摘 要：介紹以GE RX7I PAC為核心的壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用。主要對(duì)系統(tǒng)的組成進(jìn)行闡述。 關(guān)鍵詞：PLC;控制系統(tǒng);PAC

Application of GE RX7I PAC in cracked gas compressor

Abstract: The PLC control system of cracked gas compressor is introduced, and the system Composition block diagram is mainly demonstrated. Key words: PLC; control system ;PAC 一 引言 　　遼陽(yáng)石化公司的乙烯生產(chǎn)裝置于2007年進(jìn)行了擴(kuò)能改造，DCS系統(tǒng)采用YOKOGAWA公司的 CS-3000 系統(tǒng)，裝置安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（冷箱部分）采用SIEMENS S7-400H系統(tǒng)，新更換的C401乙烯壓縮機(jī)組/C402丙烯壓縮機(jī)組/C201裂解氣壓縮機(jī)組全部采用GE公司新推出的RX7I PAC系統(tǒng)，并采用TCP/IP以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，大大提高生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制水平，下面僅對(duì)C401/C402/C201壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的情況加以介紹。 二 PLC監(jiān)控系統(tǒng)的配置 　　監(jiān)控系統(tǒng)由三臺(tái)HMI操作站和三套冗余的RX7I PLC主站和多套VersaMax 　　I/O模塊構(gòu)成的子站組成。HMI操作站與PLC分站之間，通過TCP/IP以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。HMI操作站設(shè)在中央控制室，配置100M以太網(wǎng)卡，操作系統(tǒng)為WINDIWS XP ，安裝CIMPLICITY HMI監(jiān)控軟件; 　　控制系統(tǒng)完成的功能包括：壓縮機(jī)的防喘振控制，汽輪機(jī)的調(diào)速控制（壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)使用汽輪機(jī)），機(jī)組性能控制，潤(rùn)滑油站控制，分液罐液面控制，軸承溫度，軸振動(dòng)和軸位移監(jiān)控，主機(jī)和輔機(jī)工藝參數(shù)監(jiān)控，機(jī)組起動(dòng)-運(yùn)行-停止順序控制等在PLC內(nèi)編程完成。系統(tǒng)軟件根據(jù)壓縮機(jī)出入口壓力或出入口流量來(lái)調(diào)整汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)在防喘振控制與性能控制，調(diào)速控制之間進(jìn)行解耦控制。 　　系統(tǒng)所采用的RX7I 是GE PAC系列可編程序控制器家族中的一員，GE PAC 的CPU具有強(qiáng)大的功能，如內(nèi)裝PID，結(jié)構(gòu)化編程，中斷控制，間接尋址及各種功能模塊，能完成復(fù)雜的控制。另外系列有功能很強(qiáng)的特殊模塊可供選擇，包括軸定位模塊，高速計(jì)數(shù)模塊，BASIC和C語(yǔ)言協(xié)處理模塊及Genius通訊模塊等。 　　GE 提供了ME軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)PAC系列產(chǎn)品PLC的編程和組態(tài)。外圍編程工具通過標(biāo)準(zhǔn)的RS-232或RS-485/RS-422串行接口與PLC相連，也可通過TCP/IP以太網(wǎng)卡對(duì)連接在以太網(wǎng)上的PLC進(jìn)行編程和組態(tài)。 　　GE CIMPLICITY HMI監(jiān)控軟件是基于MICSOFT WINDOWS XP環(huán)境的功能強(qiáng)大的人機(jī)界面軟件。不論是對(duì)離散的還是連續(xù)的生產(chǎn)過程，都能夠很容易地創(chuàng)建操作員接口、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視與控制應(yīng)用。CIMPLICITY HMI是一個(gè)基于客戶服務(wù)器的結(jié)構(gòu)的軟件，它包括服務(wù)器和瀏覽站CIMPLICITY HMI在使用時(shí)，又劃分為開發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)，CIMPLICITY HMI根據(jù)目標(biāo)對(duì)象的不同，按控制點(diǎn)數(shù)又劃分為50-不能聯(lián)網(wǎng)，75，150，300，700，35000和無(wú)限I/O點(diǎn)的服務(wù)器，本系統(tǒng)選700點(diǎn)I/O。