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产品描述
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闸门控制在水利工程中多采用现地控制方式，根据小浪底工程水工建筑物布置格局和调水调沙运用的特殊要求，研究开发了水库闸门集中远方监控系统，该系统1998年开始安装，2000年投入正常运行。经过一年多的实际运行，系统操作正常、，达到了研究与开发的目标。
小浪底水利枢纽的开发目标是防洪（包括防凌）、减淤为主，兼顾供水、灌溉、发电，蓄清排浑，综合利用。小浪底水库在黄河水量调度、保证下游不断流、河床不抬高等方面的作用十分重要，调水调沙是小浪底水库的主要运用方式。这就决定了枢纽运用以水调为主，电调为辅，正常运行时以发电流量保下游供水，当出现缺额时开启相应闸门泄水水量。为了好地发挥小浪底水利枢纽的作用，我们对水库闸门控制系统进行了较长时间的研究与开发，1999年9月水库下闸蓄水后现地控制设备投入运行，2000年系统投入正常运行。
1 问题的提出
小浪底水库闸门控制系统开发经历了两个过程，即采用常规继电器逻辑控制和采用可编程逻辑控制器（PLC）控制。用于小浪底这样被控对象分散的系统，如采用早期的PLC作为控制其投入大、性尚无法保证。随着微电子技术的飞速发展，计算机越来越多地运用于工业控制，PLC也逐渐开发出开放的上网产品，在1995年以后着重研究采用PLC取代常规继电器控制逻辑的方案，并展开设备招标及施工详图设计。1997年小浪底水库闸门控制系统招标采购，1998年开始陆续供货并安装。
2 系统特点
小浪底水库闸门控制系统适应水库运用的特点，操作方便，运行。主要特点如下：
(1)枢纽洞群系统复杂，各类闸门众多，闸门操作运行性关系水库运用的和效益的发挥，在闸门控制系统的设计中充分考虑技术性和操作性。
(2)黄河水沙条件复杂，为保证泄水洞不被淤堵，平时泄洪排沙洞经常由进水塔内事故闸门下闸挡水，泄水时需先充水平压，然后提事故门，再开工作门，在布置上有一洞两门、一门两（启闭）机等形式及其组合，操作程序相对复杂。
(3)设备布置分散，环境条件差，大尺寸、高水头闸门分别布置在进口、中部和出口处，由设在坝控制楼的控制室进行集中控制，控制范围2 km，高差100多m。闸门启闭机有些在洞内，有些在露天，要求现地控制装置有良好的防护性能。
(4)设置了充水平压控制系统，对进水塔内上下左右贯通的充水平压管路中18个进水电动闸阀和72个分水电动蝶阀进行集中操作。
(5)闸门控制系统是包括1个控制、25地控制装置，集中控制32扇闸门和90个电动阀门，采用计算机、可编程逻辑控制器、通信网络、自动化元件等组成的完整的控制系统。闸门监控系统不仅要进行现地和远方启闭控制；同时还要对这些闸门和阀门的工作状态及其参数进行监视，并与电站计算机监控系统、水库调度系统进行信息交换。
(6)闸门开度采集采用德国Ifm公司的型多圈光电编码器，为控制系统提供了准确的闸门位置信息，使远方控制成为可能，提高了闸门运行的性和性。
(7)在系统开发方面，上位机应用UNIX操作系统下的C语言程序，现地控制单元采用PLC梯形图语言。梯形图语言具有简单易用、方便直观的优点，既可进行离线程序开发，也可进行在线的显示、改。
3 监控对象
闸门系统监控对象包括10座进水塔、孔板洞中间闸室、排沙洞出口、溢洪道的工作闸门和事故闸门共计32扇以及闸门充水平压系统电动阀门90个，其具体分布如下：
