ControlLogix在大型輸煤控制系統中的應用
一、引言：
國電浙江北侖第一發電有限公司一期輸煤系統，主要承擔公司＃1機組、＃2機組兩臺600MW機組的原煤的卸煤、供煤任務；同時擔負部分煤炭的中轉任務。控制系統主要可分為卸船和進倉兩部分，分別采用一套雙機熱備的PLC-3來控制，其中卸船部分的PLC和進倉部分的PLC通過Peer-to-Peer方式進行實時信息交換，有兩臺上位機通過DH+網絡和PLC-3相連，另有三臺斗輪堆取料機通過RIO方式與系統交換數據。整個系統對現場所有皮帶機、卸料小車及輔助設備（磁鐵分離器、金屬探測器、取樣系統、集塵系統）進行控制，同時與卸船機、斗輪機的控制系統進行部分信息交換，達到集中控制的目的。
PLC-3是Rockwell Automation公司在二十世紀80年代早期推出的中型PLC，屬于第一代產品。PLC-3系列產品逐步退出歷史舞臺，其價格、供貨期、技術支持等方面已經難以得到保證。另系統經過15年的連續運行，也已逐漸老化。主要表現出通訊速度慢；時有不明故障發生；而且編程監測設備與系統連接困難，嚴重影響故障處理工作。
為了確保一期輸煤系統能更安全、更可靠的運行，我們采用Rockwell Automation公司的ControlLogix系列產品對該系統進行了升級改造。
二、系統配置：
2.1 控制器說明：
ControlLogix是Rockwell公司的第三代主流產品。由于ControlLogix可以處理的I/O容量很大，理論上單機就可以達到128000點開關量信號或者4000路模擬量信號；而卸船系統和進倉系統總共1000點開關量和40路模擬量信號，因此，我們將卸船系統和進倉系統的主機部分合并，采用一套ControlLogix系統進行控制，CPU型號為L55M24，并采用雙機架、雙控制器冷備方式進行控制。
ControlLogix除了具有可靠性高、指令集豐富、聯網通訊能力強、I/O模板豐富、開放性好等傳統PLC如PLC-5所具有的優點以外，ContolLogix還具有傳統PLC所不具備的優點。ControlLogix系列產品是一個真正的集成控制平臺，區別于傳統控制器只能滿足于單一控制要求，ControlLogix利用統一的編程軟件和一個公共系統數據庫將順序控制、過程控制、傳動和運動控制集成在一個框架內。
2.2 控制網絡說明：
系統采用冗余的ControlNet網絡連接計算機、PLC主機和I/O站點，以保證數據傳輸的可靠性和實時性。ControlNet是當今自動化領域最現代化、最具競爭力的開放式網絡，它是基于開放網絡技術的一種新發明的解決方案——生產者/客戶模式，滿足鏈接PLC處理器、I/O、計算機、操作員終端及其它智能設備所需的實時、高信息吞吐量應用的要求，組合了I/O網絡和對等網絡的功能，同時也提供這兩個網絡的高速性能。ControlNet可以用于對信息傳送有時間苛刻要求的、高速率、高效率的場合，同時也允許傳送無時間苛刻要求的報文數據，但不會對有時間苛刻要求的數據傳送造成沖擊。
整個系統的控制設備的網絡站點基本位于三個地方：煤控室、煤倉和碼頭，因此位于同一地點的控制器、I/O及上位機站點可以直接采用冗余的同軸電纜連接。而煤控室、煤倉層和碼頭之間由于距離較遠，布線要經過戶外，因此我們使用了光纖冗余網絡連接，以提高抗干擾性能。另由于三臺斗輪機上的控制電纜卷盤中的電纜無光纜也無同軸電纜，不能組建ControlNet網絡，考慮改造成本，且斗輪機和煤控室之間的通信量較少，其通訊電纜仍采用原有電纜1770－CD，在煤控室PLC1站的框架上增加兩塊DH+/RIO模塊組建RIO通訊網絡；斗輪機上的RIO站點保持不變。
2.3 上位機系統：
采用兩臺上位機，分別負責進倉和卸船作業，同時可以互為備用，即每臺都能完成進倉、卸船功能。
在計算機中安裝1784-PCIC使其可以通過ControlNet網絡和PLC連接，并可以進行編程、程序上下載、網絡組態、讀寫PLC數據、監控現場各設備啟停等操作。監控軟件采用Rockwell Software公司的RSView32，采用簡潔、明晰、直觀的動態圖形來表示各各設備的狀態，并詳細記錄設備的運行狀態、故障信息等，并能以靈活的方式查詢這些信息。
三、項目實施：
由于在改造項目的實施期間，系統仍然需要對＃2機組進行供煤，每天可供使用的停機改造時間僅為4小時，因此在如何保證機組正常發電的基礎上，完成好輸煤系統的改造成為此項目的關鍵。
我們充分利用了ControlLogix系統與原DH＋/RIO通訊兼容的特點，將整個改造過程分為四步。
3.1 程序設計
基于IEC1131-3標準的RSLogix5000編程軟件和Logix5550控制器豐富的指令集，使我們充分利用了已有的編程技能。用戶自定義的數據結構和基于標簽的尋址方式使得編程更加輕松，使控制程序具有更高的可讀性，也能減少編程和調試運行中的錯誤，便于用戶的維護。
