa một đoạn chơng trình phục vụ một công đoạn cụ thể. Và mỗi đầu Network, thanh ghi trạng thái nhận giá trị 0. Chỉ sau lệnh đầu tiên của Network, các bit trạng thái mới thay đổi theo kết quả phép tính.
NETWORK 1 [... ] NETWORK 2 [... ] NETWORK 3 ...
Chơng 4 Thiết kế hệ thống SCADA cho trạm điện 4.1 Mục tiêu đề ra đối với thiết kế hệ thống SCADA
* Giao diện SCADA/HMI phải thân thiện với ngời sử dụng: - Đơn giản, dễ sử dụng
- Bền vững, khó gây lỗi -Tính thông tin cao - Nhất quán
- Đẹp, nhã nhặn
* Hệ thống SCADA phải có độ tin cậy và tính sẵn sằng: - Cơ chế dự phòng
- Khả năng bảo mật
* Giá thành, chi phí hệ thống phải hợp lý, không quá cao: - Chi phí ban đầu:
+ Chi phí thiết kế hệ thống + Chi phí phần cứng
+ Chi phí phần mềm công cụ
+ Chi phí triển khai, đa vào vận hành + Chi phí đào tạo, chuyển giao công nghệ - Chi phí vận hành:
+ Chi phí bảo trì, bảo dỡng thiết bị và phần mềm + Chi phí thiết bị thay thế
+ Chi phí dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật
+ Chi phí dừng sự cố khi hệ thống xảy ra sự cố
4.2 Thiết bị phục vụ cho hệ thống SCADA
- Một máy tính chủ có chức năng điểu khiển, giám sát trạm điện và truyền thông liên lạc với trung tâm điều độ quốc gia A1. Máy tính chủ này phải đáp ứng tối thiểu các yêu cầu kỹ thuật sau:
+ Có bộ vi xử lý Pentium tốc độ tối thiểu 132MHz- Ram 32Mb + Có card và ổ đĩa (driver) cho bộ nhớ ngoài: đĩa cứng, đĩa mềm + Có module ghép nối với trạm thao tác
+ Có cổng (port) và card để ghép nối với hệ thống SCADA của trạm điện
+ Có cổng (port) và card để ghép nối với hệ thống SCADA của trung tâm điều độ quốc gia A1
+ Màn hình Monitor (20 inch), bàn phím điều khiển + Một máy in
+ Sử dụng phần mềm VB
- Bốn RTU (PLC), mỗi RTU sẽ điều khiển một máy biến áp và các bộ phận mà nó cấp điện. Mỗi RTU phải đáp ứng tối thiểu các yêu cầu kỹ thuật sau:
+ Bộ vi xử lý ít nhất 16 bits
+ ADC 12 bits (11 bít + 1 bít dấu)
+ Có thể giao tiếp với các Role gọi chung là IED ( Intelligent Electronics Devices) theo protocol IEC-870-5-103
+ Tín hiệu Anolog đầu vào: 0mA đến 10mA đối với U, I -10mA đến +10mA đối với P, Q + Tốc độ truyền tín hiệu: 50 đến 9600 baud
+ Các modem có thể lập trình + Có chức năng tự kiểm tra
+ Có hệ thống đồng bộ thời gian
+ Số lợng tín hiệu đầu vào tơng tự và tín hiệu đầu vào số đủ để thể hiện trạng thái của các máy cắt, dao cách ly, các giá trị đo lờng U, P, Q đối với các cấp điện áp, thể hiện tín về vị trí của bộ điểu chỉnh điện áp của máy biến áp và các tín hiệu khi có sự cố của các phần tử của trạm biến áp.
+ Số lợng các đầu ra đủ để phục vụ cho việc điểu khiển từ xa việc đóng cắt các máy cắt đối với các cấp điện áp và việc điểu chỉnh điện áp máy biến áp.
Dự phòng: Trong tủ RTU mỗi chủng loại card sẽ đợc dự phòng cho việc lắp đặt thêm ít nhất một card (bao gồm đầy đủ từ dây đấu nối, hàng kẹp, card...).
- Các transducer làm nhiệm vụ chuyển đổi mức tín hiệu phù hợp với ngỡng tín hiệu vào của RTU.
- Trung tâm điều độ quốc gia A1 giám sát, điều khiển đợc trạm điện Bala thông qua RTU. RTU truyền thông tin lên trung tâm điều độ quốc gia qua hệ thống cáp quang.
- Máy tính chủ liên lạc với các thiết bị ngoài nh máy in qua chuẩn RS232.
- Máy tính chủ liên lạc với bốn PLC qua chuẩn RS 485. Dùng bộ giải mã Decorder để lựa chọn tại một thời điểm có một PLC làm việc.
