PLC在催化主風機組自控裝置上的應用

摘要：介紹GE90-30PLC在催化主風機組自控裝置上的應用。系統(tǒng)采用雙機熱備雙網(wǎng)結構的9030VersaMax構架。文章對硬件構成、組態(tài)及模擬量控制模塊進行了詳細的論述。
關鍵詞：冗余；PLC；組態(tài)軟件

1 系統(tǒng)結構

遼化鞍山煉油廠催化主風機組（以下簡稱“鞍煉機組”）選用GEFanuc公司的90-30PLC，設計上主要保證系統(tǒng)處理時間塊、安全性高及低成本。

PLC主機及I/O站組成本系統(tǒng)的基本控制層。PLC 主機采用的是5槽底版，其上的卡件分別為一塊PWR卡，一塊CPU卡，兩塊GBC卡，一塊ETH卡及一塊空卡。用戶通過編程器，使用其強大的內部控制指令來實現(xiàn)邏輯控制。I/O站采用的是VersaMax，本套系統(tǒng)總共掛接了5組VersaMax，每組VersaMax由一個網(wǎng)絡接口單元（NIU）及最多 8個現(xiàn)場I/O模塊構成。

上位控制層采用的是兩臺性能優(yōu)良的ADVANCE工控機，其主要任務是控制和管理，并通過數(shù)據(jù)通訊對PLC進行監(jiān)視與控制，進入PLC的信號通過以太網(wǎng)可在工控機上顯示。

2 系統(tǒng)特點和組態(tài)

兩組PLC控制器互為冗余，雙機熱備軟件MaxON負責管理兩PLC之間的主、備切換以及數(shù)據(jù)的交換。正常情況下，主PLC控制器完成系統(tǒng)操作，一旦主PLC控制器失效，則備用PLC將立刻接管對整個系統(tǒng)的控制。主、備控制器的確定可以人為指定（％M1020），也可以由系統(tǒng)根據(jù)情況確定。

PLC與VersaMax進行通訊的Genius總線采用冗余結構。正常情況下，系統(tǒng)從GeniusA總線獲取數(shù)據(jù)，同時檢測GeniusB總線的狀態(tài)，一旦系統(tǒng)檢測到GeniusA總線故障，則會對GeniusB總線存取數(shù)據(jù)，從而保證了系統(tǒng)的安全運行。

GBC模塊可以自動報警及某些PLC故障。在一個總線掃描周期，只有一條診斷信息發(fā)送，設備保存其余的診斷信息直到下一個可獲得的總線掃描周期。GBC保存其接收到的任何診斷信息，該信息被CPU自動讀取，并在Versapro軟件的PLC故障表中顯示。

CPU的掃描既可以盡可能快的進行也可以被分配一個恒定的時間段。不管是否使用恒定的掃描時間，CPU的掃描總是從執(zhí)行邏輯程序及變更I/O開始，其余的時間用于通訊及后臺任務。

GE90-30系列PLC有兩種冗余方式，本套系統(tǒng)采用的是HBR冗余中的“HotStandby（熱備）”模式。

Maxon主要用于完成冗余系統(tǒng) （PLCA，PLCB）之間用戶數(shù)據(jù)范圍的定義、冗余變量的定義及冗余軟件與VersaPro之間的結合。由于Maxon1.5與 VersaPro2.02之間的版本兼容性問題，VersaPro的組態(tài)包括PLC硬件配置的組態(tài)及邏輯組態(tài)兩部分，由編程器執(zhí)行邏輯及配置信息的下裝。

I/O系統(tǒng)的硬件配置由編程器來完成。

通過編程器可設置NIU在Genius總線上的地址，所掛I/O模件的類型，每個通道的信號形式、范圍與通訊有關參數(shù)的設置等。通過專用接口線纜將編程器的COM口和每個I/O站的NIU接口連接，并將相應組態(tài)文件下裝。

PLC硬件組態(tài)包括CPU的組態(tài)、GBC（2個）的組態(tài)及以太網(wǎng)卡的組態(tài)。

本系統(tǒng)所選用的CPU為IC693CPU364，在 CPU的組態(tài)過程中，需要注意的問題為：（1）對于雙機熱備的控制系統(tǒng)，在CPU的組態(tài)中，主PLCCPU的ChksumWrds必須被設置為11，備 PLCCPU的ChksumWrds必須被設置為12，對于單片機系統(tǒng)該值為8。（2）SWEEPMODE通常設置為“NORMAL”。

本系統(tǒng)所選用的以太網(wǎng)卡為 IC693CMM321，在以太網(wǎng)卡的組態(tài)過程中需設置的內容為：（1）IPAddress（IP地址）：用于標識TCP/IP主機的唯一32位地址。（2）SubnetMASK（子網(wǎng)掩碼）：辨別某IP地址是在本地網(wǎng)絡還是在遠程網(wǎng)絡。

本系統(tǒng)所選用的GBC卡為 IC693BEM331，在GBC的組態(tài)過程中，需要注意的內容為：（1）PLCA中的兩炔GBC的SBA均為31，PLCB中的兩塊GBC的SBA均為 30。（2）對于冗余系統(tǒng)，GBC中InputDef選項必須為OFF，Outatatart選項必須為DISABLE。

本系統(tǒng)的上位控制層采用的是美國GEFanuc公司推出的能夠提供企業(yè)級解決方案的人機界面和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)督控制軟件CIMPLICITYHMI6.0。

3 軟件編程

PLC接收的現(xiàn)場輸入模擬信號在CPU中是以 0～32000的數(shù)值形式表示的，但是，由于各被測參數(shù)的測量范圍不同，使相同的信號輸入，代表的實際工業(yè)值卻不同，大大降低了程序的可讀性，同時給報警的測定運算帶來不便，因此，我們對輸入信號進行了相應的轉換，利用VersaPro軟件提供的乘、除運算模塊先計算出相應的工程單位值，再進行數(shù)值比較，具體公式如下：

（PV＊量程/32000）=工程單位值

其中PV代表以0～32000表示的現(xiàn)場輸入信號值。

在VersaPro中提供了PID模塊，“鞍煉機組”工程中有10個PID控制回路。下面以“主風機潤滑油壓力控制回路—1412”為例來介紹此模塊的用法：

（1）PIDISA模塊 

PIDISA模塊從％R4201開始到％R4240，共占用了40個％R寄存器，其中第14個即％R4214就是PID模塊的輸出“CV”。在PIDISA模塊中填上相應的“測量值PV”、“給定值SP”、 “手/自動切換開關量MAN”等參數(shù)地址，就構成了一個完整的PID控制模塊。由于是在上位機HNI中用腳本來控制手動情況下PID的輸出，所以 “UP”、“DN”參數(shù)可以只定義地址，但不使用。

（2）無擾動切換的實現(xiàn)

在閉環(huán)控制回路中，當進行手/自動切換時要求輸出無擾動。實現(xiàn)的辦法是在手動狀態(tài)下，“給定值SP”始終跟蹤“測量值PV”的變化，只有這樣才能實現(xiàn)從手動到自動狀態(tài)時輸出無擾動。