在編程中過程中我們放棄了對原系統程序直接升級的方法進行程序編制，而是充分考慮并吸收了多年的實踐操作和應用的經驗，編制了更加適合本系統的邏輯控制流程圖。在程序中所有應用于邏輯控制的輸入輸出信號均不直接使用輸入輸出模塊標簽，而采用了中間變量作為傳遞的橋梁，在系統更換為ControlLogix系統的調試過程中可避免對系統控制邏輯程序的修改。
3.2 工藝功能的調試。
在ControlLogix框架中安裝DH＋/RIO模塊，采用RIO方式與原系統I/O模塊連接，調試PLC程序的邏輯功能與上位機系統的人機界面功能。
由于在程序設計中以流程圖為標準編程并按照設備來劃分不同的控制子程序，在調試中根據調試進程的安排可單獨測試某個設備的功能，大大加快了現場調試的速度并增加了調試過程中的安全性。如圖四所示為程序結構圖。這樣就完成了新系統各控制邏輯功能的調試并同時完成了上位機人機界面各畫面功能的調試。
3.3 系統的改接線
利用進倉的時間間隔，將原來接在1771 I/O模塊上的信號線改接到新增加的羅克韋爾公司1492-IFM40F接線座上，再通過1492-CABLExxxQ電纜連接1756或1771系列模塊上。這是實現本次不停機改造的關鍵，我們先使用1492-CABLExxxQ電纜與備用的1771接線端子進行連接，在系統的進倉間隔中，將原系統信號線逐步改接到1492-IFM40F接線座上，并利用已完成的1492-CABLExxxQ電纜接回原I/O模，這樣在保證了項目改造穩步進行的同時，保證了機組正常供煤的需求。
3.4 ControlLogix系統的安裝。
安裝完各處ControlLogix框架及模塊后，利用前期完成的帶1756接線臂的1492-CABLExxxQ電纜連接ControlLogix系統的I/O模塊與1492-IFM40F接線座，并將原程序中使用的1771I/O模塊標簽改為1756I/O模塊的標簽。
借助ControlLogix系統提供的優越性能，我們僅用了六周的時間就完成了系統的現場改造工作。
四、結束語：
多年使用Rockwell公司的自動化產品，其可靠性給我們留下了深刻的印象，此次系統改造的成功實施，使我公司一期輸煤系統的自動化程度得到了大幅度的提高，ControlLogix系統的先進性得到了充分的體現。
國電浙江北侖第一發電有限公司一期輸煤系統，主要承擔公司＃1機組、＃2機組兩臺600MW機組的原煤的卸煤、供煤任務；同時擔負部分煤炭的中轉任務。控制系統主要可分為卸船和進倉兩部分，分別采用一套雙機熱備的PLC-3來控制，其中卸船部分的PLC和進倉部分的PLC通過Peer-to-Peer方式進行實時信息交換，有兩臺上位機通過DH+網絡和PLC-3相連，另有三臺斗輪堆取料機通過RIO方式與系統交換數據。整個系統對現場所有皮帶機、卸料小車及輔助設備（磁鐵分離器、金屬探測器、取樣系統、集塵系統）進行控制，同時與卸船機、斗輪機的控制系統進行部分信息交換，達到集中控制的目的。
PLC-3是Rockwell Automation公司在二十世紀80年代早期推出的中型PLC，屬于第一代產品。PLC-3系列產品逐步退出歷史舞臺，其價格、供貨期、技術支持等方面已經難以得到保證。另系統經過15年的連續運行，也已逐漸老化。主要表現出通訊速度慢；時有不明故障發生；而且編程監測設備與系統連接困難，嚴重影響故障處理工作。
為了確保一期輸煤系統能更安全、更可靠的運行，我們采用Rockwell Automation公司的ControlLogix系列產品對該系統進行了升級改造。
二、系統配置：
2.1 控制器說明：
ControlLogix是Rockwell公司的第三代主流產品。由于ControlLogix可以處理的I/O容量很大，理論上單機就可以達到128000點開關量信號或者4000路模擬量信號；而卸船系統和進倉系統總共1000點開關量和40路模擬量信號，因此，我們將卸船系統和進倉系統的主機部分合并，采用一套ControlLogix系統進行控制，CPU型號為L55M24，并采用雙機架、雙控制器冷備方式進行控制。
ControlLogix除了具有可靠性高、指令集豐富、聯網通訊能力強、I/O模板豐富、開放性好等傳統PLC如PLC-5所具有的優點以外，ContolLogix還具有傳統PLC所不具備的優點。ControlLogix系列產品是一個真正的集成控制平臺，區別于傳統控制器只能滿足于單一控制要求，ControlLogix利用統一的編程軟件和一個公共系統數據庫將順序控制、過程控制、傳動和運動控制集成在一個框架內。
2.2 控制網絡說明：