3.1 进水塔
(1）明流洞事故闸门控制。4台卷扬启闭机，分别控制1号明流洞2扇平面闸门和2、3号明流洞各1扇平面闸门。
(2）孔板洞事故闸门控制。6台卷扬启闭机，分别控制3条孔板洞6扇平面闸门。
(3）排沙洞事故闸门控制。6台卷扬启闭机，分别控制3条排沙洞6扇平面闸门。
(4）明流洞工作闸门控制。3台油压启闭机，分别控制3条明流洞3扇弧形闸门。
(5）灌溉洞事故闸门控制。1台卷扬启闭机控制1扇灌溉洞平面闸门。
3.2 孔板洞中间闸室
孔板洞工作闸门为偏心铰弧形闸门，每扇闸门配主、副油压启闭机各一台，主机操作闸门的升降，副机操作偏心铰带动闸门前进或后撤，2台油压启闭机共用1套蓄能器。共有3个孔板洞中间闸室，每个中间闸室布置2套油压启闭机，控制2扇工作闸门。
3.3 排沙洞出口闸室
排沙洞工作门布置在排沙洞出口闸室，有3个出口闸室，每个出口闸室布置1套油压启闭机，控制1扇工作闸门。排沙洞工作闸门为偏心铰弧形闸门。
3.4 溢洪道
3条溢洪道分别设置3扇弧形闸门，每扇闸门配置1套油压启闭机。
3.5 充水平压系统
平面闸门运行要求静水开启，为此，设置了1套充水平压系统，即在开启事故门或检修门之前需向门后洞内充水，待闸门前后水位差达到设计允许值时才能开启闸门。本系统9个进水塔(除灌溉塔)内均设置了阀门室。其发电塔在两个高程设置阀门室，其余为1个阀门室，共计12个阀门室。每个发电塔阀门室有2个进水口，其他为1个进水口。进水管采用电动闸阀控制，每扇平面闸门后配置1个出水口，出水管采用电动蝶阀控制。为了防止进水口淤堵，在相邻阀门室间配置了旁通管及旁通阀。该充水平压系统共计需监控的电动闸阀为18个，电动蝶阀为72个。
4 系统结构及功能
4.1 系统结构
由于枢纽闸门布置较分散，且距离较远，为了减轻运行人员的劳动强度、实现电站无人值班，水库闸门控制系统的设计，能够在闸门控制室对现场各闸门进行远方监控，同时还能监视各闸门的位置以及运行情况，当出现闸门故障时系统能及时报警。为便于现场的调试、维护和紧急情况处理，系统还能就地对闸门进行控制。
水库闸门控制系统采用由上位机系统（主控级）及现地控制单元（LCU）组成的分层分布式控制系统。主控级采用双机互为热备用方式，通信网络采用单总线以太网，做到了“控制分散，信息集中”，如某处设备出现故障，并不影响其他设备的正常运行，在硬件上确保整个系统简单、、。其系统的结构如图1所示。
主控级设2套操作员工作站，操作员工作站由计算机、外围设备以及不间断电源（UPS）等组成。操作员可通过操作员工作站，对监控对象进行控制。主控级采用双计算机系统，以主、备方式运行，能够实现无间隔切换。主控级所有的设备均布置在坝控制楼内的闸门控制室。
现地控制单元（LCU）采用以可编程逻辑控制器为控制装置，布置在启闭机旁。闸门的控制要求，对1条洞有2扇事故门(或工作门)的，在动水中2扇门同时启闭，故闸门现地控制装置按1条洞的事故门和工作门分别配置1套控制装置，即孔板洞、排沙洞、明流洞各设2套控制装置(共计18套)，溢洪道3套，灌溉洞1套，充水平压系统3套，整个现地控制层设置25套控制装置。这些LCU根据闸门的不同地理位置，分成5组，每组LCU通过工控机与通信网相联，实现与主控级的通信。闸门控制系统主控级与现地控制单元之间通过单总线网络进行通信，并设有与电站计算机监控系统以及水库调度系统之间的通信接口，以便与这两个系统进行数据交换。现地控制装置与闸门启闭机同时安装、调试和投运。
4.2 基本功能
4.2.1 上位机层
