许继直流输电阀冷电气原理设计

1、 xjgc 11/2/2021 v1.9阀冷电气原理设计阀冷电气原理设计许继集团有限公司许继集团有限公司2011年年11月月 xjgc 11/2/2021 v1.9目录目录1 1、整体设计理念、整体设计理念2 2、控制系统回路、控制系统回路3 3、直流电源回路、直流电源回路4 4、变逆器、传感器回路、变逆器、传感器回路5 5、开入信号采样回路、开入信号采样回路6 6、开出控制回路、开出控制回路7 7、模拟量输出控制回路、模拟量输出控制回路8 8、主泵回路、主泵回路9 9、系统电源柜回路、系统电源柜回路1010、冷却塔风机电源和控制回路、冷却塔风机电源和控制回路1111、喷淋泵回路、喷淋泵回路

2、xjgc 11/2/2021 v1.91 1、整体设计理念、整体设计理念 阀冷系统控制单元处理器阀冷系统控制单元处理器是整个水冷系统控制与保护的核心元件，水冷系统选用西门子是整个水冷系统控制与保护的核心元件，水冷系统选用西门子s7-400s7-400系列系列plcplc。 cpucpu及及i/oi/o模板、通讯模板均采用冗余配置（分为模板、通讯模板均采用冗余配置（分为a a、b b系统），系统），a a、b b系统的系统的cpucpu及其及其i/oi/o模模块完全独立，所有模块均可以在线进行更换和维护。块完全独立，所有模块均可以在线进行更换和维护。 控制系统通讯网络冗余设计控制系统通讯网络冗余

3、设计: :cpucpu到到i/oi/o模块网络为交叉冗余的模块网络为交叉冗余的profibus dpprofibus dp网络，网络，hmihmi和双和双cpucpu通讯网络冗余设计，冷却系统到极控后台提供交叉冗余的光纤网络接口。通讯网络冗余设计，冷却系统到极控后台提供交叉冗余的光纤网络接口。 控制系统控制系统可以预留模块扩展空槽，根据实际需要可以预留模块扩展空槽，根据实际需要, ,很方便插入扩展模块。很方便插入扩展模块。电源处理器1 电源处理器2 接口模块1接口模块2io模块io模块io模块io模块接口模块1接口模块2io模块io模块io模块io模块极控系统1极控系统2dp/dp 耦合器总线

4、1总线2dp2dp2mpimpi人机接口单元mpidp/dp 耦合器dp/dp 耦合器dp/dp 耦合器水水冷冷系系统统控控制制单单元元配配置置及及通通讯讯原原理理配配置置示示意意图图 xjgc 11/2/2021 v1.92 2、控制系统回路、控制系统回路 设备控制系统设备控制系统以西门子公司以西门子公司s7-400hs7-400h为主控制器，控制交流电源柜为主控制器，控制交流电源柜2 2路交流进线电路交流进线电源的切换、主循环泵、补水泵、原水泵、电加热器、冷却塔风机、喷淋泵、旁路循环源的切换、主循环泵、补水泵、原水泵、电加热器、冷却塔风机、喷淋泵、旁路循环泵、加药泵、电磁阀等设备的启动运行

5、泵、加药泵、电磁阀等设备的启动运行/ /停机，同时采集系统开关量信号、模拟量信号停机，同时采集系统开关量信号、模拟量信号。通过通讯接口和硬接点输入信号，接收上位机发出的各种控制命令，并通过通讯接。通过通讯接口和硬接点输入信号，接收上位机发出的各种控制命令，并通过通讯接口向上位机发送水冷信息，也通过硬接点信号和模拟量信号向极控接口屏发送运行信口向上位机发送水冷信息，也通过硬接点信号和模拟量信号向极控接口屏发送运行信息。同时通过光纤和外冷系统息。同时通过光纤和外冷系统cpucpu连接，采集数据信息和完成相应的控制功能。连接，采集数据信息和完成相应的控制功能。 a a、b b系统的系统的cpucpu

