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研華ADAM5000系列在西鋼汽輪機(jī)監(jiān)控上的應(yīng)用

時(shí)間:2008-09-12 10:57:00來(lái)源:fenghy

導(dǎo)語(yǔ):?介紹采用ADAM5000系列智能模塊實(shí)現(xiàn)熱電廠汽輪發(fā)電機(jī)監(jiān)控的一種新方法和RS-485網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的硬件組成和軟件編制
摘 要:介紹采用ADAM5000系列智能模塊實(shí)現(xiàn)熱電廠汽輪發(fā)電機(jī)監(jiān)控的一種新方法和RS-485網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的硬件組成和軟件編制。 關(guān)鍵詞:ADAM5000,智能模塊,RS-485網(wǎng)絡(luò),監(jiān)控 0.引言   西鋼熱電廠有兩套汽輪發(fā)電機(jī)組,用于發(fā)電和廠區(qū)及家屬區(qū)供熱。長(zhǎng)期以來(lái),測(cè)控系統(tǒng)陳舊,備件缺乏,汽機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)很不順。1999年,公司投資50多萬(wàn)元,在汽機(jī)大修同時(shí),自行研發(fā)了“汽機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)”。該系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái),狀態(tài)良好,是采用研華ADAM5000系列智能模塊改造老設(shè)備的一個(gè)成功案例。 1.改造前   最初是DDZ-Ⅱ型儀表組成的儀表系統(tǒng)。首次微機(jī)化改造后,引進(jìn)了北京康托公司 “汽機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)”,屬STD總線。當(dāng)時(shí),此系統(tǒng)較先進(jìn)。后期,板卡損毀較頻繁,系統(tǒng)升級(jí)換代很快,備件價(jià)格昂貴,且很難買到。改造不可避免。 2.系統(tǒng)組成   2.1硬件配置   該系統(tǒng)I/O共計(jì)136點(diǎn),其中,AI:4~20mA,45點(diǎn);AI:K偶,10點(diǎn);AI:Pt100,49點(diǎn);DI:21點(diǎn);DO: 11點(diǎn)。   主機(jī)系統(tǒng)配置:PⅢ450;PCA6176S和PCA6114P4工業(yè)母板;16M內(nèi)存;IPC610機(jī)箱(內(nèi)帶大功率電源); PHILIPS15寸平面直角彩顯;EPSON LQ-1600K針式打印機(jī)。   智能模塊配置:ADAM4520一塊;ADAM5017六塊;DADAM5018兩塊;ADAM5013十七塊;ADAM5051兩塊;ADAM5056一塊。   系統(tǒng)配置圖如下: [align=center] 圖1:系統(tǒng)配置圖[/align]   2.2軟件配置   選用Intellution公司開發(fā)的AFIX組態(tài)軟件,運(yùn)行于Windows NT4.0操作系統(tǒng)。   2.3軟硬件簡(jiǎn)介   1)硬件   IPC610工控機(jī):   IPC-610 是 19" 機(jī)架安裝工業(yè)電腦機(jī)箱,專為惡劣工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)。此機(jī)箱可容納一個(gè) 14 槽 PCI/ISA 總線無(wú)源底板或者標(biāo)準(zhǔn) ATX 主板,并支持各種電源??缮湘i的面板門可防止在未經(jīng)許可的情況下對(duì)機(jī)箱進(jìn)行訪問(wèn)。一個(gè)熱插拔過(guò)濾冷卻風(fēng)扇能夠使整個(gè)機(jī)箱內(nèi)的空氣保持正壓。通過(guò)其螺絲夾和防振安裝的驅(qū)動(dòng)器托架,IPC-610 能夠在沖擊、振動(dòng)和灰塵較多的惡劣環(huán)境下工作。   ADAM5000/485:   ADAM5000/485系統(tǒng)是通過(guò)多通道I/O模塊實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能的控制系統(tǒng),體積緊湊,符合現(xiàn)場(chǎng)總線的趨勢(shì)。每個(gè)系統(tǒng)由兩部分組成:基座(主單元)和I/O模塊,每個(gè)基座可以安裝4個(gè)I/O模塊。基座是系統(tǒng)的核心,每個(gè)基座包括1個(gè)CPU模塊、1個(gè)電源模塊、1個(gè)4槽底板和3個(gè)通訊端口。