(1)数据采集和处理。事故闸门、工作闸门的位置；闸门上升或下降接触器状态；充水平压阀门开启或关闭状态；闸门启闭机机械和电气保护装置状态；主电源和控制电源状态；有关操作状态。
(2)实时控制。被控对象可在现地控制屏上进行现场控制或通过闸门控制室操作台计算机进行远方操作，对充水阀门还可在相应阀门室控制箱上操作。现地与远方操作互为闭锁，在现地切换，以距操作对象近的控制点为级。控制内容有闸门提升或下降；充水阀门开启或关闭；远方成组工作闸门、充水平压阀门、事故闸门控制。
(3)运行监视。运行监视包括状态监视，过程监视，控制系统异常监视。①状变监视：电源断路器事故跳闸、运行接触器失电、保护动作等；②过程监视：在控制台CRT上，动态显示闸门升降过程和开度；③控制系统异常监视：控制系统任一硬件或软件故障立即发出报警信号，并在CRT及打印机上显示记录，指示报警部位。
(4)运行管理。运行管理包括报表打印、画面显示、人机对话等。①报表打印：闸门升降、阀门开闭情况表，事故、故障记录表等；②画面显示：以数字、文字、图形、表格等形式组织画面进行动态显示，包括闸门控制系统框图、充水平压系统图、进水塔上游侧立视图、坝区供电接线图、闸门操作流程图、上、下游水位显示、各闸门开度模拟显示、各种事故、故障统计表、闸门操作次数统计表、各种监视点上、下限值整定表等；③人机对话：由设在坝控制楼闸门控制室的2座(互为备用)操作计算机工作台完成，可输入各种数据，新修改各种文件，人工置入缺漏数据，输入控制命令等，以监视和控制各闸门、阀门的运行。
(5)数据通信。闸门控制系统各设备间通信采用单总线结构，组网按现地单元相对集中组合成5组，通过各组某一控制屏上设置的工控机，作为通信接口与控制总线联接。系统还提供了与水库调度计算机、电站计算机监控系统的通信接口。
(6)系统诊断。系统诊断包括硬件故障和软件故障诊断，可在线或离线自检计算机和外围设备故障、各类基本软件和应用软件故障。
(7)软件开发。能方便地进行系统应用软件的编辑、调试和修改。
4.2.2 现地控制层
现地控制层由25地控制单元（LCU）组成，LCU的采用GE-90/30系列可编程逻辑控制器（PLC），PLC装置由CPU模块、输入/输出（I/O）模块、通信模块等组成。各模块都采用标准化的接口和通信格式，便于扩展和维护。现地控制屏采用IP55防护等级和加热驱潮装置，适合现场高湿度运行环境，并要求在闸门控制系统形成之前，能立完成对相应闸门、阀门的控制。现地控制层主要完成下列功能：
(1)数据采集和处理。包括闸门位置、开度；闸门行程开关位置；闸门上升或下降接触器状态；充水平压阀门开启或关闭状态；启闭机机械、电气保护装置状态；主电源、控制电源状态；有关操作按钮、开关状态。
(2)实时控制。现场操作人员能根据触摸屏的信号显示、闸门位置指示、按钮及开关等对控制对象进行闸门提升或下降、中途停机、充水阀门的开启或关闭等操作；当现地控制屏上控制权切换开关打到远方位置时，LCU接收上位机的控制命令，自动完成闸门的提升或下降、阀门的开启或关闭。
(3)信号显示。在现地控制屏上设置了闸门（阀门）位置、启闭机（电动装置）电气故障、机械故障、系统故障及有关操作电源等状态信号灯、光字牌等信号指示。各输入状态和输出控制状态均可通过PLC输入／输出模块状态指示灯显示。
(4)。现地控制装置PLC与工控机通过RS-485总线相连，多个控制单元的PLC通过RS-485总线挂接在同一台工控机上，构成一对多的通信结构。每一台PLC可以向工控机发送数据，采用通信程序和通信规约来实现。工控机也可向每一台PLC传送数据，数据的传送目标PLC则由每台PLC特有的地址码来区分，PLC通信模块会自动识别这一地址码。LCU通过通信接口及网络将有关操作信息传送至上位机，上送信息不受控制权切换开关位置的影响。