- Sử dụng giao tiếp MPI kết nối các trạm PLC với máy tính chủ. MPI là mạng có giá thành thấp. MPI sử dụng cáp hai dây hoặc cáp sợi quang bằng thuỷ tinh hay nhựa làm đ- ờng truyền. Chiều dài tối đa của cáp cho một phân đoạn là 50 mét. Sử dụng bộ lặp RS485 làm tăng chiều dài tối đa lên đến 1100 mét. Modul cáp quang làm tăng chiều dài cho phép thậm chí hơn 100 km. Tốc độ truyền thờng là 187,5 kbit/s.
4.3 Tổng hợp tín hiệu cho từng cấp điện áp
Các tín hiệu đợc thu thập đối với các thiết bị nh sau: - Đối với máy biến áp:
+ 3 tín hiệu vào tơng tự : Ua, Ub, Uc
+ 1 tín hiệu vào số báo nấc máy biến áp
+ 2 tín hiệu ra số để điều khiển tăng/giảm (Raise/Lower) nấc MBA - Đối với các máy cắt các tín hiệu thu thập bao gồm:
+ 1 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của máy cắt.
+ 2 tín hiệu ra điều khiển (on/off) - điều khiển đóng/cắt máy cắt. + 5 tín hiệu vào tơng tự: Ia, Ib, Ic, P, Q.
+ 1 tín hiệu vào số báo trạng thái dao cách ly.
+ 2 tín hiệu ra điều khiển (on/off) - điều khiển đóng/cắt dao cách ly. - Đối với thanh cái thu thập các tín hiệu :
+ 3 tín hiêu vào tơng tự : Ua, Ub, Uc
4.3.1 Tín hiệu phần cao áp 220 kV
Cấp điện áp 220 kV có tất cả 11 máy cắt (277, 276, 275, 274, 273, 272, 271, 200, 212, 233, 234), 47 dao cách ly và có 2 máy biến áp (3AT, 4AT).
Có 58 tín hiệu vào số, bao gồm:
- 11 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của các máy cắt: 277, 276, 275, 274, 273, 272, 271, 200, 212, 233, 234.
- 47 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của các dao cách ly. Có 116 tín hiệu ra số:
- 22 tín hiệu đi điều khiển đóng/cắt các máy cắt: 277, 276, 275, 274, 273, 272, 271, 200, 212, 233, 234.
- 94 tín hiệu đi điều khiển đóng/cắt các dao cách ly. Có 58 tín hiệu vào tơng tự:
- 11 tín hiệu báo công suất tác dụng (P) trên các máy cắt: 277, 276, 275, 274, 273, 272, 271, 200, 212, 233, 234.
- 11 tín hiệu báo công suất phản kháng (Q) trên các máy cắt: 277, 276, 275, 274, 273, 272, 271, 200, 212, 233, 234.
- 33 tín hiệu báo dòng điện (Ia, Ib, Ic) đi qua các máy cắt: 277, 276, 275, 274, 273, 272, 271, 200, 212, 233, 234.
- 3 tín hiệu báo điện áp (Ua, Ub, Uc) trên thanh cái C21, lấy từ TU-C21-1
4.3.2 Tín hiệu phần cao áp 110 kV
Cấp điện áp 110 kV có tất cả 14 máy cắt (100, 112, 131, 132, 133, 134, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178), 56 dao cách ly và có 2 máy biến áp (1T, 2T).
Có 70 tín hiệu vào số, bao gồm:
- 14 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của các máy cắt:100, 112, 131, 132, 133, 134, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178.
- 56 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của các dao cách ly. Có 140 tín hiệu ra số:
- 28 tín hiệu đi điều khiển đóng/cắt các máy cắt: 100, 112, 131, 132, 133, 134, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178.
- 112 tín hiệu đi điều khiển đóng/cắt các dao cách ly. Có 73 tín hiệu vào tơng tự:
- 14 tín hiệu báo công suất tác dụng (P) trên các máy cắt: 100, 112, 131, 132, 133, 134, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178.
- 14 tín hiệu báo công suất phản kháng (Q) trên các máy cắt: 100, 112, 131, 132, 133, 134, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178.
- 42 tín hiệu báo dòng điện (Ia, Ib, Ic) đi qua các máy cắt: 100, 112, 131, 132, 133, 134, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178.
- 3 tín hiệu báo điện áp (Ua, Ub, Uc) trên thanh cái C11, lấy từ TU-C11-1.
4.3.3 Tín hiệu phần trung áp 35 kV
Cấp điện áp 35 kV có tất cả 11 máy cắt (300, 331, 332, 378, 376, 371, 373, 381, 375, 377, 379) và 24 dao cách ly.
Có 35 tín hiệu vào số, bao gồm:
- 11 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của các máy cắt: 300, 331, 332, 378, 376, 371, 373, 381, 375, 377, 379.
- 24 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của các dao cách ly. Có 70 tín hiệu ra số:
- 22 tín hiệu đi điều khiển đóng/cắt các máy cắt: 300, 331, 332, 378, 376, 371, 373, 381, 375, 377, 379.