6、、接口模块、接口模块、i/oi/o模块、光电通讯模块均用各自的模块、光电通讯模块均用各自的24v24v电源供电，电源供电，单独的单独的a a或或b b系统异常或进行维护时，另外一个系统单元均可以正常控制阀冷系统稳定系统异常或进行维护时，另外一个系统单元均可以正常控制阀冷系统稳定可靠运行。可靠运行。 xjgc 11/2/2021 v1.92 2、控制系统回路、控制系统回路至外冷系统触摸屏olm模块1光通信接口至外冷系统光通信接口触摸屏olm模块2olmc1光电转换通信mkb07 mkb08 mkb09 mkb10 mkb11mkb06mkb05mkb04mkb03mkb02mkb01mka07

7、mka08 mka09 mka10 mka11mka01 mka02 mka03 mka04 mka05 mka06profibus通讯总线bima1cpuaif2if1x1同步光纤hmi触摸屏mpi通讯comx1cpubmpi通讯接口模块a1ima2dpa1dpa2接口模块a2dp耦合器1dp耦合器2光电转换通信olma2olma1光电转换通信接口模块b2imb2接口模块b1imb1di模块1模块2didi模块4模块3dido模块1模块2do模块aoai模块2模块2aiai模块1上位机imb3接口模块b3imb4接口模块b4接口模块a4ima4接口模块a3ima3光电转换通信olmb2光电转

8、换通信dp耦合器2dp耦合器1dpb2olmb1profibus通讯总线adpb1do模块4do模块2模块1dodi模块3模块4didi模块2模块1di模块1aiai模块3模块2aiao模块if1if2接口a接口b上位机上位机接口b接口a上位机注：虚线框内元件通过有源导轨连接模块3doolma3光电转换通信光电转换通信olmb3光电转换通信olmc2通信接口a至外冷系统通信接口b至外冷系统do模块3mka12模块4domkb12阀冷控制系统配置和接线原理图阀冷控制系统配置和接线原理图 xjgc 11/2/2021 v1.92 2、控制系统回路、控制系统回路 极控接口屏（极控接口屏（ccpccp

9、）到水冷控制单元的开关量信号（）到水冷控制单元的开关量信号（didi、dodo）以及通信电缆均）以及通信电缆均采用冗余交叉方式连接。采用冗余交叉方式连接。水冷控制柜极控阀冷ccp开关量、模拟量、通信系统b信号接口单元b极控阀冷ccp水冷控制柜系统a信号接口单元a控制柜和ccp信号接口示意图换流阀水冷系统交叉冗余连接方式开关量、模拟量、通信 xjgc 11/2/2021 v1.93 3、直流电源回路、直流电源回路 控制单元控制单元a a、b b系统的系统的cpucpu模块、交流电源柜的模块、交流电源柜的2 2路交流进线接触器及其它交流负路交流进线接触器及其它交流负荷的电源控制接触器均采用荷的电源

10、控制接触器均采用dc110vdc110v或或dc220vdc220v直流操作电源供电。直流操作电源供电。 控制单元接口模块、控制单元接口模块、i/oi/o模块、光电通讯模块、变送器、传感器、开入、开出模块、光电通讯模块、变送器、传感器、开入、开出信号继电器的电源均用信号继电器的电源均用dc24vdc24v供电。供电。 控制单元控制单元a a、b b系统均由各自独立的系统均由各自独立的dc110vdc110v和和dc24vdc24v供电。供电。 其中其中dc110vdc110v分为分为a a、b b两段直流电源，由来自直流电源柜的两段直流电源，由来自直流电源柜的4 4路直流电源经过两路直流电源经

11、过两路切换得到稳定可靠的路切换得到稳定可靠的dc110vdc110v电源。电源。 dc24v dc24v分为分为a a、b b、c(c(公用公用)3)3路直流电源，分别由路直流电源，分别由6 6个电源模块个电源模块1+11+1冗余输出得到冗余输出得到稳定可靠的稳定可靠的dc24vdc24v电源。电源。 xjgc 11/2/2021 v1.93 3、直流电源回路、直流电源回路dc24vdc24vb段c段dc24vb段dc110va段dc110va系统i/o模块dc24v电源a系统接口模块dc24v工作电源a段电磁阀dc24v工作电源dc24v电源触摸屏b系统接口模块b系统i/o模块dc24v电源