配置完I/O模塊的ADAM5000/485系統(tǒng)能夠完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與主機(jī)間的信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、校準(zhǔn)、報(bào)警監(jiān)測(cè)、內(nèi)部診斷和通信等任務(wù)。內(nèi)置看門狗定時(shí)器功能可自動(dòng)復(fù)位系統(tǒng),減少維護(hù)量;對(duì)不同任務(wù)可以使用同一種模塊,極大地簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)工作并降低了維護(hù)成本;基于ASCII的命令/響應(yīng)協(xié)議可確保與任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兼容,通訊速率最高可達(dá)115.2 Kbps。   ADAM-4520:   ADAM-4520是RS-232 信號(hào)到RS-485信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。自動(dòng)內(nèi)部RS-485總線監(jiān)督 ;自動(dòng)數(shù)據(jù)流控制 ;3000 Vdc隔離保護(hù);通訊距離達(dá)1.2Km(加中繼器后會(huì)更遠(yuǎn))。   ADAM-5017:   ADAM-5017是16位,8通道模擬差分輸入模塊。所有通道都可編程,可接受標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)信號(hào)。3000 Vdc隔離保護(hù);采樣速度為10采樣點(diǎn)/秒;精度為±0.1%;最大承受電壓±35 V。   ADAM-5018:   ADAM-5018是16位,8通道熱電偶輸入模塊。所有通道都可編程,可直接接受熱電偶輸入,3000 Vdc隔離保護(hù);采樣速度為10采樣點(diǎn)/秒;精度為±0.1%;最大承受電壓±35 V。   ADAM-5013:   ADAM-5013是16位,3通道RTD 輸入模塊,所有通道都可編程,可直接接受PT100 或Ni的2線,3線或4線信號(hào)。3000 Vdc隔離保護(hù);采樣速度為10采樣點(diǎn)/秒;精度為±0.1%。   ADAM-5051:   ADAM-5051是16通道數(shù)字量輸入模塊。最大輸入電壓為30 V ;類型功耗為 0.4 W。   ADAM-5056:   ADAM-5056是16通道數(shù)字量輸出模塊。最大操作電壓為30 V,可控制晶體管繼電器。類型功耗為0.25 W。   2)軟件   AFIX是Intellution公司開發(fā)的基于Windows的HMI/SCADA組件技術(shù)的組態(tài)軟件。它包含兩個(gè)全集成的環(huán)境,即配置環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境。   配置環(huán)境中提供了創(chuàng)建整潔且易于使用和學(xué)習(xí)的顯示畫面所必需的所有的圖形、文本、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫和圖表工具。運(yùn)行環(huán)境提供了觀看這些畫面所必需的方法。配置環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境之間可隨意切換,能夠迅速地測(cè)試實(shí)時(shí)報(bào)警和數(shù)據(jù)采集的變化情況。   它的功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以減少開發(fā)自動(dòng)化項(xiàng)目的時(shí)間,縮短系統(tǒng)升級(jí)和維護(hù)的時(shí)間,與第三方應(yīng)用程序無(wú)縫集成,增強(qiáng)生產(chǎn)力。SCADA部分提供了監(jiān)視管理、報(bào)警和控制功能。它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的絕對(duì)集成和實(shí)現(xiàn)真正的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 3.系統(tǒng)通訊   各模塊通過(guò)雙絞線連入485網(wǎng)上,主機(jī)通過(guò)4520模塊與485網(wǎng)連接。各智能模塊被連成總線式。主機(jī)系統(tǒng)與智能模塊間用屏蔽雙絞線聯(lián)成RS-485總線式網(wǎng)絡(luò)。   EIA RS-485是工業(yè)上使用最廣泛的雙向有補(bǔ)償傳輸線標(biāo)準(zhǔn)。它是特別為能夠高速和長(zhǎng)距離發(fā)送和接收的工業(yè)系統(tǒng)開發(fā)的。EIA RS-485協(xié)議主要技術(shù)指標(biāo)如下:   a)每段最長(zhǎng)連接1200M   b)傳輸速率在10M波特   c)單組雙絞線電纜上的雙向主從通訊   ADAM4000模塊完全隔離,并僅用一組雙絞線發(fā)送和接收。