- 48 tín hiệu đi điều khiển đóng/cắt các dao cách ly. Có 58 tín hiệu vào tơng tự:
- 11 tín hiệu báo công suất tác dụng (P) trên các máy cắt: 300, 331, 332, 378, 376, 371, 373, 381, 375, 377, 379.
- 11 tín hiệu báo công suất phản kháng (Q) trên các máy cắt: 300, 331, 332, 378, 376, 371, 373, 381, 375, 377, 379.
- 33 tín hiệu báo dòng điện (Ia, Ib, Ic) đi qua các máy cắt: 300, 331, 332, 378, 376, 371, 373, 381, 375, 377, 379.
- 3 tín hiệu báo điện áp (Ua, Ub, Uc) trên thanh cái C31, lấy từ TU.C31
Cấp điện áp 22 kV phía 110 kV ở chế độ dự phòng nên ta không cần phải tổng hợp tín hiệu.
Cấp điện áp 22 kV phía 220 kV có 2 máy cắt hợp bộ (443, 444), 4 dao cách ly và 2 máy biến áp (43T, 44T).
Có 6 tín hiệu vào số, bao gồm:
- 2 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của hai máy cắt: 443, 444. - 4 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của các dao cách ly. Có 12 tín hiệu ra số:
- 4 tín hiệu đi điều khiển đóng/cắt các máy cắt: 443, 444. - 8 tín hiệu đi điều khiển đóng/cắt các dao cách ly.
Có 13 tín hiệu vào tơng tự:
- 2 tín hiệu báo công suất tác dụng (P) trên các máy cắt: 443, 444. - 2 tín hiệu báo công suất phản kháng (Q) trên các máy cắt: 443, 444. - 6 tín hiệu báo dòng điện (Ia, Ib, Ic) đi qua các máy cắt: 443, 444. - 3 tín hiệu báo điện áp (Ua, Ub, Uc) trên thanh cái 22 kV, lấy từ TU.22
4.3.5 Tín hiệu phần trung áp 6 kV
Cấp điện áp 6 kV có 7 máy cắt hợp bộ (676, 674, 632, 677, 671, 673, 675).
- Có 7 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của các máy cắt hợp bộ: 676, 674, 632, 677, 671, 673, 675 .
- 14 tín hiệu ra số đi điều khiển đóng/cắt các máy cắt hợp bộ: 676, 674, 632, 677, 671, 673, 675.
Có 38 tín hiệu vào tơng tự:
- 7 tín hiệu báo công suất tác dụng (P) trên các máy cắt hợp bộ: 676, 674, 632, 677, 671, 673, 675.
- 7 tín hiệu báo công suất phản kháng (Q) trên các máy cắt hợp bộ: 676, 674, 632, 677, 671, 673, 675.
- 21 tín hiệu báo dòng điện (Ia, Ib, Ic) đi qua các máy cắt hợp bộ: 676, 674, 632, 677, 671, 673, 675.
- 3 tín hiệu báo điện áp (Ua, Ub, Uc) trên thanh cái 6 kV, lấy từ TU.6-I
Mỗi PLC sẽ nhận tín hiệu vào số và tín hiệu vào tơng tự từ mỗi máy biến áp và các phần tử điện liên quan đến máy biến áp đó( máy cắt, dao cách ly, thanh cái). Sau đó PLC sẽ gửi tín hiệu ra số để điều khiển vị trí nấc biến áp( mỗi nấc biến áp sẽ tơng ứng với điện áp ra cung cấp của máy biến áp) và điều khiển việc đóng cắt các máy cắt, dao cách ly.
4.4.1 Tín hiệu vào ra đối với PLC1
PLC1 sẽ quản lý và điều khiển máy biến áp T1 và 14 máy cắt, 37 dao cách ly liên quan đến các thanh cái C11, C12, C19, C31.
Các máy cắt : 100, 133, 112, 131, 171, 173, 175, 177, 331, 371, 373, 375, 441, 442. Các dao cách ly: 133-1, 133-2, 133-3, 133-9, 100-1, 100-2, 100-9, 112-1, 112-2, 131-1, 131-2, 131-3, 131-9, 171-1, 171-2, 171-7, 171-9, 173-1, 173-2, 173-7, 173-9, 175-1, 175- 2, 175-7, 175-9, 177-1, 177-2, 177-7, 177-9, 331-1, 331-3, 331-7, 373-1, 373-3, 373-7, 375-1, 375-7. PLC1 quản lý các tín hiệu:
+ Tín hiệu vào số: 52 tín hiệu + Tín hiệu ra số: 104 tín hiệu + Tín hiệu vào tơng tự: 85 tín hiệu
4.4.2 Tín hiệu vào/ra đối với PLC2
PLC2 sẽ quản lý và điều khiển máy biến áp T2 và 15 máy cắt, 32 dao cách ly liên