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大慶油田多系統(tǒng)通信技術(shù)的實現(xiàn)

時間:2006-06-13 15:08:00來源:0

導(dǎo)語:?0
1 、概述 大慶油田天然氣紅壓深冷裝置是天然氣分公司最大的氣處理裝置,每天處理天然氣量達(dá)到90萬方,生產(chǎn)輕烴200余噸。根據(jù)天然氣深冷分離裝置自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計要求,由于相關(guān)的PLC設(shè)備分布廣泛,監(jiān)控功能要求自動化程度高,而且有關(guān)的信息要迅速獲取及處理,并要易于管理。因此自動控制系統(tǒng)以O(shè)PTO 22公司SNAP I/O系統(tǒng)作為骨干框架,結(jié)合其極其先進(jìn)易用的應(yīng)用開發(fā)組態(tài)軟件包Factory Floor Suit 4.0c,在32位的WINDOWS操作系統(tǒng)平臺上,開發(fā)出既能很簡便完成系統(tǒng)各種監(jiān)控功能,又具有使用靈活的人機(jī)界面的天然氣深冷分離裝置自動化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件,監(jiān)控裝置區(qū)各工藝點的溫度、壓力、差壓、調(diào)節(jié)閥、電磁閥等。裝置內(nèi)壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、丙烷制冷機(jī)、ESD緊急停車系統(tǒng)等與OPTO22 SNAP I/O系統(tǒng)通過通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,由于機(jī)組自帶的PLC系統(tǒng)出自多個廠家,通訊標(biāo)準(zhǔn)不同,技術(shù)難度較大。 我們通過不斷摸索、實踐,在較短時間內(nèi),順利完成了多個系統(tǒng)間的通信問題,使系統(tǒng)具有可靠性高、兼容性強(qiáng)、操作簡便等優(yōu)點,并且為項目節(jié)省了投資。 2、通訊系統(tǒng)的要求    1) 具備實時數(shù)據(jù)傳輸通訊功能,利用OPTO22 產(chǎn)品的強(qiáng)大的通訊優(yōu)勢,將生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)絆PTO22 SNAP I/O系統(tǒng)。    2) 完善的安全監(jiān)控功能。OPTO22 SNAP I/O系統(tǒng)接收到機(jī)組通訊傳出的報警信號,能夠及時記錄并執(zhí)行相應(yīng)現(xiàn)場控制流程。    3) 支持多通訊協(xié)議;    4) 良好的中文人機(jī)界面;    5) 采用工業(yè)組態(tài)軟件實現(xiàn),便于維護(hù)、擴(kuò)充和升級;    3、技術(shù)實現(xiàn) 紅壓深冷裝置項目由壓縮機(jī)控制子系統(tǒng)、膨脹機(jī)控制子系統(tǒng)、丙烷機(jī)控制子系統(tǒng)、ESD緊急停車子系統(tǒng)和OPTO 22公司OPTO22 SNAP I/O控制系統(tǒng)(ME系統(tǒng))五部分組成。其中前四個系統(tǒng)只是進(jìn)行局部的單體控制,與OPTO22 SNAP I/O控制系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)通訊實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。OPTO22 SNAP I/O系統(tǒng)(ME系統(tǒng))在整個系統(tǒng)中處于全局控制和監(jiān)視的至關(guān)重要的地位。 在本項目中我們使用OPTO22 SNAP I/O控制系統(tǒng)的OPTO22 SNAP LCM4做為主控制器,該控制器CPU采用32位Motorola 68EC030 處理器,4MB內(nèi)存帶電池后備,2MB快閃可讀寫內(nèi)存,四個串行接口,一個固定的RS-485,三個可分別獨立設(shè)定為RS-232/485。我們利用控制器自帶的串行接口進(jìn)行編程實現(xiàn)。 在現(xiàn)場應(yīng)用中,首先我們分析ESD系統(tǒng)。ESD緊急停車系統(tǒng)是紅壓深冷裝置安全保證的基礎(chǔ),它采用SIEMENS S7-400 可編程序控制器實現(xiàn),自身設(shè)計成主站工作,無上位機(jī)顯示設(shè)備,監(jiān)視完全在OPTO22 SNAP I/O中實現(xiàn)。OPTO22 SNAP I/O控制系統(tǒng)中的LCM4控制器的COM0---COM3 通訊端口可以根據(jù)需要設(shè)置成232或485方式,根據(jù)現(xiàn)場的多次通訊實驗,通訊采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS 方式實現(xiàn)不了。