系統采用冗余的ControlNet網絡連接計算機、PLC主機和I/O站點，以保證數據傳輸的可靠性和實時性。ControlNet是當今自動化領域最現代化、最具競爭力的開放式網絡，它是基于開放網絡技術的一種新發明的解決方案——生產者/客戶模式，滿足鏈接PLC處理器、I/O、計算機、操作員終端及其它智能設備所需的實時、高信息吞吐量應用的要求，組合了I/O網絡和對等網絡的功能，同時也提供這兩個網絡的高速性能。ControlNet可以用于對信息傳送有時間苛刻要求的、高速率、高效率的場合，同時也允許傳送無時間苛刻要求的報文數據，但不會對有時間苛刻要求的數據傳送造成沖擊。
整個系統的控制設備的網絡站點基本位于三個地方：煤控室、煤倉和碼頭，因此位于同一地點的控制器、I/O及上位機站點可以直接采用冗余的同軸電纜連接。而煤控室、煤倉層和碼頭之間由于距離較遠，布線要經過戶外，因此我們使用了光纖冗余網絡連接，以提高抗干擾性能。另由于三臺斗輪機上的控制電纜卷盤中的電纜無光纜也無同軸電纜，不能組建ControlNet網絡，考慮改造成本，且斗輪機和煤控室之間的通信量較少，其通訊電纜仍采用原有電纜1770－CD，在煤控室PLC1站的框架上增加兩塊DH+/RIO模塊組建RIO通訊網絡；斗輪機上的RIO站點保持不變。
2.3 上位機系統：
采用兩臺上位機，分別負責進倉和卸船作業，同時可以互為備用，即每臺都能完成進倉、卸船功能。
在計算機中安裝1784-PCIC使其可以通過ControlNet網絡和PLC連接，并可以進行編程、程序上下載、網絡組態、讀寫PLC數據、監控現場各設備啟停等操作。監控軟件采用Rockwell Software公司的RSView32，采用簡潔、明晰、直觀的動態圖形來表示各各設備的狀態，并詳細記錄設備的運行狀態、故障信息等，并能以靈活的方式查詢這些信息。
三、項目實施：
由于在改造項目的實施期間，系統仍然需要對＃2機組進行供煤，每天可供使用的停機改造時間僅為4小時，因此在如何保證機組正常發電的基礎上，完成好輸煤系統的改造成為此項目的關鍵。
我們充分利用了ControlLogix系統與原DH＋/RIO通訊兼容的特點，將整個改造過程分為四步。
3.1 程序設計
基于IEC1131-3標準的RSLogix5000編程軟件和Logix5550控制器豐富的指令集，使我們充分利用了已有的編程技能。用戶自定義的數據結構和基于標簽的尋址方式使得編程更加輕松，使控制程序具有更高的可讀性，也能減少編程和調試運行中的錯誤，便于用戶的維護。
在編程中過程中我們放棄了對原系統程序直接升級的方法進行程序編制，而是充分考慮并吸收了多年的實踐操作和應用的經驗，編制了更加適合本系統的邏輯控制流程圖。在程序中所有應用于邏輯控制的輸入輸出信號均不直接使用輸入輸出模塊標簽，而采用了中間變量作為傳遞的橋梁，在系統更換為ControlLogix系統的調試過程中可避免對系統控制邏輯程序的修改。
3.2 工藝功能的調試。
在ControlLogix框架中安裝DH＋/RIO模塊，采用RIO方式與原系統I/O模塊連接，調試PLC程序的邏輯功能與上位機系統的人機界面功能。
由于在程序設計中以流程圖為標準編程并按照設備來劃分不同的控制子程序，在調試中根據調試進程的安排可單獨測試某個設備的功能，大大加快了現場調試的速度并增加了調試過程中的安全性。如圖四所示為程序結構圖。這樣就完成了新系統各控制邏輯功能的調試并同時完成了上位機人機界面各畫面功能的調試。
3.3 系統的改接線
利用進倉的時間間隔，將原來接在1771 I/O模塊上的信號線改接到新增加的羅克韋爾公司1492-IFM40F接線座上，再通過1492-CABLExxxQ電纜連接1756或1771系列模塊上。這是實現本次不停機改造的關鍵，我們先使用1492-CABLExxxQ電纜與備用的1771接線端子進行連接，在系統的進倉間隔中，將原系統信號線逐步改接到1492-IFM40F接線座上，并利用已完成的1492-CABLExxxQ電纜接回原I/O模，這樣在保證了項目改造穩步進行的同時，保證了機組正常供煤的需求。
3.4 ControlLogix系統的安裝。
安裝完各處ControlLogix框架及模塊后，利用前期完成的帶1756接線臂的1492-CABLExxxQ電纜連接ControlLogix系統的I/O模塊與1492-IFM40F接線座，并將原程序中使用的1771I/O模塊標簽改為1756I/O模塊的標簽。
借助ControlLogix系統提供的優越性能，我們僅用了六周的時間就完成了系統的現場改造工作。
四、結束語：
多年使用Rockwell公司的自動化產品，其可靠性給我們留下了深刻的印象，此次系統改造的成功實施，使我公司一期輸煤系統的自動化程度得到了大幅度的提高，ControlLogix系統的先進性得到了充分的體現。
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