PLC1和PLC2分别为两个GE FANUC 90-30系列PLC,通过Genius总线控制器利用Genius总线网连接,以实现双机热冗余。考虑到系统成本,在远程I/O中,选用了versamax通用扩展式I/O结构,利用Genius网络接口单元,挂到整个Genius总线网中,为远程控制提供灵活的I/O结构。由于90-30系列PLC支持以太网通讯,在系统中增加一个8口以太网HUB,PLC和上位机分别将以太网线接入HUB,实现上位机与现场的高速通讯。
3系统的实现
在改造中,通过以下几点实现了系统的PLC控制。
3.1 双机热冗余的实现
GE FANUC系列90-30系列的PLC实现双机热冗余由GE Fanuc系列90-30PLC硬件与热备软件max_on构成的,90-30 Max-ON系统的冗余硬件部分是由两套90-30PLC CPU控制器组成,主控制器通过Genius网络总线与其备用控制器和I/O系统的通讯实现其热备冗余功能,一旦主PLC控制器或通讯出现故障;所有控制功能将平稳地切换至备用控制器以确保工艺装置正常运行。系统同时具有参数同步化,I/O总线冗余和系统诊断等功能。软件上90-30 Max-ON提供方便灵活的组态方式。组态软件基于Windows平台,采用对话框方式对系统进行组态,例如:网络结构,同步参数以及模拟量输入转换等。完成双机配置后,可在系统的程控组态软件versapro中引入其配置文件,使两个PLC都置于运行模式,这样其冗余特性就挥发生作用,其主从切换的标志位在PLC的存储器中可以看到。
a. %M1017 CPUA标志位;
b. %M1018 CPUB标志位;
c. %M1019 CPU处于运行模式标志位;
d. %M1020 CPU为主机标志位;
e. %M1021 所有数据同步标志位。
这样,可以方便的在程序中通过对PLC存储器位操作来判断其冗余工作状态,从而判断控制器所处的主从地位,主控制器参与设备的控制,从控制器同样进行数据的采集,运算,并监视主控制器的运行状况,如有异常,立刻平稳的切换为主控制器。
3.2 PLC远程I/O结构的实现
镇海燃机循泵系统的就地信号的采集和设备的控制采用高通讯速率的versamax远程I/O结构。VersaMax是唯一具有“三合一"功能的系列产品,它既可以作为单独的PLC控制机,具有可接受的价格和优越的性能;又可以作为I/O子站,通过现场总线受控于其它主控设备。具有以下特点:
(1)I/O模块和通讯模块都可带电插拔;
(2)真正的即插即用;
(3)模块安装、扩展不需要任何工具;
(4)模块化结构,构成系统可大可小;
(5)安装费用低,减少工程成本。
基于上面的特点,系统中采取带有genius总线接口单元的versamax I/O通过genius现场总线受控于上层的PLC。每块总线接口单元都可下挂8块I/O模块,与就地设备相连。
根据现场的实际运行情况,整个PLC系统设置了4个远程I/O机架。
#1远程I/O站主要用于采集#1循泵系统的各设备的反馈信号,输出#1循泵系统各设备的启停指令。
#2远程I/O站主要用于采集#2循泵系统的各设备的反馈信号,输出#2循泵系统各设备的启停指令。
#3,#4远程I/O站主要用于采集公用系统包括循泵液压油泵,二次滤网前后压力,二次滤网进出口电动门,排水泵,轴流风机,冷却水泵等设备的反馈信号,输出各设备的启停指令。
3.3 上位机画面与操作的实现
在系统中,采用了以PLC为控制设备,工控机作为上位机,通过以太网连接的结构形式。这种结构充分发挥了PLC和计算机的优点。PLC可靠性高,抗干扰能力强,对设备的控制有其独立完成。计算机完成图形、实时数据的显示,故障报警等功能。
系统中采用interutiong公司的ifix软件作为上位机的监控软件。Ifix作为一种多方面的监控软件,提供了与多种PLC通讯的I/O驱动程序,可方便的与PLC连接,在工业控制领域有着广泛的应用。监控系统包括SCADA系统和 HMI图形系统。SCADA系统通过与 PLC建立通讯关系通过软件接口I/O驱动程序与PLC直接建立通讯来读取数据,并形成实时数据库。HMI图形系统显示实时数据和报警信息,记录历史数据,打印报表,修改设定参数以及实现软手动控制等。
3.4 逻辑完善
在原有的设备运行中及新设备投运后系统逻辑需要完善的主要有以下几点:
3.4.1 现场和CRT上的操作
以循泵为例,在就地动力柜上设计“就地/检修/远方” 控制转换开关,及“启动”,“停止”控制按钮。在CRT上设计循泵的“连锁/解除”,“程控/解除”软转换开关,及 “启动”,“停止”软控制按钮。当就地动力柜上的“就地/检修/远方” 控制转换开关打在就地时,CRT上只监视其状态,对其操作无效,面板上“启动”,“停止” 按钮用于简单的启动,停止循泵,不参加系统连锁功能。当就地动力柜上的“就地/检修/远方” 控制转换开关打在远方时,面板上的按钮对其操作无效,此时,CRT上的软按钮对其操作启动,停止循泵,并且根据要求在停泵时自动投入加热,在启泵时自动投入轴流风机。当CRT上的“连锁/解除” 软转换开关置“连锁”时,两台循泵互为联锁,一台循泵处于备用,当另一台跳闸后,此循泵自动启动。否则,当软转换开关置“解除”时,此循泵不自动启动。当CRT上的程控/解除”软转换开关置于“程控”时,此循泵与循泵出口蝶阀程控联动状态。否则,当软转换开关置“解除”时,循泵的启停与蝶阀的开度无关。
3.4.2 循泵与出口蝶阀的控制逻辑改进
循泵与出口蝶阀处于相关的连锁状态。为防止循泵的空转,倒转引起泵的损坏,循泵的启停由出口蝶阀决定,并且考虑到系统有没充水的条件。
启动时,根据运行状况选择循环水管是否充水,当完全充水时(如一台已运行,开第二台泵),先启动出口蝶阀置15%,然后启动循泵,同时,蝶阀继续开启置全开。当未充水时(如水管放空后启泵),先启动出口蝶阀置15%,然后启动循泵,这时,出口蝶阀在15%处停留20min,使进行循环水管充分充水,再继续开启置全开。
停止时,正常顺控停泵时,先使出口蝶阀关置15%,然后停循泵,同时出口蝶阀继续关闭置关死。当发生循泵跳泵时,联锁关闭出口蝶阀。
3.4.3 循泵运行与冷却水压力保护的控制逻辑改进
在系统中,每台循泵的冷却水管路上分别设置两个冷却水压力低Ⅱ值和一个冷却水压力低Ⅰ值。冷却水压力低Ⅰ值作为启动备用冷却水泵的条件。冷却水压力低Ⅱ值作为启动循泵的闭锁条件,当循泵未运行时,两个冷却水压力低Ⅱ值都动作,不允许启泵,当循泵运行时,两个冷却水压力低Ⅱ值都动作后,延时20s,跳闸循泵。冷却水压力低Ⅱ值的闭锁条件可CRT上选择是否投入,当发生冷却水压力开关故障时可屏蔽,便于检修工作。
程序框图如图3。