主要原因是ESD 系統(tǒng)采用的是主站方式,若改為從站通訊方式需更換所有 ESD軟、硬件。費用太高,實現(xiàn)不可能。經(jīng)過對ESD PLC的進(jìn)一步分析,我們決定采用自由口通訊方式,把SIEMENS S7-400 通訊端口用485接線方式連接到與其標(biāo)準(zhǔn)兼容的LCM4控制器的COM3上。通過編制數(shù)據(jù)交換程序,設(shè)定起始碼、奇偶效驗、每個數(shù)組的位數(shù)、傳輸波特率等。調(diào)試過程中,DCS接收到了ESD發(fā)送的數(shù)據(jù),但穩(wěn)定性差,在線(ONLINE)程序中看到有時出現(xiàn)空棧錯誤,程序運行至通訊時邏輯不正常,經(jīng)過反復(fù)分析及多次試驗,在程序中加了數(shù)據(jù)同步處理,至此,與ESD通訊完全正常,實現(xiàn)了DCS與緊急停車系統(tǒng)的通訊。 在與壓縮機(jī)系統(tǒng)PLC通訊時,壓縮機(jī)系統(tǒng)采用GE公司的90-70,我們采用MODBUS RTU方式,編制相應(yīng)程序,在程序編制完成后,通過下裝、運行,不斷調(diào)試,最終順利的進(jìn)行了連接。 在實現(xiàn)上述兩個機(jī)組通訊實現(xiàn)的基礎(chǔ)上,利用積累的經(jīng)驗,根據(jù)機(jī)組各自的特點,實現(xiàn)了DCS與全部機(jī)組的通訊。 二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置方案 在本系統(tǒng)中,采用OPTO 22的先進(jìn)且成熟可靠的OPTO22 SNAP I/O系統(tǒng),這是一個應(yīng)用串行通訊多次重發(fā)技術(shù)的三層分布式網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)由自控中心的監(jiān)控主機(jī)PC和四臺OPTO 22的主控制器OPTO22 SNAP-LCM4以及7個可分布安裝放置的前端智能I/O單元B3000組成,有關(guān)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖,請參閱以下的圖示?!? 在如圖所示的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,最上一層是由PC組成,使用ETHERNET網(wǎng)絡(luò)連接,作為監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)界面,動態(tài)顯示各種設(shè)備運轉(zhuǎn)的實時狀態(tài),顯示和記錄設(shè)備的異常和故障報警,設(shè)定設(shè)備的自動運行時間及條件,操作者可切換系統(tǒng)設(shè)備按自動或手動的方式運行。另外如用戶有所要求,可把監(jiān)控主機(jī)設(shè)立為Web Sever,所有的監(jiān)控圖畫轉(zhuǎn)換為Web Page,用戶可在局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)上,使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)頁瀏覽器Internet Explorer,對系統(tǒng)實行監(jiān)視甚至進(jìn)行操作控制。 第二層由四臺OPTO 22控制器OPTO22 SNAP-LCM4組成,各控制器與監(jiān)控主機(jī)之間采用以太網(wǎng)通訊方式,組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)(C-Net)。其中兩臺控制器與現(xiàn)場I/O相聯(lián),另外每臺控制器與現(xiàn)場PLC相聯(lián)。 第三層是由多臺PLC及7個I/O智能單元B3000組成。I/O單元之間及相關(guān)控制器之間由RS-485,組成I/O網(wǎng)絡(luò)(I/O-NET),I/O單元的距離是1000m,加通訊重發(fā)器可延長分布距離。這樣就可以把I/O單元和I/O模塊分散安置在各相關(guān)設(shè)備附近,使連接的信號線減到最少,大大減少信號傳輸過程中受到干擾的機(jī)會。I/O單元直接獲取設(shè)備的工作狀態(tài)和報警信號,設(shè)備的檢測信號數(shù)值,同時可自動或手動控制設(shè)備的運轉(zhuǎn),對有關(guān)的PID運算控制回路,進(jìn)行本地的運算和調(diào)節(jié),大大加強(qiáng)了系統(tǒng)的實時控制及快捷反應(yīng)能力。    結(jié)束語 通過實踐證明OPTO22 OPTO22 SNAP I/O 系統(tǒng)與多機(jī)組PLC間通訊是穩(wěn)定的和便捷的,實時性好,可靠性也高。體現(xiàn)了OPTO22 OPTO22 SNAP I/O 系統(tǒng)靈活、多變、通訊功能強(qiáng)大的特點。

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