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    西門子S7-400在氧壓機中的應用

       2010-08-07 中國空分網阿杰
    核心提示:摘要:本文闡述我們對PLC在壓縮機中應用的認識,了解高性能PLC在大型機組控制中的應用。首先通過對壓縮機控制系統的現狀分析進行
    摘要:本文闡述我們對PLC在壓縮機中應用的認識,了解高性能PLC在大型機組控制中的應用。首先通過對壓縮機控制系統的現狀分析進行系統設備選型,用SIEMENS公司的S7—400產品實現冗余控制,和復雜的高級運算;然后對儀控系統進行說明,充分考慮氧氣壓縮機易燃易暴的特殊性,進行盤柜設計和用STEP7編程軟件進行程序編制并進行網絡組建,主機架和其它機架以及觸屏采用PROFIBUS-DP總線連接,協議為西門子自帶的總線協議。PLC與上位機的通訊為以太網,用TCP/IP開放式的網絡協議,便于以后的網絡擴展。CPU上MPI(多點接口)用于和編程器以及其他的CPU通訊。根據操作規程進行上位系統(工控機)的組態,上位系統采用INTOUCH組態軟件,功能強大,報表和趨勢系統完善,使操作安全、便捷。用I/OSERVER軟件實現STEP7和INTOUCH的數據鏈接;用PROTOOL6.0實現對觸屏的組態和與PLC的通訊。經過實驗、調試形成一套比DCS更靈活比繼電器、二次表控制更安全可靠的控制系統。

    關鍵詞:PLC;機架;冗余;以太網;MPI網絡;PROFIBUS-DP總線;聯鎖;

    Abstract: This paper describes our application of PLC in Compressor and understand high-performance PLC in a large machine control applications. First by the status of the compressor control system analysis system equipment selection, with the SIEMENS company's S7-400 product to achieve redundancy control, and complex high-level operations; and then explain to the instrument control system to take full account of flammable oxygen compressor easy to violence are unique, for enclosure design and programming with STEP7 programming software and the network formation, the host aircraft and other rack, as well as touch-screen using PROFIBUS-DP bus connection, the agreement for the Siemens built-in bus protocol. PLC and PC communication for Ethernet, with TCP / IP open network protocols to facilitate the future network expansion. CPU on the MPI (Multi Point Interface) is used and the programmer as well as other CPU communications. According to operational procedures for the upper system (IPC) configuration, the upper system uses INTOUCH configuration software, powerful, reports and trends in the system perfect, so that safe and convenient. With the I / OSERVER software STEP7 and INTOUCH data link; PROTOOL6.0 achieve touch-screen with the configuration and communication with the PLC. Through experiments, the formation of a set of debugging more flexible than the DCS than the relays, the second table control more secure and reliable control system.
    Keywords: PLC; rack; redundancy; Ethernet; MPI network; PROFIBUS-DP bus; interlock;

    1.引言

      原有的1#氧壓機是現存的唯一能夠提供氧氣的壓縮機,其工藝流程復雜,聯鎖點較多,DCS控制系統為橫河早起生產的μxl,1994年投入生產運行。該壓縮機經過十多年的連續運行,機組本體及控制系統多次因故障等問題停車維護,由此也多次導致乙二醇裝置因無氧氣供應而停止生產?,F在隨著時間的推移,故障率逐年增加,增加一臺新的氧氣壓縮機作為備用勢在必行。

    2.控制系統硬件配置方案

      由于PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。它采用可編程序的存貯器,用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令,并通過數字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程??删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備,都應按易于與工業控制系統形成一個整體,易于擴充其功能的原則設計。采用以PLC為核心的控制系統取代原先的模擬儀表控制系統不僅使系統更加安全、可靠而且易操作、易管理、易維護,可以進行優化控制和先進控制。另外從價格因素考慮,新的計算機控制系統價格與常規模擬儀表控制系統相當,甚至低于常規模擬儀表控制系統,而且日后維護、檢修的費用都較低。

      通過對可行性建議的充分討論和研究決定新增加一臺氧氣壓縮機,設備采用杭州氧壓機廠的7300NM3/H氧氣透平壓縮機儀控系統PLC采用德國SIEMENS公司S7-400H產品,由一個主機架(CPU機架)和四個擴展機架(ET200)構成,其中主機架CPU型號為S7414-4H,它為冗余型CPU,當PLC正常工作時,如果其中一套CPU發生故障時則系統自動切換到另一套CPU上工作,以保證氧壓機不間斷正常運行,主機架上的卡件都為冗余配置,其中主要卡件除CPU外還包括2塊電源卡,負責給主機架上相關卡件提供工作電源,兩塊通訊卡型號為CP443其主要負責和上位機通訊。四個擴展機架上負責通訊的卡件IM153-2均為冗余配置,以保證I/O卡件通訊良好狀態,

    其中數字量輸入模板為SM321,DI16*24VDC,

    數字量輸出模板為SM322,DO16*24VDC/0.5A,

    模擬量輸入模板為SM331,AI8*12;

    模擬量輸出模板為SM332,AO4*12;

    模擬量輸入模板為SM331,AI8*RTD;

    PLC系統供電由兩個20A的SIEMENS電源提供,同樣也是冗余配置,以保證系統良好運行。

    3.控制系統軟件配置方案

      本系統在軟件上用STEP7 V5.3用于PLC的編程和硬件及網絡的組態;控制室上位機采用DELL產品,系統軟件采用WINDOWS2000,人機界面采用INTOUCH8.0中文版來完成組態,控制室可以完成開、停車及控制的所有操作,上位機CRT顯示氧壓機開停車狀態、壓力、溫度、震動、位移等參數,顯示報警狀態、歷史趨勢圖、調節閥開關狀態,并具有報表打印功能。用I/OSERVER軟件實現STEP7和INTOUCH的數據鏈接;用PROTOOL6.0實現對觸屏的組態和與PLC的通訊。

    4.控制系統網絡結構及網絡協議配置

      本系統S7400主機架和其它機架ET200M以及觸屏采用PROFIBUS-DP總線連接。PLC與上位機的通訊采用以太網,通過主機架上的CP443網卡連接,用TCP/IP開放式的網絡協議,便于以后的網絡擴展。CPU上的MPI(多點接口)用于和編程器以及其他的CPU通訊,

      MPI網絡可用于單元層,它是 SIMATIC S7, M7 和 C7的多點接口。

      單元層和現場層的通訊系統采用PROFIBUS,用于連接單元層上對等的智能結點和智能主機與現場設備間的循環的數據交換。

    圖一為由高速以太網和PROFIBUS-DP總線組成的S7-400網絡組態圖:


    圖一氧壓機S7-400網絡組態圖
     
     
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