(5)现地编程。LCU留有笔记本电脑的接口，可在现场对LCU控制程序进行编辑或修改。
4.2.3 闸门开度传感器
要适应高扬程、室外布置和远方操作，闸门位置检测元件选择是闸门控制系统设计的关键之一。为此，经过多方调研和收料，选择了德国Ifm公司的型多圈光电编码器。此种编码器由型编码器和SSI接口模块组成，SSI与编码器之间通过RS-422总线进行通信，采用差分信号传输，数据的转换相当。SSI接口模块具有较高的抗噪声能力，减少了噪声对信号的影响。SSI接口模块连续地从编码器读取串行同步的格雷编码值，然后将它们转换为并行二进制或BCD编码值传送到PLC。通过SSI接口模块的中间连接，可以二进制或BCD编码输出信号，也可通过SSI接口模块上的开关进行编码的调整和零位的选择。编码器的转化系数也可因单圈或多圈通过SSI接口模块进行设置。同时，SSI接口模块本身具有完善的自我检测功能，如进行数据转换错误的误差显示等。作为基础元、器件，该编码器的选择、应用，是闸门控制系统运行的。
5 系统操作
控制系统对所有闸门和阀门均可在现地控制或在集中控制室远方控制，控制权在现地控制屏上切换。下面以孔板洞为例说明一洞双门事故门和工作门的操作程序。
5.1 孔板洞事故门
孔板洞事故门为平面闸门，配卷扬启闭机，每台启闭机由2台绕线式电动机拖动，电动机容量为132 kW，为转子回路串接四级起动电阻的起动方式。基本操作步骤如下。
(1)闸门提升或下降操作之前，先按操作要求把控制开关打到相应位置。①远方操作通过位于闸门控制室的上位计算机系统及现地控制装置实现，现地操作与远方操作互为闭锁，并在现地切换；②闸门有3个操作位置供选择，即全关位置、全开位置和检修位置，检修位置仅可在现地操作实现；③单门操作仅可在现地实现，但闸门的动水关闭不允许单门操作。
(2)闸门在提升前打开相应进水、出水阀门，向闸门后洞内充水，待闸门前后水位差满足开门条件时，由充水平压控制装置发出允许提门信号，提升回路自动接通。
(3)闸门提升时，上升接触器经一定时间延时，依次接通起动电阻短接接触器，将四级起动电阻逐级切除，当闸门提升至设定位置时自动停机。闸门在上升过程中，若机械过载或电气过负荷保护动作可作用停机。
(4)闸门下降时，先将起动电阻短接，再接通下降接触器，当闸门下降至全关位置时自动停机。
5.2 孔板洞工作门
孔板洞工作门为偏心铰弧形闸门，配2台油压启闭机，其中1台为启闭闸门油压机（主机），另1台为回转铰轴油压机（副机），每扇闸门的主机、副机共用2台油泵电动机，互为备用，电动机为鼠笼式，功率90 kW，为直接起动方式。2台启闭机共用蓄能器电动机1台，功率5.5 kW。
(1)在闸门操作前，先按操作要求把控制开关打到相应位置。①现地操作与远方操作互为闭锁，并在现地切换；②单门操作仅可在现地实现。
(2)起动。无论主机或副机操作时均需先按起动按钮，油泵电机空载起动。
(3)启门（全开或部分开启）。①闸门后撤，按下“后撤”按钮，偏心铰逆时针回转，闸门后撤脱离水封，至规定行程后，泵组停机；②闸门提升，按下“启门”按钮，闸门升起，达到全开位置时切断电源；部分开启时，闸门上升至所需位置后按下“停止”按钮切断电源，泵组停机；③闸门前移，按下“前移”按钮，偏心铰顺时针回转，闸门前移压紧水封，至规定行程后切断电源，泵组停机(部分开启不操作此步)。
