摘 要:本文描述各種PLC與FOXBORO的A2系統的融合情況。
關鍵詞:PLC;DCS;融合
0.引言
工業控制已從單機控制走向集中控制、分散控制,并走入網絡時代。工業控制網絡為數據采集、工業控制提供了方便,節省了成本,提高了性能。實際應用中,往往需要不同廠家控制系統的數據共享,或某集成系統不能滿足控制需要而額外加系統,需要將2種不同系統進行互聯。
1.系統結構
集氣站DCS系統采用FoxBoro A2,該系統有三層結構,工廠層、控制層和I/O層。
I/O層:I/O層連接過程的輸入和輸出點。在這一層的產品是2500過程接口。
控制層:控制層允許對連續、順序控制和梯形邏輯的多樣化控制引擎進行編排,在控制層我們使用的產品為T940一過程監視,控制器。
工廠層:工廠層讓用戶可以使用FoxBoroA2的工具來制定控制策略,我們使用的產品為操作服務器/瀏覽器。
2.FoxBoro A2硬件
T940一過程監視控制器
T940下掛分散的I/O組件用于控制處理。多個T940可以用網絡連在一起監控幾千個I/O點。可選的冗余工作方式提高系統可靠性。T940可以同時支持多個不同的通訊口,而且都使用不同的RJ45接口。T940以FoxBoro A2自動化系統的2500組件作為它分散的I/O系統,它的開放的網絡結構使它連接其他第三方I/O設備,這種設備支持PROFIBUS DP或Modbus—RTU協議。
T940組件能夠完成連續控制和順序控制。單個處理在物理上分散的I/0點。
2500由底板、I/0控制組件(簡稱IOC)、I/O組件,端子頭和24V DV電源等部件組成。底板插槽為2、4、8、16,我們用的底板插槽為16槽。IOC是2500控制單元,每塊插槽左邊第一槽插IOC,它為底板上其他I/O組件提供通訊和電源。
3 工作站
工作站包含操作員站和工程師組態站(兼操作站),工程師站完成系統管理、組態和過程監控、操作等功能。操作員站,完成過程監控、操作等功能。工作站操作權限分為操作員權限和工藝工程師權限。操作員操作權限對現場儀表檢測數據進行監控,流程圖畫面的切換,PID控制回路的手/自動控制和PID參數的修改,兩位式開關閥的手動開/關,歷史數據以及報警的查看。工藝T程師操作權限不但有操作人員的權限,而且可以設定檢測點報警類型和參數,PID參數的修改,操作參數手動輸入范圍限定。
4 紅臺集氣站設備系統介紹:
紅臺集氣站共有11臺設備,其中包括:
5臺原料氣壓縮機,采用SIEMENS一300可編程控制器,采用CP341通信卡完成與站控系統的通訊:
2臺閃蒸氣壓縮機,采用SIEMENS一300可編程控制器,采用CP341通信卡完成與站控系統的通訊:
2臺氨制冷壓縮機,采用英國嘉德SCC 40控制器,采用FPWIN軟件完成與站控系統的通訊:
1套乙二醇系統,采用MINI—UPPC300自控系統;
1套導熱油爐系統,采用SIEMENS一200可編程控制器;
[b]5 DCS與PLC通訊
5.1 DCS與PLC連接[/b]
DCS控制站上有RS一485接口,采用標準3線制,即發送、接收、邏輯地各一線。
5.2通訊協議
T940控制器串行通訊協議采用Modbus協議,協議規定網絡中多臺設備可以串行連接通訊,采用主一從技術,即網絡里僅有一臺設備可作為主機(稱Master),其他設備作為從機(稱Salve1,主機不需編號,從機必須編號。主機首先向從機發出請求信息,從機根據主機的請求作相應的回應(向主機發送數據或從主機接收數據)。
5.3 數據格式
Modbus協議支持傳輸的數據為ASCII碼和RTU (二進制)兩種格式。ACSII碼方式的每個字節數據分2個字節傳送,RTU方式用1個字節進行傳送,為了減少網絡數據傳輸量,一般選RTU數據方式。
6 DCS軟件組態及PLC通訊組態:
主從式:DCS為主機,PLC為從機
數據格式:RTU(二進制)
數據幀格式:波特率9600,數據位8位,停止位1位,奇校驗方式。
以氨制冷壓縮機壓縮機的通訊為例,通過Modbus RTU協議來和上位通訊系統連接,例如:冰山嘉德的上位組態或用戶的DCS系統。
壓縮機系統的遠程檢測可以由嘉德的上位組態通過一根連接PC機COM1或COM2端口的兩芯屏蔽電纜(RS485)來實現。
通過和PC機兼容的端口連接,可以顯示當前的各個參數值、運行狀態和報警、停機等狀態并可以每天打印出溫度和壓力的圖表、報警及故障信息。
通訊的便捷性體現在可以查詢當前的各個溫度、壓力及控制狀態,并可以修改,顯示各設定值、上下限及時鐘設定值。所有的通訊都可以由一個RS485串型鏈連接到本控制系統中所有的嘉德控制器上來實現。
通訊的請求及應答現在是通過ModbusRTU協議來完成的,SCC40控制器作為從站(slave),通過應答作為主站(master)的上位機的查詢請求,可以傳輸各個溫度、壓力等模擬量以及控制狀態及其他開關量輸入和輸出的狀態。
每個嘉德SCC 4O控制器都有一個唯一的地址A nn(在Unit選項中設定),用來選擇一個相應的模塊進行狀態應答及修改等操作。SCC40控制器必須在設定了地址后才能進行控制。
通過Modbus RTU協議能夠為上位PLC、PC機或DCS等提供以下參數:
當前的各壓力、溫度、能級和電機電流值,各定時器、故障停機狀態、輸出繼電器及內部狀態。
結束語
該系統經過測試運行,已完全達到工藝控制要求,不但減小了DCS系統的控制負荷,提高了控制精度,而且費用較低,起到了良好的經濟效益。目前DCS在石化企業中應用相當廣泛,但在一些場合,比如開關量較多、安全可靠性要求不是很高、信號比較集中等場合,DCS并不是最佳選擇,這時候也可以考慮PLC和DCS相結合的方法。紅臺集氣站已經這樣做了,而且取得的良好的效果。