12、工作电源系统cpu b直流控制电源b系统信号电源极控开入b极控开入a信号电源a系统直流控制电源系统cpu a工作电源dc110v电源a段极控dc110v直流电源柜换流站水冷系统直流电源系统配电方案dc110v电源b段dc24v工作电源 xjgc 11/2/2021 v1.94 4、变逆器、传感器回路、变逆器、传感器回路 阀冷系统的模拟量信号元器件：阀冷系统的模拟量信号元器件：变送器、传感器元件均按照变送器、传感器元件均按照a a、b b系统冗余配置，在同一系统冗余配置，在同一数据点采集的变送器、传感器至少采用数据点采集的变送器、传感器至少采用2 2个配置，重要的信号如进阀温度和进阀压力传感器均

13、个配置，重要的信号如进阀温度和进阀压力传感器均采用采用3 3个配置（个配置（3 3取取2 2原则）。原则）。 变送器、传感器分为变送器、传感器分为a a、b b系统分别送至系统分别送至a a、b b系统的系统的aiai模块，供电电源也由模块，供电电源也由a a、b b系统的系统的dc24vdc24v独立供电，其中进阀温度和进阀压力传感器每一种个独立供电，其中进阀温度和进阀压力传感器每一种个3 3个，分别由个，分别由a a、b b、c c（公用）系统（公用）系统的的dc24vdc24v供电。供电。in1-l+1#变送器变送器、传感器a系统2#变送器in2-in2+in3+in3-3#变送器n#变

14、送器inn-inn+a系统b系统inn+inn-n#变送器3#变送器in3-in3+in2+in2-2#变送器b系统变送器、传感器1#变送器l+in1-in1+ai模块ai模块in1+in1-l+tt03进阀温度变送器、传感器3取2中第3路pt03进阀压力in2-in2+in3+in3-ai模块in1+磁翻板液位b系统3取2类型第3路变送器、传感器 xjgc 11/2/2021 v1.95 5、开入信号采样回路、开入信号采样回路 阀冷系统重要的开入信号：阀冷系统重要的开入信号：交流电源柜交流电源柜2 2路交流回路路交流回路didi信号、信号、#1#1和和#2#2主泵回路主泵回路didi信号、来

15、自极控接口屏（信号、来自极控接口屏（ccpccp）的）的didi信号，均采用信号，均采用2 2副独立接点形式连接至副独立接点形式连接至a a和和b b系系统的统的didi模块。模块。双接点开入信号接线原理示意图双接点开入信号接线原理示意图#3交流电源故障p01主泵交流电源故障p01主泵电源开关断开控制开关断开p01主泵p01主泵运行m01风机运行p01喷淋泵运行开入信号名称a系统di模块di模块b系统 xjgc 11/2/2021 v1.95 5、开入信号采样回路、开入信号采样回路 其它只有一副接点的元件开入信号同时接至其它只有一副接点的元件开入信号同时接至a a、b b系统的开入模块，如加药

16、泵运系统的开入模块，如加药泵运行、电动开关阀开到位、直流电源进线开关断开等信号接点。其供电电源由行、电动开关阀开到位、直流电源进线开关断开等信号接点。其供电电源由c c段段dc24vdc24v（公用（公用24v24v）供电。）供电。j03加药泵运行开到位vk01电动开关阀h01电加热器运行电源开关断开h01电加热器进线开关断开#2直流电源进线开关断开#1直流电源开入信号名称a系统di模块di模块b系统单接点开入信号接线原理示意图单接点开入信号接线原理示意图 xjgc 11/2/2021 v1.96 6、开出控制回路、开出控制回路 内冷的全部开出信号和外冷的重要信号内冷的全部开出信号和外冷的重要

17、信号（到极控接口屏接点信号、交流电源进线控制、风（到极控接口屏接点信号、交流电源进线控制、风机变频器控制、喷淋泵控制、工业水泵控制、吸盐泵控制等控制信号），采用机变频器控制、喷淋泵控制、工业水泵控制、吸盐泵控制等控制信号），采用a a、b b系统各自的系统各自的开出模块控制各自的中间继电器，再由开出模块控制各自的中间继电器，再由a a、b b系统各自的中继接点作为阀冷系统系统的开出信号系统各自的中继接点作为阀冷系统系统的开出信号参与控制系统设备的运行和停机或上送至阀冷接口屏。参与控制系统设备的运行和停机或上送至阀冷接口屏。#3交流进线控制开出回路名称#1主泵软起动器控制p03原水泵控制p04补

