PLC在催化主风机组自控装置上的应用

摘要：介绍GE90-30PLC在催化主风机组自控装置上的应用。系统采用双机热备双网结构的9030VersaMax构架。文章对硬件构成、组态及模拟量控制模块进行了详细的论述。 
关键词：冗余；PLC；组态软件  
    1 系统结构 
    辽化鞍山炼油厂催化主风机组（以下简称“鞍炼机组”）选用GEFanuc公司的90-30PLC，设计上主要保证系统处理时间块、安全性高及低成本。 
    PLC主机及I/O站组成本系统的基本控制层。PLC 主机采用的是5槽底版，其上的卡件分别为一块PWR卡，一块CPU卡，两块GBC卡，一块ETH卡及一块空卡。用户通过编程器，使用其强大的内部控制指令来实现逻辑控制。I/O站采用的是VersaMax，本套系统总共挂接了5组VersaMax，每组VersaMax由一个网络接口单元（NIU）及最多 8个现场I/O模块构成。 
    上位控制层采用的是两台性能优良的ADVANCE工控机，其主要任务是控制和管理，并通过数据通讯对PLC进行监视与控制，进入PLC的信号通过以太网可在工控机上显示。 
    2 系统特点和组态 
    两组PLC控制器互为冗余，双机热备软件MaxON负责管理两PLC之间的主、备切换以及数据的交换。正常情况下，主PLC控制器完成系统操作，一旦主PLC控制器失效，则备用PLC将立刻接管对整个系统的控制。主、备控制器的确定可以人为指定（％M1020），也可以由系统根据情况确定。 
    PLC与VersaMax进行通讯的Genius总线采用冗余结构。正常情况下，系统从GeniusA总线获取数据，同时检测GeniusB总线的状态，一旦系统检测到GeniusA总线故障，则会对GeniusB总线存取数据，从而保证了系统的安全运行。 
    GBC模块可以自动报警及某些PLC故障。在一个总线扫描周期，只有一条诊断信息发送，设备保存其余的诊断信息直到下一个可获得的总线扫描周期。GBC保存其接收到的任何诊断信息，该信息被CPU自动读取，并在Versapro软件的PLC故障表中显示。 
    CPU的扫描既可以尽可能快的进行也可以被分配一个恒定的时间段。不管是否使用恒定的扫描时间，CPU的扫描总是从执行逻辑程序及变更I/O开始，其余的时间用于通讯及后台任务。 
    GE90-30系列PLC有两种冗余方式，本套系统采用的是HBR冗余中的“HotStandby（热备）”模式。 
    Maxon主要用于完成冗余系统 （PLCA，PLCB）之间用户数据范围的定义、冗余变量的定义及冗余软件与VersaPro之间的结合。由于Maxon1.5与 VersaPro2.02之间的版本兼容性问题，VersaPro的组态包括PLC硬件配置的组态及逻辑组态两部分，由编程器执行逻辑及配置信息的下装。 
    I/O系统的硬件配置由编程器来完成。
    通过编程器可设置NIU在Genius总线上的地址，所挂I/O模件的类型，每个通道的信号形式、范围与通讯有关参数的设置等。通过专用接口线缆将编程器的COM口和每个I/O站的NIU接口连接，并将相应组态文件下装。 
    PLC硬件组态包括CPU的组态、GBC（2个）的组态及以太网卡的组态。 
    本系统所选用的CPU为IC693CPU364，在 CPU的组态过程中，需要注意的问题为：（1）对于双机热备的控制系统，在CPU的组态中，主PLCCPU的ChksumWrds必须被设置为11，备 PLCCPU的ChksumWrds必须被设置为12，对于单片机系统该值为8。（2）SWEEPMODE通常设置为“NORMAL”。 
    本系统所选用的以太网卡为 IC693CMM321，在以太网卡的组态过程中需设置的内容为：（1）IPAddress（IP地址）：用于标识TCP/IP主机的唯一32位地址。（2）SubnetMASK（子网掩码）：辨别某IP地址是在本地网络还是在远程网络。 
    本系统所选用的GBC卡为 IC693BEM331，在GBC的组态过程中，需要注意的内容为：（1）PLCA中的两炔GBC的SBA均为31，PLCB中的两块GBC的SBA均为 30。（2）对于冗余系统，GBC中InputDef选项必须为OFF，Outatatart选项必须为DISABLE。 
    本系统的上位控制层采用的是美国GEFanuc公司推出的能够提供企业级解决方案的人机界面和数据采集与监督控制软件CIMPLICITYHMI6.0。 
    3 软件编程 
    PLC接收的现场输入模拟信号在CPU中是以 0～32000的数值形式表示的，但是，由于各被测参数的测量范围不同，使相同的信号输入，代表的实际工业值却不同，大大降低了程序的可读性，同时给报警的测定运算带来不便，因此，我们对输入信号进行了相应的转换，利用VersaPro软件提供的乘、除运算模块先计算出相应的工程单位值，再进行数值比较，具体公式如下： 
    （PV＊量程/32000）=工程单位值 
    其中PV代表以0～32000表示的现场输入信号值。 
    在VersaPro中提供了PID模块，“鞍炼机组”工程中有10个PID控制回路。下面以“主风机润滑油压力控制回路—1412”为例来介绍此模块的用法： 
    （1）PIDISA模块     
    PIDISA模块从％R4201开始到％R4240，共占用了40个％R寄存器，其中第14个即％R4214就是PID模块的输出“CV”。在PIDISA模块中填上相应的“测量值PV”、“给定值SP”、 “手/自动切换开关量MAN”等参数地址，就构成了一个完整的PID控制模块。由于是在上位机HNI中用脚本来控制手动情况下PID的输出，所以 “UP”、“DN”参数可以只定义地址，但不使用。 
    （2）无扰动切换的实现 
    在闭环控制回路中，当进行手/自动切换时要求输出无扰动。实现的办法是在手动状态下，“给定值SP”始终跟踪“测量值PV”的变化，只有这样才能实现从手动到自动状态时输出无扰动。