(4)闭门。①闸门后撤，脱开水封；②闸门下降，按下“闭门”按钮，闸门下降；部分开启时，闸门下降至所需位置时按下“停止”按钮，切断电源；全关时，闸门下降至全关位置时切断电源，泵组停机；③闸门前移，压紧水封(部分开启不操作此步)。
(5)蓄能器保压。为防止由于重力以及油液泄漏引起活塞杆下沉，主、副油缸下腔的油路装有气囊式蓄能器。当主机蓄能器压力调定压力时，接通蓄能泵组进行充压，当压力达到规定值时，泵组自动停机；当副机蓄能器压力调定压力时，通过电磁换向阀动作，接通蓄能泵组进行充压，当压力达到规定值时，泵组及电磁换向阀断电复位。其蓄能器泵组的投入条件为：①只有在工作和备用泵组处于停机状态时，才能投入运行；②泵组空载起动；③当主、副机压力同时调定压力时，先向主机蓄能器充压，后向副机蓄能器充压。
(6)下沉复位。①闸门开启一段时间后，由于重力或漏油使活塞杆下沉，当主机活塞杆下沉200 mm时，工作泵组投入，闸门上升到位；②当副机活塞杆下沉200 mm时，工作泵组投入，使偏心铰顺时针回转，压紧水封；③当主机或副机活塞杆下沉200 mm，工作泵组未起动，活塞杆继续下沉至300 mm时，备用泵组投入，同时接通活塞杆上升油路，压力油进入主机或副机油缸下腔，活塞杆上升，使闸门回升到位。
(7)操作保护。当出现下列情况时，控制系统切断电源，电机停止运行：①主机提门时，油缸下腔的油压过设计油压的10%；②主机下门时，油缸上腔的油压过设计油压的10%；③副机提升时，油缸下腔的油压过设计油压的10%；④副机下压时，油缸上腔的油压过设计油压的10%；⑤主机和副机在运行过程中，系统油压过大油压的10%。
6 实施情况
小浪底水库闸门控制系统1998年开始安装，1999年9月水库下闸蓄水后现地控制设备投入运行，2000年系统投入正常运行。经过现场一年多的实际运行，系统操作正常、，达到了系统研究与开发的目标
1 引 言
目前，应用于民用工业、行业和大型实验室的各种试验箱设备越来越多，如温度试验箱、压力试验箱、湿度试验箱及各种温度－压力－湿度混合试验箱。这些环境试验设备的主要作用是为某些相应的产品做特定的环境试验，以达到检测和鉴定的目的。随着我国军事现代化步伐的加快，行业对这些试验设备的要求越来越高。长期以来，试验箱的生产和设计都由专门的企业来完成，控制手段基本上是采取仪表结合有纸纪录仪来实现，虽然性能比较稳定，但功能略显单调，尤其在数据保存、图形显示方面显得力不从心。为此，笔者与沈阳冷冻机有限公司合作，以温度试验箱为例，设计了一种由PC机和PLC构成的高低温试验箱微机自动控制系统，系统结构如图1—1所示。
图1—1所示控制系统中，试验箱体积为3 m3，试验箱的加热器和制冷机组等设备的控制由西门子PLCS7－200通过控制柜实现。而上位机由PC机构成，其主要任务是由PLC通过PPI电缆实现自由端口的通信，并根据现场数据进行温度控制的决策、数据管理和图形显示等。
3 控制回路设计
试验箱的设备控制主要由西门子公司的S7－200系列的PLC完成。目前，一般的工控系统大多数采用工控板卡、工控模块或PLC来实现。其中，工控板卡实时性好但使用维护不太方便；工控模块扩展性好但功能固定；而PLC由于其稳定性好，设计灵活，使用方便而越来越受工控界的欢迎，尤其在分布式控制系统的应用中其优势加明显。
该控制系统中，笔者根据试验箱系统的被控设备数量及特点，选用PLC的CPU模块为S7－200（14点DC输入，10点继电器输出），扩展模块为EM231（2路Pt100温度测量模块）。控制回路设计见图3—1所示。
