應(yīng)用PLC控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)空壓站無人值守

1、應(yīng)用PLC控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)空壓站無人值守         1應(yīng)用背景在冶金，化工，電力，制藥等許多大型工程中，空壓站建設(shè)是一項重要的輔助工程?？諌赫镜闹髟O(shè)備為空氣壓縮機，空氣干燥器，配套過濾器，儲氣罐，連接管道和閥門等組成一供氣系統(tǒng)。大型空壓站通常擁有多套設(shè)備，以保證不同負荷的需求。確保合格的供氣品質(zhì)，滿足穩(wěn)定的氣源壓力，供氣流量的自動調(diào)節(jié)等是空壓站自動化的基本任務(wù)。隨著自動化水平的不斷提高，建設(shè)無人值守空壓站的要求已是一個發(fā)展趨勢。本案例應(yīng)用于上海寶鋼集團上鋼一廠連鑄連軋項目的大型空壓站。該站有6臺每分鐘供氣200立方的螺桿式

2、空壓機，6臺200立方處理量的冷凍式干燥器，另有兩臺80立方處理量的吸附式干燥器，采用母管制連接方式生產(chǎn)壓縮空氣。用戶要求：1） 每臺設(shè)備應(yīng)有自動控制和聯(lián)鎖保護裝置，并配有觸摸屏供現(xiàn)場觀察各工藝參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)，可手動/自動切換操作及緊急停機；2） 現(xiàn)場控制室應(yīng)有計算機操作站，通過建立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控整個生產(chǎn)過程；3） 空壓房的操作站應(yīng)與廠區(qū)控制中心聯(lián)網(wǎng)，由控制中心的控制器實時遠程監(jiān)控，實現(xiàn)空壓站無人值守。2系統(tǒng)構(gòu)成2.1控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確立由于控制中心選用AB公司的PLC構(gòu)筑自控系統(tǒng)，并指定采用DH+網(wǎng)絡(luò)實施遠程聯(lián)網(wǎng)。為保持一致性，空壓站自控設(shè)備選用AB公司的小型PLC SLC-500系列可編程控

3、制器，其帶有DH+網(wǎng)絡(luò)接口，支持DH+和DH-485網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。原設(shè)計推薦為單一DH+網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，后仔細分析了生產(chǎn)實際情況和各設(shè)備的特點，以及可能存在的問題，綜合各方面因素后確立了分級控制網(wǎng)絡(luò)的實施方案，如圖1所示。其基本理由是：1） 技術(shù)性考慮，單一結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點數(shù)量較大時安全性不夠理想。因為各設(shè)備控制器均掛在同一網(wǎng)絡(luò)上，任何一臺出現(xiàn)通信故障都可能影響整個網(wǎng)絡(luò)，嚴重時會引起網(wǎng)絡(luò)癱瘓，無法實現(xiàn)遠程監(jiān)控。雖然本案例的設(shè)備總數(shù)并不算很多，但考慮到對無人值守的高標準要求，將設(shè)備網(wǎng)分為上層DH+和下層DH-485兩級網(wǎng)絡(luò)，以達到分散危險，提高網(wǎng)絡(luò)有效性和可靠性的目的。分級網(wǎng)絡(luò)的特點：a) 遠程控制網(wǎng)DH+

4、網(wǎng)絡(luò)（增強型數(shù)據(jù)高速公路）連接控制中心控制器與空壓站主控制器0#SLC，傳輸空壓站系統(tǒng)的重要信息參數(shù)及各設(shè)備運行狀態(tài)，并實現(xiàn)控制中心的遠程控制操作。b) 上層設(shè)備網(wǎng)DH+網(wǎng)絡(luò)，連接現(xiàn)場主控制器0#SLC，1#-6#空壓機子站SLC，以及作為通信控制器的7#SLC。0#SLC除負責與遠程控制網(wǎng)連接外，還承擔所有子站的信息集成和控制信號的傳遞。c) 下層設(shè)備網(wǎng)采用DH-485網(wǎng)絡(luò)，7#SLC通信控制器作為上下網(wǎng)的聯(lián)接器集成各干燥器控制子站1#-8#M1200的數(shù)據(jù)信息，并傳遞遠程控制信號。M1200和觸摸屏均通過通信模塊NET-AIC掛接到DH-485網(wǎng)上。DH-485是一種對信息傳送有時間苛刻要

5、求的、高速確定性的工業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)，主要用于車間級各種設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳遞；具有多主功能，在令牌傳送協(xié)議下工作，網(wǎng)絡(luò)的最大長度為1219m。DH-485能夠連接多達32個節(jié)點的設(shè)備，包括SLC 500和Micrologix 1200可編程控制器、操作員終端和個人計算機等。其最大傳輸速率可達19.2KBps。    2.2 硬件配置 現(xiàn)場控制室操作站計算機PC，主控制器0#SLC（SLC-504）帶有標準RS-232C /DH+ /8針圓形接口，共3個網(wǎng)絡(luò)接口。配置模擬量輸入/輸出模塊，開關(guān)量輸入/輸出模塊，共計128點，所有開關(guān)量輸出均采用繼電器隔離。0#SLC控制各設(shè)

6、備子站以外的系統(tǒng)測點和閥門。 空壓機子站1#-6#SLC可編程控制器（SLC-504），分別配有包括模擬量輸入在內(nèi)的64點I/O模塊；通過DH+接口連接到上層設(shè)備網(wǎng)。 干燥器子站1#-8#M1200微型可編程控制器（Micrologix 1200 自帶24點I/O），配接12點模擬量輸入I/O模塊，通過NET-AIC通信模塊接入DH-485下層設(shè)備網(wǎng)。PV-500彩色觸摸屏也由通信模塊的9針插頭連接到DH-485網(wǎng)。2.3軟件組成和工作程序    編程軟件RSLogix 500 可使用戶在DH-485網(wǎng)或DH+網(wǎng)上對控制器（SLC 500、Micrologix 1

7、200）進行編程，網(wǎng)絡(luò)上的任一個工業(yè)終端可以用來對網(wǎng)絡(luò)上的所有控制器編程。用戶既可以將程序下載到有關(guān)設(shè)備中，又可以從設(shè)備上載已有的程序，調(diào)試程序，監(jiān)視設(shè)備的運行。通信傳輸工作程序如圖2所示。在本案例中，從控制中心控制器經(jīng)現(xiàn)場控制室操作站到7#SLC通信控制器，均采用自上而下的方式讀/寫目標控制器的數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)傳送指令完成數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)信息集成和遠程控制。    3難點問題和解決方法    整個控制系統(tǒng)隨同設(shè)備于2003年7月初步完成安裝調(diào)試工作，進入試生產(chǎn)。2004年2月正式投產(chǎn)，滿負荷運行，情況良好，達到設(shè)計的預(yù)期目標。期間出現(xiàn)過的主要問題為：2）通信傳輸延時，實時控制滯后（下層設(shè)備網(wǎng)）。經(jīng)分析獲悉，DH-485令牌總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的工作模式使得7#SLC通信控制器需要多個循環(huán)才能對下層網(wǎng)各設(shè)備控制器掃描一遍，加之網(wǎng)絡(luò)傳輸速率相對較低，在傳輸數(shù)據(jù)量較大時，出現(xiàn)控制延時達7-8秒。解決方法由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已定，硬件無法改變，所以在軟件方面加以改進。數(shù)據(jù)傳輸速率提高到上限19.2KBps；再修改軟件程序，采用控制操作指令優(yōu)先的策略，控制滯后的操作可得到改善。4小結(jié)改進方向：    1）引入故