因?yàn)楣?jié)點(diǎn)并行連接,它們可以不連接主機(jī)而不影響其余節(jié)點(diǎn)的功能。當(dāng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊時(shí),由于采用簡(jiǎn)單的命令/回答時(shí)序,不會(huì)產(chǎn)生發(fā)送沖突??偸怯幸慌_(tái)主機(jī)(不帶地址)和幾臺(tái)從機(jī)(帶地址)通信。主機(jī)是IPC機(jī),從機(jī)是ADAM智能模塊,當(dāng)模塊不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),它們處于偵聽方式。主機(jī)與其中一個(gè)ADAM智能模塊發(fā)出一個(gè)命令/回答序列。命令包含主機(jī)想要與之通訊的模塊地址,地址符合的模塊執(zhí)行命令并向主機(jī)送出應(yīng)答:如下圖所示: [align=center] 圖2:RS-485協(xié)議下的通訊時(shí)序圖[/align] 4.系統(tǒng)的功能   1)監(jiān)控   ①工藝流程圖畫面   各熱工參數(shù)均顯示在流程圖的相應(yīng)位置上,直觀而形象。相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)由顏色的變化來(lái)識(shí)別。開機(jī)后,系統(tǒng)被設(shè)置成自動(dòng)引導(dǎo)進(jìn)入主畫面,操作員自動(dòng)登錄。操作員只被授予“打印”,“查詢”,“察看報(bào)警歷史”和“翻頁(yè)”等權(quán)力。若需修改應(yīng)用軟件,則只有被授權(quán)的工程師登錄,中斷任務(wù),然后才能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操作。  ?、陂y門操作畫面   需在計(jì)算機(jī)上手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門時(shí),用鼠標(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)閥門就可彈出該閥門的調(diào)節(jié)窗口可用滑動(dòng)方式調(diào)節(jié)閥門開度或用開關(guān)方式控制開關(guān)閥。  ?、圳厔?shì)畫面   實(shí)時(shí)趨勢(shì):利用實(shí)時(shí)趨勢(shì)可以分析某個(gè)或某幾個(gè)熱工參數(shù)的發(fā)展趨勢(shì)   歷史趨勢(shì):利用歷史趨勢(shì)可以查詢某個(gè)或某幾個(gè)熱工參數(shù)的歷史記錄,便于有關(guān)人員分析數(shù)據(jù)和事件。   ⑦報(bào)警畫面   顯示所有已確認(rèn)和未確認(rèn)的報(bào)警信息,可顯示報(bào)警參數(shù)名稱、報(bào)警值、報(bào)警時(shí)間和確認(rèn)時(shí)間。設(shè)備故障時(shí)或主要參數(shù)嚴(yán)重超限時(shí),電笛將發(fā)聲。  ?、鄨?bào)表打印   在系統(tǒng)設(shè)置上,每日早8:00打印前24小時(shí)報(bào)表,也可隨時(shí)按“打印”按鈕,選擇時(shí)間范圍后,打印機(jī)便可輸出報(bào)表。硬盤上僅存當(dāng)前日期前31天的數(shù)據(jù)。 5.系統(tǒng)的設(shè)置與調(diào)試   1)主機(jī)系統(tǒng)的設(shè)置   Windows NT虛擬內(nèi)存的設(shè)定   初始值:二倍于實(shí)際內(nèi)存   最大值:三倍于實(shí)際內(nèi)存   2)系統(tǒng)配置文件的設(shè)置   主要完成以下工作   a) 確定AFIX到哪里找SCU文件   b) 如何設(shè)立網(wǎng)絡(luò),以連接到其它節(jié)點(diǎn)   c) I/O驅(qū)動(dòng)程序的加載   d) I/O驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)定   e) 數(shù)據(jù)庫(kù)加載   f) 報(bào)警和信息送到何處   g) 執(zhí)行程序   2)輸入模塊的設(shè)置與校驗(yàn)   ADAM5000系列自帶可設(shè)置與校驗(yàn)智能模塊的基于DOS的工具軟件。   a)設(shè)置:分別使每個(gè)站點(diǎn)處于“初始”狀態(tài),設(shè)置其波特率,起始位,數(shù)據(jù)位,結(jié)束位,奇偶校驗(yàn)位和地址。本系統(tǒng)的模擬量模塊被設(shè)置成接受1~5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。   b)校驗(yàn):用工具軟件中的Terminal菜單可直接在RS-485總線上發(fā)送和接收命令。   3)主機(jī)與各站點(diǎn)通訊的測(cè)試   用command test或terminal emulation直接在RS-485總線上發(fā)送和接收命令,從而可測(cè)試主機(jī)與各站點(diǎn)每個(gè)通道的通訊情況。   