4 试验箱的温度控制
对于温度试验箱控制系统，其被控对象为一阶惯性加纯滞后环节。为了实际调节方便，仍然采用常用的PID算法实现温度控制，但在整个控制过程中，对PID参数的整定进行了认真分析，并设计了一种PID参数生成器，使系统的温度控制效果得到很大改善。
温度试验箱在试验过程中的温度控制是按设定曲线进行的，如图4—1所示。该图是一个试验曲线实例，共包含4个控温段：上升段T1、恒温段T2、降温段T3和恒温段T4。显然，为使实际的控温曲线跟踪好设定曲线，且保证在T2和T4段系统无差，达到系统要求的控温精度，PID算法的参数整定十分关键。由于试验箱的温度对象参数既要随着试件的种类和多少改变，也要随着投入的加热器和制冷机组多少而改变，在整定PID参数时要根据不同情况加以调整。为此，设计了一个温度控制PID参数生成器，用来根据不同的控温段和试验情况来生成不同的PID参数。设n个控温段的PID参数分别为Pn，In和Dn，则该控温段的控制参数由下列矩阵确定：
式（4—1）中，P0，I0和D0分别为系统的基本PID参数；Fn（P），Fn（I）和Fn（D）分别为n个温控段与试验情况相关的P、I和D参数的系数函数。基于PID参数生成器的实现，通过上位PC机编程很容易实现，当然，一些相关参数还是要通过实际系统的调试获得。另外，实际应用中我们采用增量式PID算法，而输出采用位式输出，即在时间周期T内，按照PID输出的归一化（0～1）去控制SSR的导通时间，从而实现温度调节。试验箱温度控制系统的控制原理如图4—2所示，Ts为设定温度；Tf为实际温度。
5 PC机软件设计
用VB6进行上位PC机的软件设计，主要完成3个任务：①实现PC机与PLC的通信；②完成试验箱的温度控制；③实现曲线编辑与数据管理。
PC机与PLC的通信是利用PPI电缆通过PC机的COM口和PLC的自由端口实现的，通信波特率为9 600bps。试验箱的温度控制主要是实现PID参数生成器和PID控制算法。至于曲线编辑和数据管理也是程序设计中的内容，因为在试验过程中要经常改温度的设定曲线，试验数据和图形也要通过数据库进行管理。此外，在界面设计上，结合动画图形技术，力求界面友好、操作方便。试验箱软件的具体功能如下：
（1）任意设定控温曲线及相关控制参数；
（2）任意设定每个控温段投入的加热器及制冷机个数；
（3）实时显示温度数据曲线，具有缩放功能；
（4）试验过程中各种故障报警；
（5）试验数据库管理及报表打印。
6 结 论
该高低温试验箱微机控制系统运行、操作方便、功能强大，投放市场后深受用户。与传统的仪表控制方式相比，控制系统具有界面友好、使用灵活方便、数据管理功能强等优点。尤其是上位PC机的强大图形显示效果是仪表控制所无法比拟的。该试验箱的控制原理同样适合其它种类的环境试验设备，具有一定的推广。
1 数字电液控制系统（DEH）改造
数字电液控制系统（DEH）由计算机控制装置和液压伺服执行机构两大部分组成。改造采用低压透平油纯电调DEH方案，该方案是在二次脉动油路上增加一个由电液转换器（即伺服阀）、可调节流阀、压力传感器等部套构成的电液放大器，用以代替泵液压放大器生成二次脉动油压，并通过二次脉动油压去控制四个调节阀油动机，以实现DEH对汽轮机的控制。该方案可以利用动机和液压油源，系统简洁，。
2液压保安系统改造