18、水泵控制开出模块a系统开出模块b系统开出信号回路接线原理示意图开出信号回路接线原理示意图1 1 xjgc 11/2/2021 v1.96 6、开出控制回路、开出控制回路外冷其它非重要信号外冷其它非重要信号（如加药泵、电动开关阀、风机电加热器等设备）的运行控制采用（如加药泵、电动开关阀、风机电加热器等设备）的运行控制采用a a、b b系统通过冗余隔直二极管驱动单个中间继电器来，再由中间继电器的接点作为阀冷系统系统系统通过冗余隔直二极管驱动单个中间继电器来，再由中间继电器的接点作为阀冷系统系统的开出信号参与控制系统设备的运行和停机。的开出信号参与控制系统设备的运行和停机。控制1控制2控制3控制n#

19、1冷却塔控制柜a组风扇控制m01风机电加热带控制开出回路名称m02风机电加热带控制j01加药泵控制开出模块a系统开出模块b系统开出信号回路接线原理示意图开出信号回路接线原理示意图2 2 xjgc 11/2/2021 v1.97 7、模拟量输出控制回路、模拟量输出控制回路 模拟量信号分为两种：内冷和外冷系统模拟量输出量模拟量信号分为两种：内冷和外冷系统模拟量输出量 1) 1)内冷模出为到极控接口屏（内冷模出为到极控接口屏（ccpccp）的模拟量采用）的模拟量采用4-20ma4-20ma量，具有较强的抗干扰能力，保证远距离传量，具有较强的抗干扰能力，保证远距离传输信号的真实性，模拟量输出模块的工作

20、电源分别来自输信号的真实性，模拟量输出模块的工作电源分别来自a a、b b段的段的dc24vdc24v电源。电源。 控制单元到极控接口屏（控制单元到极控接口屏（ccpccp）的模拟量采用冗余交叉连接，确保阀冷控制单元）的模拟量采用冗余交叉连接，确保阀冷控制单元a a、b b系统中单个系统系统中单个系统异常或者异常或者ccpccp的的a a、b b系统中单个系统异常时，确保极控接口装置可以接收到有阀冷系统上送的模拟量值。系统中单个系统异常时，确保极控接口装置可以接收到有阀冷系统上送的模拟量值。模拟量输出信号回路接线原理示意图模拟量输出信号回路接线原理示意图1 1 a系统模出信号4-20ma输出至

21、ccpa阀厅温度1至ccpa出阀温度1至ccpa至ccpa进阀温度1输出4-20ma输出4-20ma输出4-20ma室外温度1至ccpa电源负端至ccpb室外温度14-20ma输出4-20ma输出4-20ma输出进阀温度1至ccpb至ccpb出阀温度1至ccpb阀厅温度1至ccpb输出4-20maa系统模出信号b系统模出信号4-20ma输出至ccpb输出4-20ma输出4-20ma输出4-20ma4-20ma输出4-20ma输出4-20ma输出至ccpa输出4-20mab系统模出信号室外温度2至ccpa阀厅温度2至ccpa出阀温度2至ccpa进阀温度2至ccpa至ccpb进阀温度2至ccpb出

22、阀温度2至ccpb阀厅温度2至ccpb室外温度2电源负端a系统ao模块b系统ao模块 xjgc 11/2/2021 v1.97 7、模拟量输出控制回路、模拟量输出控制回路 2) 2)外冷系统模拟量输出用来控制冷却塔风机的运转速度，由外冷系统模拟量输出用来控制冷却塔风机的运转速度，由a a、b b模出模块同时输出一个模出模块同时输出一个0-10v0-10v电电压信号，该电压信号再经过一个电压压信号，该电压信号再经过一个电压电流变送器转换为一个电流变送器转换为一个4-20ma4-20ma电流信号电流信号, ,连接至风机的变频器连接至风机的变频器频率给定端子频率给定端子, ,控制变频器输出系统要求的

23、频率交流电源控制变频器输出系统要求的频率交流电源, ,到达调节风机电机转速到达调节风机电机转速 根据阀冷系统分段原则。其中根据阀冷系统分段原则。其中m01m01、m03m03、m05m05风机变频器的转换模块的电源取自风机变频器的转换模块的电源取自a a系统系统dc24vdc24v电源电源，m02m02、m04m04、m06m06风机变频器的转换模块的电源取自风机变频器的转换模块的电源取自b b系统系统dc24vdc24v电源。电源。频率给定m03风机变频器aui3输出4-20mam05风机变频器频率给定m01风机变频器开出回路名称模出模块a系统模出模块b系统aui1输出4-20ma4-20m