CIMPLICITY HMI提供了強(qiáng)大的功能。其主要功能特點(diǎn)是：CimView和CimEdit;報(bào)警瀏覽器;點(diǎn)控制面板;基本控制機(jī)制;數(shù)據(jù)庫(kù)登錄;DDE接口;歷史數(shù)據(jù)分析器;服務(wù)器冗余;WebView. 　　在系統(tǒng)配置中，除本身的機(jī)架I/O模塊外，還可通過Genius LAN連接VersaMax I/O , Field Control I/O以及Genius I/O模塊等，我們的方案即是采用PAC PLC通過Genius LAN連接VersaMax I/O構(gòu)成一個(gè)功能極強(qiáng)、價(jià)格合理的分散控制、集中管理的控制系統(tǒng)平臺(tái)，來(lái)滿足大規(guī)模，復(fù)雜的，高速的控制。 　　CPU模塊IC698CRE020 　　系統(tǒng)選用IC698CRE020型冗余CPU模塊。IC698CRE020是一款高性能的CPU，可構(gòu)成熱備冗余結(jié)構(gòu)，有10M供電存儲(chǔ)的RAM和10M閃存，可運(yùn)行較大的程序。支持浮點(diǎn)運(yùn)算功能、SOE功能、C語(yǔ)言編程功能和以太網(wǎng)全局?jǐn)?shù)據(jù)功能。 　　模塊可以由三位的啟動(dòng)/停止按鈕控制或者由遠(yuǎn)程連接的編程器和編程軟件控制;在CPU模塊上有狀態(tài)指示燈指示以太網(wǎng)界面的狀態(tài)。 　　IC698CRE020有兩個(gè)配置的端口：COM1（RS-232）和COM2（RS-485）;兩個(gè)嵌入的10 BASE T/100 BASE TX以太網(wǎng)端口和一個(gè)站管理端口（RS-232）。 　　在運(yùn)行過程中兩個(gè)PLC始終保持著設(shè)備狀態(tài)控制數(shù)據(jù)以及各種內(nèi)部數(shù)據(jù)的同步傳輸，從而，確保兩個(gè)CPU同步運(yùn)行并可以在兩個(gè)CPU中執(zhí)行相同程序，獲得相同的結(jié)果。一旦主系統(tǒng)檢測(cè)到故障，所有控制將被自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換到備用系統(tǒng)，在系統(tǒng)切換過程中，不影響所控制的生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行。主PLC與熱備PLC的數(shù)據(jù)傳輸是在每一掃描周期進(jìn)行兩次，同時(shí)對(duì)CPU之間傳輸數(shù)據(jù)并進(jìn)行完整性檢查。兩個(gè)CPU的整個(gè)掃描過程是同步化進(jìn)行的，以保持主CPU和備用CPU同步工作，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換。 　　電源模塊 　　系統(tǒng)采用型號(hào)為IC697PWR711的電源模塊。堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可使其在滿負(fù)荷的情況下能渡過一個(gè)周期的掉電。同時(shí)電源內(nèi)部還具有過壓和過流保護(hù)功能及承接供電網(wǎng)的電壓變化。 　　DI模塊:IC200MDL650 　　IC200MDL650是32點(diǎn)輸入模塊，240VAC隔離輸入，輸入模塊為每一個(gè)點(diǎn)均設(shè)置了指示燈以顯示其狀態(tài)。 　　DO模塊:IC200MDL750 　　IC200MDL750模塊提供16點(diǎn)開關(guān)量輸出，0-265VA或0-125VDC、每點(diǎn)2.0A繼電器輸出，模塊為每一個(gè)點(diǎn)均設(shè)置了指示燈以顯示其狀態(tài)。 　　AI模塊：IC200ALG260 　　模擬量輸入模塊IC200ALG260提供一個(gè)8路電流或電壓輸入接口。模塊用電由底板供給，無(wú)外部電源要求。模塊有12-16位分辨率，并通過PLC直接存取，在CPU內(nèi)，模擬量有自身的存儲(chǔ)器，并且每掃描一次，數(shù)據(jù)自動(dòng)刷新。模塊的智能處理過程由CPU或NIU完成。模塊供給8個(gè)字的模擬量輸入數(shù)據(jù)。 　　AO模塊：IC200ALG320 　　模擬量輸出模塊IC200ALG320提供一個(gè)四路電流輸出接口。 三控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò) 　　GE PAC系統(tǒng)提供與各種DCS系統(tǒng)相互通訊的接口和相應(yīng)的協(xié)議。本系統(tǒng)采用MODBUS RS485協(xié)議，通過IC698CRE020型冗余CPU模塊與DCS系統(tǒng)控制器中的SI接口通訊來(lái)完成。