4)應(yīng)用軟件功能塊功能的測(cè)試   包括記錄功能的測(cè)試,查詢功能的測(cè)試和報(bào)警輸出功能的測(cè)試。   5)系統(tǒng)波特率的選擇   本系統(tǒng)選擇9600。   6)網(wǎng)絡(luò)終端電阻的確定   在每個(gè)阻抗不連續(xù)處將引起信號(hào)反射和奇變,在傳輸線上發(fā)生阻抗不連續(xù)時(shí),阻抗的影響使信號(hào)反射。這就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)奇變。特別在傳輸線的末端,造成不匹配問(wèn)題。為了消除這種不連續(xù)性,要在終端加上匹配電阻。終端匹配電阻值應(yīng)盡可能接近傳輸線的特性阻抗值。一般R=120歐。 6.常見問(wèn)題與處理方法   系統(tǒng)投運(yùn)后一直很穩(wěn)定,但該系統(tǒng)處于較強(qiáng)的電磁環(huán)境中,各類信號(hào)錯(cuò)綜復(fù)雜,難免出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題,概括起來(lái),一般不外乎以下幾種:   1)ADAM5017個(gè)別模塊的多路轉(zhuǎn)換器損毀   常見原因:3000 Vdc隔離保護(hù)的是模塊的CPU,而非模塊本身,一旦某通道的輸入電壓超過(guò)最大承受電壓±35 V,模塊的多路轉(zhuǎn)換器將被損毀。   解決辦法:a)更換多路轉(zhuǎn)換器;b)在容易竄入高頻高壓信號(hào)的通道上并入壓敏電容或加上干擾吸收株   2)ADAM4520異常   常見原因:a)現(xiàn)場(chǎng)電源接反或?qū)Φ?b)終端電阻開路或阻值過(guò)大   3)通信故障   常見原因:a)通信線路故障;b)各站點(diǎn)的地址設(shè)置沖突或被誤改變。   3)通信速度太慢   常見原因:a)波特率設(shè)置太低;b)數(shù)據(jù)庫(kù)中的掃描時(shí)間過(guò)長(zhǎng);c)終端電阻阻抗不匹配。   4)系統(tǒng)畫面無(wú)法切換   常見原因:a)AFIX的安全設(shè)置不正確;b)操作員或工程師已登出。   解決辦法:重新登錄 7.結(jié)語(yǔ)   實(shí)踐證明,ADAM5000系列用于汽輪機(jī)微機(jī)測(cè)控領(lǐng)域是可行的。系統(tǒng)投運(yùn)兩年來(lái)非常穩(wěn)定,同時(shí),優(yōu)勢(shì)明顯:   成本極低:IPC+ADAM5000系統(tǒng)是解決中小企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的低成本方案之一,本文即是一個(gè)實(shí)例。本系統(tǒng)設(shè)備投資僅12萬(wàn)元,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于用DCS或PLC。   極易擴(kuò)展:硬件上模塊擴(kuò)展只需通過(guò)雙絞線掛接入RS-485總線即可;軟件上由于采用了面向?qū)ο缶幊?,使得修改也很容易。此特點(diǎn)大大減少了首次投資。   開發(fā)周期短:傳統(tǒng)的編程方式是面向過(guò)程,采用C,BASIC等語(yǔ)言,軟件開發(fā)周期長(zhǎng),調(diào)試也較困難。本系統(tǒng)應(yīng)用軟件的編制包括調(diào)試在內(nèi),只用了不足一個(gè)月的時(shí)間。   系統(tǒng)投運(yùn)后,效益顯著,僅發(fā)電一項(xiàng),年可創(chuàng)利600多萬(wàn)元,長(zhǎng)遠(yuǎn)效益更加可觀:不必再投入大筆資金去另外重新開發(fā)控制系統(tǒng),汽機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中所需的所有監(jiān)控功能都完全可以靠擴(kuò)展此系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 參考文獻(xiàn)   中國(guó)冶金建設(shè)協(xié)會(huì)《鋼鐵企業(yè)過(guò)程檢測(cè)和控制自動(dòng)化設(shè)計(jì)手冊(cè)》 北京:冶金工業(yè)出版社,2002年   Richard C. Dorf Robert H. Bishorp 《Modern Control Systems》 北京:科學(xué)出版社,2002年   Theodore Wildi 《 Electrical Machines,Drives and Power Systems》北京:科學(xué)出版社,2002年   Intellution培訓(xùn)中心《AFix培訓(xùn)手冊(cè)》 北京:輕鑫技術(shù)開發(fā)公司出版,1996年

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