24、a输出aui2频率给定模拟量输出信号回路接线原理示意图模拟量输出信号回路接线原理示意图2 2 xjgc 11/2/2021 v1.98 8、主泵回路、主泵回路1)1)主循环泵的交流动力电源来自极控主循环泵的交流动力电源来自极控400v400v（3p/4w3p/4w）低压柜，每台主泵单独一路电源，互相）低压柜，每台主泵单独一路电源，互相独立，主泵的交流电源经保护断路器接至软起动器，经软起动器在连接至主泵电机，最为主泵独立，主泵的交流电源经保护断路器接至软起动器，经软起动器在连接至主泵电机，最为主泵运行电源。运行电源。2)2)在软起动器和主泵电机之间配置一个安全开关，以便对主泵电机可以方便地维护和

25、检修在软起动器和主泵电机之间配置一个安全开关，以便对主泵电机可以方便地维护和检修。3)3)主泵软起动器的控制电源同样取自主泵的动力电源，经保护断路器连接至软起动器的辅主泵软起动器的控制电源同样取自主泵的动力电源，经保护断路器连接至软起动器的辅助电源端子。助电源端子。4)4)增加对主泵电机温度保护功能，在主泵电机内预埋一个增加对主泵电机温度保护功能，在主泵电机内预埋一个ptcptc电阻，电阻接线连接至主泵动电阻，电阻接线连接至主泵动力柜内的温度检测模块，当主泵温度过高时，可由力柜内的温度检测模块，当主泵温度过高时，可由plcplc根据系统状况决定是否进行保护和进行根据系统状况决定是否进行保护和进

26、行主泵切换运行。主泵切换运行。5)5)主泵软起动器的开出信号只有一副接点，因主泵回路信号的重要性，软起动器的信号（主泵软起动器的开出信号只有一副接点，因主泵回路信号的重要性，软起动器的信号（3 3路）经过中间继电器扩展为路）经过中间继电器扩展为2 2副独立接点连接至副独立接点连接至a a、b b系统开入模块，作为对主泵回路信号的监系统开入模块，作为对主泵回路信号的监控和保护。中间继电器的电源同样经过保护断路器取自主泵动力电源回路。控和保护。中间继电器的电源同样经过保护断路器取自主泵动力电源回路。6)6)具有软起动器自动和手动复位柜内，自动复位柜内可以在后台计算机和阀冷具有软起动器自动和手动复位

27、柜内，自动复位柜内可以在后台计算机和阀冷plcplc触摸屏上触摸屏上操作，手动复位可在软起动器上操作。操作，手动复位可在软起动器上操作。 xjgc 11/2/2021 v1.98 8、主泵回路、主泵回路来自#1控制单元柜故障24v+电源起动交流电源主泵交流输入交流输出主循环泵旁路主泵电机内温度继电器软起动器主泵软起动器回路接线原理图主泵软起动器回路接线原理图 xjgc 11/2/2021 v1.99 9、交流电源柜回路、交流电源柜回路1.1. 采用采用2 2路交流进线互投模式，每一路交流进线经过以下方式供电：路交流进线互投模式，每一路交流进线经过以下方式供电：保护断路器保护断路器接触器接触器隔

28、离开关隔离开关交流母线交流母线交流负荷交流负荷2.2. 2 2路交流接触器之间有电气闭锁功能，防止出现路交流接触器之间有电气闭锁功能，防止出现2 2路交流进线同时接通母线现象。路交流进线同时接通母线现象。3.3. 2 2路交流接触器的操作电压采用稳定可靠的直流电源控制，直流电源为来自路交流接触器的操作电压采用稳定可靠的直流电源控制，直流电源为来自a a、b b系系统独立的统独立的2 2路直流电源，最大程度保证了供电可靠性，同时也延长接触器的使用寿命路直流电源，最大程度保证了供电可靠性，同时也延长接触器的使用寿命。4.4. 外冷系统交流电源柜的外冷系统交流电源柜的2 2路进线电源切换增加了手动投