從而組成整個(gè)工廠級(jí)的集中管理局部網(wǎng)，車間級(jí)實(shí)時(shí)控制網(wǎng)及操作員本地控制站的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，完全滿足了現(xiàn)代工廠控制管理的網(wǎng)絡(luò)配置要求。 　　和中央控制室的通訊本系統(tǒng)采用IC698CRE020型冗余CPU模塊的 TCP/IP以太網(wǎng)接口連接到100M自適應(yīng)HUB上，與上位HMI監(jiān)控站通訊，波特率為100Mbps。在網(wǎng)上運(yùn)行 CIMPLICITY HMI監(jiān)控軟件，可對(duì)連接在網(wǎng)上的PLC或其他設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控管理。同時(shí)必須為每臺(tái)PLC（包括主備）和每臺(tái)HMI操作站指定唯一的物理IP地址，并同時(shí)為主備PLC指定冗余使用的IP地址;以上地址不能相同否則可能發(fā)生通訊系統(tǒng)的崩潰。 　　GE 的TCP/IP以太網(wǎng)，為標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP以太網(wǎng)，與所有滿足TCP/IP以太網(wǎng)協(xié)議的設(shè)備兼容。TCP/IP以太網(wǎng)通訊采用分別與主備PLC通訊的方式。 四 熱備冗余I/O系統(tǒng) 　　PAC系統(tǒng)的冗余部分是由兩套 CPU控制器和冗余通訊模塊（RCM）組成，主控制器通過冗余通訊模塊（RCM）與其備用控制器和I/O系統(tǒng)的通訊實(shí)現(xiàn)其熱備冗余功能，一但主PLC控制器或通訊出現(xiàn)故障，所有控制功能將平穩(wěn)地切換至備用控制器以確保工藝裝置正常運(yùn)行。系統(tǒng)同時(shí)具有參數(shù)同步化、I/O總線冗余和系統(tǒng)診斷功能。 　　I/O系統(tǒng)是GE Fanuc公司的VersaMax I/O模塊。同時(shí)系統(tǒng)是雙Genius總線結(jié)構(gòu);總線可以支持29個(gè)I/O結(jié)點(diǎn)，可滿足不同用戶的各種需求。 　　GBC 模塊：IC697BEM731 　　Genius總線控制器模塊（IC697BEM731）為RX7I 提供Genius I/O總線的接口。Genius總線控制器同步的掃描Genius設(shè)備并與CPU交換I/O數(shù)據(jù);GBC 可以在Genius總線上發(fā)送或接收128個(gè)字節(jié)的帶控制數(shù)據(jù)包，同Genius總線上多達(dá)32個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。Genius 的輸出由激活的單元決定的，第一單元的Genius總線控制器的總線地址是31，第二單元的Genius總線控制器的總線地址是30。 　　Genius總線通訊接口單元（NIU）: 　　Genius網(wǎng)絡(luò)接口單元IC200GBI001用于將VersaMax I/O模塊與Genius總線連接起來(lái)，它與其它VersaMax I/O模塊共同構(gòu)成一子站。每個(gè)總線掃描周期,NIU可以處理128個(gè)字節(jié)的輸入數(shù)據(jù)和128個(gè)字節(jié)的輸出數(shù)據(jù)，在模塊上可硬件設(shè)置子站地址和通訊波特率。系統(tǒng)的主站可以是PLC或者支持Genius網(wǎng)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。用于冗余總線和冗余CPU系統(tǒng)。 　　由VersaMax I/O構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)包括GE Fanuc PLC以及軟件提供的固定邏輯子程序，從而完成節(jié)點(diǎn)之間的通訊和總線切換功能。GE Fanuc對(duì)該系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了認(rèn)真的優(yōu)化組合。因此，PAC系統(tǒng)是一個(gè)性能價(jià)格比非常好的冗余熱備系統(tǒng)。 　　系統(tǒng)提供了多種在線診斷并向操作員報(bào)告診斷結(jié)果。例如：PLC，通訊總線以及I/O節(jié)點(diǎn)狀態(tài)等。 五 結(jié)束語(yǔ) 　　系統(tǒng)自2007年10月投運(yùn)后反應(yīng)良好，界面直觀方便，適應(yīng)操作人員的習(xí)慣，滿足了生產(chǎn)裝置的需要，設(shè)計(jì)調(diào)試的時(shí)間很短，現(xiàn)場(chǎng)接線得到大大簡(jiǎn)化，可靠性得到大大提高，維護(hù)也很方便。乙烯裝置的PLC和DCS系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)了通訊，實(shí)現(xiàn)了管控一體化，系統(tǒng)經(jīng)過一年多的運(yùn)行，控制系統(tǒng)穩(wěn)定安全。