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      所在位置:工控博客苑 -- 實在點好 -- 天然輸氣站GE系列90-30冗余PLC控制系統

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      胡先生

           學歷:大學本科
           職稱:工程師
           年齡:34歲
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      發表人:ifixonline 發表時間:2009-8-14 9:29:00

       

      發表新論題

       本欄論題: 天然輸氣站GE系列90-30冗余PLC控制系統  [3643]
          引言
          天然氣一方面作為重要的化工原料,另一方面作為國家大力提倡使用的清潔能源,隨著經濟的發展和對環保的重視,其用量日益增加。作為川渝兩地的能源大動脈的輸氣南干線,其樞紐輸氣站兩路站在改擴建后采用GE Fanuc系列90-30 冗余PLC 系統進行調壓、調度和計量,對確保的川渝兩地的安全生產生活和環保有著極為重要的戰略意義。
          系統方案
          該站控制系統的功能是實現調壓、調度和計量, 主要有5 8 個電動球閥、6 個電動調節回路、5 個計量支路,共計40 點AI,12 點AO,372 點DI,117 點DO。控制系統方案框圖 如圖1 所示。
          控制系統采用美國GE 公司冗余PLC系統,PLC 控制站、現場總線通訊、上位監控計算機和系統級通訊冗余,因此系統具有很高的可靠性和穩定性,從而保證生產的連續正常運行。
          P LC 部分采用雙總線雙冗余系統,采用GE Fanuc 系列90-30產品作為CPU 和通訊控制器,采用VersaMax的產品作為輸入輸出。圖中PLC_A圖1 控制系統方案框圖和PLC_B 為配置相同的CPU冗余控制站,每個站的兩塊BEM模塊實現GENS 通訊總線(BUS_A 和BUS_B )的冗余,每個站的兩塊CMM模塊實現與上位監控計算機連接的TCP / IP 通訊冗余。I/O 站則使用具有NIU通訊接口的VersaMax 遠程I/O站,NIU 模塊可實現兩條GENS 現場總線的自動冗余。對于回路控制,設計上采用I /O 站5和6 雙AI 和AO 模塊配置,AO 經“二選一”輸出到電動調節閥,進一步提高可靠性。每個站的可編程PCM模塊用于流量的冗余計量。
          上位機部分包括兩臺DELL 計算機、雙交換機以及打印機和軟件。計算機配置雙網卡,雙交換機將計算機和PLC連接成冗余的以太網,打印機打印每天的報表。兩套計算機互為熱備,所有監視和控制完全相同。計算機裝有WINDOWS NT4.0 操作系統、PLC 冗余軟件MAX ON、PLC 組態軟件Versa PRO、系統監控軟件CIMPLICIT Y HMI。CIMPLICITY HMI 作為新一代的監控軟件,具有可靠性高、人機界面友好、操作簡便、擴展性好、功能齊全等優點。
         
          www.jiyitech.com
         
          系統功能
          1. 系統同步
          控制站的CPU一方面通過冗余的GENS 總線和I/O 站交換數據,另一方面CPU之間也通過該總線交換數據。一旦主CPU或通訊出現故障,所有的控制功能都將平穩地切換到備用CPU,以確保工藝裝置正常運行。系統同時具有參數同步化,I/O 總線冗余和系統診斷等功能。系統的冗余同步周期大約為40ms。任一I/O 站的I/O 在任一條GENS 總線上都有相對應的I/O寄存器。當某I/O站的一個通訊口或某一條GENS 總線出現通訊故障時,CPU 自動獲取備用通訊口或備用GENS 總線的對應的I/O寄存器的數值作為現場I/O的數值,保證了I/O 的無擾切換。計算機和PLC 之間、計算機之間通過雙以太網交換數據,這對系統的穩定、可靠運行提供了極高的保證。
          2. 生產調度與壓力調節
          站場和外界干線管道的布局為“二入三出”,兩上游來氣壓力不同,給下游的三條供氣壓力也不相同。各電動球閥、調壓閥、匯氣管等設備和裝置通過內部管道構成復雜的站內管網,通過電動球閥的開關組合以及電動調壓閥的壓力控制,達到不同氣體流向和需求壓力的調度,滿足生產的要求。對于回路控制,設計上采用了雙AI 和AO 模塊在I/O 站5 和6 進行同樣的配置,這樣對每個控制回路測量輸入和控制輸出在硬件上做了備用配置,進一
          步提高可靠性。在編程時利用I/O 站、AI 和AO 模塊的診斷信息,經過“二選一”或平均值等方式的“仲裁算法”得到PID運算的測量值;PID的控制輸出則同時送到兩個
          機架對應的AO輸出點,實際的AO 輸出經過“二選一”繼電器最終控制電動調節閥。由于AO 輸出的分辨率高(12bit),而控制電動調節閥精度約1.5%,全行程時間為40s 或80s,加上繼電器的快速切換(15ms),因此很小的“二選一”輸出切換誤差足以保證實現控制回路的平穩切換。
         
          3. 流量計量
          流量計量在PCM模塊內完成,采用SY/ T6143-1996 標準,計量過程準確可靠。P CM 為可編程模塊, 可運行C 或BASIC程序,有兩個獨立的串行口。適合于復雜的數學運
          算和通訊處理,可用來進行流量計量和與組分分析儀進行通訊,與CPU 的數據交換則通過背板總線來實現。每個CPU控制站配備一塊PCM模塊,PCM 通過判斷本CPU
          控制站的主從狀態來保證兩塊PCM 數據的一致性。兩塊PCM與分析儀之間采用RS485 網絡通訊,只有處于主狀態的PCM才從分析儀獲取數據,等安裝上分析儀即可使用,目前組分數據暫由人工取樣獲取。
          4. SCADA通訊
          改擴建后的站控系統, 按照要求必須將站場信息送往約1 km 之外的S C ADA 調度中心。調度中心的計算機( SCADA 軟件使用FIX DMACS)通過RS422 通訊線路與PLC_A 或PLC_B 進行通訊,通訊驅動程序支持通訊線路的冗余和同一通訊線路通訊對象的冗余,冗余站控系統CPU 控制站的切換并不影響二者之間的通訊, 例如PLC_A 由主變從,則中心計算機自動切換到與PLC_B 繼續通信。對距離較遠的其它站場,中心計算機則通過PSTN
          或微波與其進行通信。
          結束語
          該系統投運后運行表明, 生產調度順暢, 壓力調節穩定、品質好,流量計量可靠準確,SCADA 通訊正常,完全滿足生產要求,獲得用戶高度評價,為保證川渝兩地的能源供應、促進經濟發展具有十分重要的意義。
         
         
         
          杭州集益科技有限公司是美國通用電氣GE Fanuc公司中國地區指定分銷商,特價銷售9030、9070、PAC RX3i、PAC RX7i、Versamax系列PLC,特價銷售Proficy iFIX組態軟件。
          聯系人:胡有玉
          聯系電話:15067103350
          傳真號碼:0571-88227248
          QQ號碼:283479963
          公司地址:杭州市西湖區文三路555號9層
          公司網址:http://www.jiyitech.com/
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