29、切功能，可以在控制单元异路进线电源切换增加了手动投切功能，可以在控制单元异常时或手动操作，保证交流进线电源可靠向负荷供电。常时或手动操作，保证交流进线电源可靠向负荷供电。 xjgc 11/2/2021 v1.99 9、交流电源柜回路、交流电源柜回路控制接点sa2sa1plckm1km2km2km1qs1qf1l1l2l3qs2qf2km1km2213456+-+a段直流电源b段直流电源1号交流电源2号交流电源交流电源柜交流电源柜2 2路进线控制回路接线原理示意图路进线控制回路接线原理示意图 xjgc 11/2/2021 v1.99 9、交流电源柜回路、交流电源柜回路5.25.2路交流电源回路开

30、关量信号接点采用路交流电源回路开关量信号接点采用2 2副独立接点形式，连接至阀冷控制单元的副独立接点形式，连接至阀冷控制单元的a a、b b系统开入模块。系统开入模块。a系统开入信号名称到控制单元柜e1.#3交流电源进线开关断开隔离开关断开e1.#3交流电源e1.#3交流电源投入控制开关断开e1.#3交流电源到控制单元柜b系统开入信号名称e1.#3交流电源故障e1.#3交流电源进线开关断开隔离开关断开e1.#3交流电源e1.#3交流电源投入控制开关断开e1.#3交流电源e1.#3交流电源故障6.6.内冷内冷p03p03原水泵、原水泵、p04p04和和p05p05补水泵回路设置手动起动功能，就地

31、可以直接控制起动设备运行或补水泵回路设置手动起动功能，就地可以直接控制起动设备运行或停机。停机。两路交流进线两路交流进线2 2副接点信号接线原理图副接点信号接线原理图 xjgc 11/2/2021 v1.91010、冷却塔风机电源和控制回路、冷却塔风机电源和控制回路1 1）电源回路）电源回路 阀冷外冷系统共有阀冷外冷系统共有3 3台冷却塔，每个冷却塔设置台冷却塔，每个冷却塔设置2 2台冷却风机，每个冷却塔的台冷却风机，每个冷却塔的2 2台风台风机的交流电源分别由外冷交流电源柜的机的交流电源分别由外冷交流电源柜的2 2段独立的交流母线供电。段独立的交流母线供电。 风机供电回路：交流母线风机供电回

32、路：交流母线保护断路器保护断路器变频器变频器接触器接触器安全开关安全开关风机电机。风机电机。序号冷却塔名称风机名称供电电源11号冷却塔m01i段m02ii段22号冷却塔m03i段m04ii段33号冷却塔m05i段m06ii段 xjgc 11/2/2021 v1.91010、冷却塔风机电源和控制回路、冷却塔风机电源和控制回路2 2）控制回路）控制回路 plc plc系统的开出模块控制风机变频器的启停，系统的开出模块控制风机变频器的启停，plcplc系统的模出模块控制风机变频器交流输出频率系统的模出模块控制风机变频器交流输出频率（电机转速），变频器同时把频率参数以（电机转速），变频器同时把频率参数

33、以4-20ma4-20ma模拟量上送至模拟量上送至plcplc系统。系统。 在风机变频器回路增设手动投切功能，每台风机主回路增加在风机变频器回路增设手动投切功能，每台风机主回路增加2 2个接触器和一个旋转开关，当变频个接触器和一个旋转开关，当变频器不能控制或故障时，可由人工操作旋转开关，手动启动风机电机，此时风机工作在工频器不能控制或故障时，可由人工操作旋转开关，手动启动风机电机，此时风机工作在工频50hz50hz运行状运行状态，保障整个外冷系统稳定可靠运行。态，保障整个外冷系统稳定可靠运行。风机变频器接线原理图风机变频器接线原理图频率给定启动停机plc控制风机ml1l2l3p24fwvuviacc变频器qf1km2km1km2km1sa1自动手动i段交流母线m01,m03,m05a段直流电源+-1l11l21l3-+b段直流电源m02,m04,m06ii段交流母线手动自动sa2km3km4km3km4qf2变频器ccviauvwfp24l3l2l1m风机频率给定2l32l22l1启动停机plc控制 xjgc 11/2/2021 v1.91010、冷却塔风机电源和控制回路、冷却塔风机电源