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      所在位置£º工控博客苑 -- 实在点好 -- 天然输气站GE系列90-30冗余PLC控制系统

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      胡先生

           学历£º大学本科
           职称£º工程师
           年龄£º34岁
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      发表人£ºifixonline 发表时间£º2009-8-14 9:29:00

       

      发表新论题

       本栏论题£º 天然输气站GE系列90-30冗余PLC控制系统  [3863]
          引言
          天然气一方面作为重要的化工原料£¬另一方面作为国家大力提倡使用的清洁能源£¬随着经济的发展和对环保的重视£¬其用量日益增加¡£作为川渝两地的能源大动脉的输气南干线£¬其枢纽输气站两路站在改扩建后采用GE Fanuc系列90-30 冗余PLC 系统进行调压¡¢调度和计量£¬对确保的川渝两地的安全生产生活和环保有着极为重要的战略意义¡£
          系统方案
          该站控制系统的功能是实现调压¡¢调度和计量£¬ 主要有5 8 个电动球阀¡¢6 个电动调节回路¡¢5 个计量支路£¬共计40 点AI£¬12 点AO£¬372 点DI£¬117 点DO¡£控制系统方案框图 如图1 所示¡£
          控制系统采用美国GE 公司冗余PLC系统£¬PLC 控制站¡¢现场总线通讯¡¢上位监控计算机和系统级通讯冗余£¬因此系统具有很高的可靠性和稳定性£¬从而保证生产的连续正常运行¡£
          P LC 部分采用双总线双冗余系统£¬采用GE Fanuc 系列90-30产品作为CPU 和通讯控制器£¬采用VersaMax的产品作为输入输出¡£图中PLC_A图1 控制系统方案框图和PLC_B 为配置相同的CPU冗余控制站£¬每个站的两块BEM模块实现GENS 通讯总线£¨BUS_A 和BUS_B £©的冗余£¬每个站的两块CMM模块实现与上位监控计算机连接的TCP / IP 通讯冗余¡£I/O 站则使用具有NIU通讯接口的VersaMax 远程I/O站£¬NIU 模块可实现两条GENS 现场总线的自动冗余¡£对于回路控制£¬设计上采用I /O 站5和6 双AI 和AO 模块配置£¬AO 经¡°二选一¡±输出到电动调节阀£¬进一步提高可靠性¡£每个站的可编程PCM模块用于流量的冗余计量¡£
          上位机部?#32844;?#25324;两台DELL 计算机¡¢双交换机以及打印机和软件¡£计算机配置双网卡£¬双交换机将计算机和PLC连接成冗余的以太网£¬打印机打印每天的报表¡£两套计算机互为热备£¬所有监视和控制完全相同¡£计算机装有WINDOWS NT4.0 操作系统¡¢PLC 冗余软件MAX ON¡¢PLC 组态软件Versa PRO¡¢系统监控软件CIMPLICIT Y HMI¡£CIMPLICITY HMI 作为新一代的监控软件£¬具有可靠性高¡¢人机界面友好¡¢操作简便¡¢扩展性好¡¢功能齐全等优点¡£
         