为了提高机组在启动时的可控性，把挂闸、打闸、开主汽门的操作集中到主控室进行，将现场手动操作的启动阀取消，增加挂闸电磁阀、遮断电磁阀和开主汽门电磁阀，保留原停机电磁阀和速限制电磁阀。保留原机组的机头手动停机按钮、机械速装置及喷油试验装置。液压保安系统见图1。
液压保安系统由速、危急遮断、挂闸、试验等部分组成。工作原理：当操作员单击DEH主控画面上“挂闸”按钮，复位电磁阀4YV、开主汽门电磁阀2YV带电；挂闸电磁阀1YV带电，危急遮断器的撑钩在复位油的作用下挂上，油压建立；挂闸电磁阀1YV和复位电磁阀4YV失电，危急遮断油门上腔失压，恢复至备用状态。挂闸完成后，由操作员点画面中的“运行”按钮，开主汽门电磁阀失电，启动油建立，主汽门开启。当打闸回路发出动作指令时，遮断电磁阀3YV和原磁力断路油门5YV均带电泄去油，且开主汽门电磁阀2YV和电磁阀6YV均带电动作又泄掉启动油及二次脉动油，使所有主汽阀和调节阀快速关闭，调门开度关至零。
遮油电磁阀为一双向带机械位置锁紧的二位四通电磁阀。机组启动前（高压电动油泵开启前）左侧电磁阀带电，阀芯处于左侧位置，油压接通排油。需要建立油压时，右侧电磁阀带电，阀芯处于右侧位置，压力油通过节流孔建立起油压。该电磁阀是带位置锁紧式，正常运行时，电磁阀不需要长期通电。停机电磁阀通电时油压接通排油，泄去油压，使主汽门关闭。速限制电磁阀在通电时二次油压接通排油，泄去二次脉动油，使调速汽门关闭。
DEH遮断电磁阀与原系统ETS的停机电磁阀并接在油路上，发生紧急停机信号时，两电磁阀同时带电，组成冗余配置，使性得以提高。
3汽机保护回路改造
3．1 DEH打闸保护：
DEH打闸保护有以下动作条件：
A：手操盘打闸；B：ETS动作；C：速110％；D：脱网状态下，测速通道全故障；E：脱网状态下，油动机到紧急手动；F：整定时，转速大于100rpm。
当以上任意一套保护动作后，主汽门关闭遮油电磁阀和速限制电磁阀动作，关闭主汽门和调速汽门，使机组紧急停机，并向ETS系统发出DEH打闸保护动作指令。当汽机已跳闸信号发出时，将DEH打闸保护动作指令复位，使关闭主汽门遮油电磁阀失电复位。该电磁阀是带位置锁紧式，能保持失前状态，确保油压的释放。
3．2 电速保护（OPC）
DEH系统设计时，具有转速控制功能，并增加了三只测速探头，测量转速信号，所以将电速保护设计在DEH系统为合理。
动作原理：当机组甩负荷时，为避免速，DEH中设有接受油开关跳闸信号和103％n0转速信号的OPC回路。当上述信号发生时，发出OPC信号，通过硬接线使关调速汽门电磁铁带电，关闭调节阀，并同时使伺服板的输入置0，维持汽机转速在3000r／min，防止汽机速。当OPC信号恢复后，电磁阀失电，二次脉动油又恢复受电液伺服阀控制。
3．3 汽机本体保护（ETS）改造
原微机保护系统采用PLC可编程控制器，控制功能较，所以汽机本体保护仍采用原保护系统，取消原本体保护电速保护回路，电速保护功能由DEH系统实现。增加一套DEH打闸保护，机组本体保护共有八套。
A、速保护；（14％）；B、轴向位移及推力轴承回油温度保护；C、高压缸相对膨胀保护；D、低真空保护；E、支持轴承回油温度保护；F、润滑油压低保护；G、发电机差动保护；H、DEH打闸保护。
动作原理：当以上任意一套保护动作后，主汽门关闭电磁阀和电速电磁阀动作，关闭主汽门和调速汽门，使机组紧急停机。并向DEH发出本体保护（ETS）动作指令。
当甲乙两侧主汽门、甲乙两侧中联门关闭（采用四取二）和DEH系统汽机已跳闸信号发出时，延时3秒后，PLC内接受主汽门关闭指令，本体保护动作指令复位，使关闭主汽门和关闭调速汽门电磁阀失电，并向DCS系统发出联动指令和报警信号。
3．4 ETS与DEH打闸逻辑功能
ETS与DEH打闸逻辑图见2。为实现ETS与DEH之间相互联系，在ETS打闸信号回路接入DEH打闸动作指令，在DEH打闸信号回路接入ETS打闸动作指令，只要其中之一回路动作时，均能实现二路电磁阀同时带电，实现紧急停机。
原ETS动作回路设计是，当本体保护动作后，电磁阀带电，释放油压，启动阀内排油空接通油压，主汽门关闭后，本体保护动作指令复位，电磁阀失电，能满足原系统要求。
保安系统改造后，当ETS系统动作由动作到复归，停机电磁阀失电，将排油口关闭，此时，如果DEH遮断电磁阀还未来得及动作，会重新建立油压，系统仍认为是在开机状态，这样当主汽门关闭后会出现自动开启，严重威胁机组。所以保护考虑对ETS系统改进，增加本体保护ETS动作指令复归条件，采用主汽门关闭和汽机已跳闸条件相与，并延时3秒，汽机已跳闸信号取DEH系统油压未建立判断条件。原本体保护内设有保护信号自保持功能，当本体保护动作时，如果主汽门关闭和汽机已跳闸条件其中之一未满足时，本体保护动作指令信号一直向DEH系统发出，确保油压的释放。
由于主汽关闭的时间经测试为2S，所以本体保护动作指令从发出到复归，正常情况下有5S的时间，足以使DEH遮油电磁阀动作。由于主汽门关闭后联跳发电机，取的是延时3秒后的信号，在原本体保护（ETS）内实现，所以主汽门关闭后延时时间不能太长，保证主汽门关闭后发电机及时跳闸。
ETS与DEH之一回路动作时，都会使关调速汽门电磁铁带电动作，能快速关闭调速汽门。为实现本体保护ETS与DEH保护打闸联动逻辑的功能，在PLC内部进行组态修改，同时也考虑了硬接线连接方式，使得保护系统加。
由于原本体保护未设计上位机数据管理，运行人员通过操作台进行监视操作，本次改造取消原微机保护操作台，在DCS系统操作员站设有本体保护画面进行显示。保护投入、切除通过微机保护控制柜内投入、切除开关实现。
在MACS—Ⅱ系统在线运行画面上，单击“本体保护”按钮，即进入ETS的“主控画面”；ETS的操作画面包括主控画面、试灯按钮、汽机辅联锁。操作员通过单击菜单，可方便地进行画面切换。
主汽门关闭联动：主汽门关闭后，联跳发电机，在原本体保护（ETS）内实现。联跳给粉机在SCS系统实现。并向DCS系统发出主汽门关闭信号。
＃1—＃5水控抽汽逆止门控制，＃1—＃2水控抽汽逆止门控制，后缸喷水控制、发电机断水保护由SCS系统实现，其操作画面在本体保护画面内。
本体保护动作信号进入DCS系统SOE事故记忆画面。
5干扰信号隔离
主保护回路的发电机差动信号和发电机油开关跳闸信号因距离太长（约180米），PLC查询电压为24V，容易误发信号。改进方法是通过在中间增加220V的隔离继电器，提高抗干扰能力。
6结束语
改造后的汽机保护系统具有管理集中、分散度强、冗余配置的特点，汽机保护以CRT为进行运行监控，具有友好的人机界面，运行人员可以在DCS系统在线运行画面上进行监视操作，减轻了运行人员的劳动强度，提高了控制水平。
汽机保护系统的动作信号DI、DO点接入DCS系统SOE事故记忆，在机组故障时为运行人员准确快速处理事故和事故的分析提供了重要的依据，提高了机组的运行小时及等效可用系数。
保护系统在设计时充分考虑ETS、DEH、DCS之间的联系，系统性大大提高，避免了保护系统出现误动和拒动的可能，确保了机组的运行。
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