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          系统功能
          1. 系统同步
          控制站的CPU一方面通过冗余的GENS 总线和I/O 站交换数据£¬另一方面CPU之间也通过该总线交换数据¡£一旦主CPU或通讯出现故障£¬所有的控制功能都将平稳地切换到备用CPU£¬以确保工艺装置正常运行¡£系统同?#26412;?#26377;参数同步化£¬I/O 总线冗余和系统诊?#31995;?#21151;能¡£系统的冗余同步周期大约为40ms¡£任一I/O 站的I/O 在任一条GENS 总线上?#21152;?#30456;对应的I/O寄存器¡£当某I/O站的一个通讯口或某一条GENS 总线出现通讯故障?#20445;¬CPU 自动获取备用通讯口或备用GENS 总线的对应的I/O寄存器的数值作为现场I/O的数值£¬保证了I/O 的无扰切换¡£计算机和PLC 之间¡¢计算机之间通过双以太网交换数据£¬这对系统的稳定¡¢可靠运行提供了极高的保证¡£
          2. 生产调度与压力调节
          站场和外界干线管道的布局为¡°二入三出?#20445;?#20004;上游来气压力不同£¬给下游的三条供气压力也不相同¡£各电动球阀¡¢调压阀¡¢汇气管等设备和装置通过内部管道构成复杂的站内管网£¬通过电动球阀的开关组合以及电动调压阀的压力控制£¬达到不同气体流向和需求压力的调度£¬满足生产的要求¡£对于回路控制£¬设计上采用了双AI 和AO 模块在I/O 站5 和6 进行同样的配置£¬这样对每个控制回路测量输入和控制输出在硬件上做了备用配置£¬进一
          步提高可靠性¡£在编程时利用I/O 站¡¢AI 和AO 模块的诊断信息£¬经过¡°二选一¡±或平均值等方式的¡°仲裁算法¡±得到PID运算的测量值£»PID的控制输出则同时送到两个
          机架对应的AO输出点£¬实?#23454;ÄAO 输出经过¡°二选一¡±继电器最终控制电动调节阀¡£由于AO 输出的?#30452;?#29575;高£¨12bit£©£¬而控制电动调节阀精度约1.5%£¬全行程时间为40s 或80s£¬加上继电器的快速切换£¨15ms£©£¬因此很小的¡°二选一¡±输出切换误差足以保证实现控制回路的平稳切换¡£
         
          3. 流量计量
          流量计量在PCM模块内完成£¬采用SY/ T6143-1996 标准£¬计量过程准确可靠¡£P CM 为可编程模块£¬ 可运行C 或BASIC程序£¬有两个独立的串行口¡£适合于复杂的数学运
          算和通讯处理£¬可用来进行流量计量和与组分分析仪进行通讯£¬与CPU 的数据交换则通过背板总线来实现¡£每个CPU控制站配备一块PCM模块£¬PCM 通过判断本CPU
          控制站的主从状态来保证两块PCM 数据的一致性¡£两块PCM与分析仪之间采用RS485 网络通讯£¬只有处于主状态的PCM才从分析仪获取数据£¬等安装上分析仪即可使用£¬目前组分数据暂由人工取样获取¡£
          4. SCADA通讯
          改扩建后的站控系统£¬ 按照要求必须将站场信息送往约1 km 之外的S C ADA 调度中心¡£调度中心的计算机£¨ SCADA 软件使用FIX DMACS£©通过RS422 通讯线路与PLC_A 或PLC_B 进行通讯£¬通讯驱动程序支持通讯线路的冗余和同一通讯线路通讯对象的冗余£¬冗余站控系统CPU 控制站的切换并不影响二者之间的通讯£¬ 例如PLC_A 由主变从£¬则中心计算机自动切换到与PLC_B 继续通信¡£对距离较远的其它站场£¬中心计算机则通过PSTN
          或微波与其进行通信¡£
          结束语
          该系统?#23545;?#21518;运行表明£¬ 生产调?#20154;?#30021;£¬ 压力调节稳定¡¢品质好£¬流量计量可靠准确£¬SCADA 通讯正常£¬完全满足生产要求£¬获得用户高度评价£¬为保证川渝两地的能源供应¡¢促进经济发展具有十分重要的意义¡£
         
         
         
          杭州集益科?#21152;?#38480;公司是美国通用电气GE Fanuc公司中国地区指定分销商,特价销售9030¡¢9070¡¢PAC RX3i¡¢PAC RX7i¡¢Versamax系列PLC£¬特价销售Proficy iFIX组态软件¡£
          联系人:胡有玉
          联系电话£º15067103350
          传真号码:0571-88227248
          QQ号码:283479963
          公司地址£º杭州市西湖区文三路555号9层
          公司网址£ºhttp://www.jiyitech.com/
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