【文章內(nèi)容簡介】 不可能提供充裕的時(shí)間進(jìn)行現(xiàn)場 I/O 設(shè)備的校驗(yàn)，單回路測試，多回路的聯(lián)調(diào)。同時(shí)，操 作員在掌握原有控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上如何順利地切換至現(xiàn)有的新的控制系統(tǒng)，包括操作的習(xí)慣問題，對新系統(tǒng)的熟悉領(lǐng)會，這些都體現(xiàn)在自動化公司在改造系統(tǒng)比新建系統(tǒng)需要對現(xiàn)場的控制設(shè)備及工藝有更完備的了解。 水廠的工藝條件決定了 1） PLC 分控站多，系統(tǒng)已在運(yùn)行生產(chǎn)中。 2）自控系統(tǒng)要求高，大量采用現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線，且原系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度慢，容易受 雷擊使整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。 3）因改造過程中不能影響原水廠正常生產(chǎn)，因此各分控制不能同時(shí)進(jìn)行，只能完 成一個(gè)分站才能進(jìn)行下一個(gè)分站。 以下將通過 項(xiàng)目的執(zhí)行階段來詳細(xì)闡述自控系統(tǒng)的改造過 程。 ?？谕⒀?供水污水 自控部分 控制系統(tǒng) 改造 方案 技術(shù)方案書號： BJG9YF0048 日期： 2020年 6月 羅克韋爾自動化 Page 315 of 34 項(xiàng)目前期調(diào)研 項(xiàng)目前期調(diào)研的目的是最大限度的了解現(xiàn)場原有自控系統(tǒng)的情況，認(rèn)知到原有系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，以保證項(xiàng)目詳細(xì)設(shè)計(jì)能貼切用戶的需求，在最短時(shí)間內(nèi)開車成功，前期調(diào)研主要包括以下幾方面： ? 現(xiàn)場中控室及個(gè)子站情況調(diào)研，包括控制室是否有空間放置新的服務(wù)器，安置的位置，以太網(wǎng)絡(luò)的布置。原有的控制柜布置，是否有空間放置新控制柜。 ? 個(gè)子站與中控室之間位置分布，電纜橋架的走向，以決定光纜的長度以及鋪設(shè)的條件。 ? 系統(tǒng) I/O 點(diǎn)表的統(tǒng)計(jì)，包括現(xiàn)場的信號類型，信號入原有系統(tǒng)的那個(gè)控制柜，那一塊卡件。 ? 由于現(xiàn)場的變送器不包括 在此次項(xiàng)目改造的范圍內(nèi)，原有控制柜的柜內(nèi)分布， 柜內(nèi)電纜的長度，編號，對應(yīng)的 I/O 點(diǎn)。 ? 各系統(tǒng)是否有第三方通訊，通訊的協(xié)議，威力雅需要協(xié)調(diào)雙方通訊數(shù)據(jù)的交互。 ? 和最終用戶溝通獲取現(xiàn)場原系統(tǒng)最終版本的邏輯功能圖（ FUNCTION DIAGRAM） ? 和最終用戶溝通獲取相關(guān) HMI 畫面的信息，包括設(shè)備的布局圖，數(shù)據(jù)的顯示方式，報(bào)警的指示，彈出畫面的樣式。原有的操作習(xí)慣。 項(xiàng)目 功能設(shè)計(jì)及詳細(xì)設(shè)計(jì) 項(xiàng)目功能設(shè)計(jì)及詳細(xì)設(shè)計(jì)將根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研的結(jié)果并結(jié)合用戶的工藝條件，原有系統(tǒng)中的優(yōu)缺點(diǎn)，以及項(xiàng)目改造的現(xiàn)場實(shí)際情況，控制策略。 最終確認(rèn)最終的設(shè)備列表及系統(tǒng)需要完成的功能，功能設(shè)計(jì)完成后需要甲方乙雙方進(jìn)行確認(rèn)并會簽。功能設(shè)計(jì)主要包括： ? I/O 點(diǎn)表的最終確認(rèn)， I/O 點(diǎn)表及卡件的排布的最終優(yōu)化，總體原則為盡量將聯(lián)鎖及工藝相關(guān)的數(shù)據(jù) 集中排列。 ? 現(xiàn)場機(jī)柜的硬件設(shè)計(jì)， 包括機(jī)柜尺寸，內(nèi)部設(shè)備布置，以及接線方式，最大限度符合現(xiàn)有設(shè)備接線的命名規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。 ? 控制邏輯的再現(xiàn)，確認(rèn)項(xiàng)目中控制設(shè)備的控制方式，各設(shè)備的聯(lián)鎖條件。 ? HMI 軟件的設(shè)計(jì)，包括各個(gè)不同的功能塊及相應(yīng)的操作面板的設(shè)計(jì)，報(bào)警顯示的方式，流程畫面的顯示。原則上滿足用戶原有視覺習(xí)慣及操作 習(xí)慣。 ? 以上設(shè)計(jì)完成后設(shè)備整體的清單確認(rèn)，雙方簽字會簽，設(shè)備清單凍結(jié)。 海口威立雅 供水污水 自控部分 控制系統(tǒng) 改造 方案 技術(shù)方案書號： BJG9YF0048 日期： 2020年 6月 羅克韋爾自動化 Page 316 of 34 項(xiàng)目工廠實(shí)施并測試 ，用戶的培訓(xùn) 項(xiàng)目工廠實(shí)施主要包括了硬件上盤柜的基礎(chǔ)以及軟件上功能邏輯的完成以及監(jiān)控畫面的實(shí)施。主要包括以下部分： ? 盤柜集成及硬件測試，根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)最終簽字方案，進(jìn)行盤柜的硬件布置及柜內(nèi)硬件設(shè)備的測試。測試完成后提交 FAT 報(bào)告，雙方簽字。 ? 軟件功能的邏輯完成，及測試，用戶需要 指定有現(xiàn)場工藝經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行相關(guān)測試，主要包括單個(gè)設(shè)備的起停測試，設(shè)備的聯(lián)鎖測試，同時(shí)為了保證現(xiàn)場最終順利切合，羅克韋爾自動化將根據(jù)工藝結(jié)合 的條件提供相應(yīng)設(shè)備的成組圖，以便操作人員能夠在設(shè)備切換的同時(shí)能夠在最簡潔的情況下監(jiān)控并起?，F(xiàn)場設(shè)備，保證最短的工廠停產(chǎn)時(shí)間。 ? HMI 畫面的完成，主要結(jié)合用戶原有的操作習(xí)慣提供給操作員最直接最簡潔的操作環(huán)境。 同樣在測試情況下需要保證 HMI 畫面上的工況及報(bào)警和控制器中邏輯的一致性。 并滿足工廠的實(shí)際控制的工況。 ? 用戶系統(tǒng)培訓(xùn)，熟悉本系統(tǒng)的硬件配置，控制邏輯， HMI操作，熟悉羅克韋爾產(chǎn)品。 現(xiàn)場實(shí)施及控制系統(tǒng)切換 FAT 完成并發(fā)貨現(xiàn)場，開箱驗(yàn)收后將進(jìn)行現(xiàn)場的安裝調(diào)試及系統(tǒng)切換。改造項(xiàng)目的現(xiàn)場實(shí)施及系統(tǒng)切合主要包括 以下部分： ? 現(xiàn)場通訊光纜及交換機(jī)的安裝鋪設(shè)并測試 ? 中控室 HMI計(jì)算機(jī)及服務(wù)器的安裝及測試。 ? 如現(xiàn)場條件許可在原控制柜旁新立控制柜，所有的系統(tǒng)內(nèi)部通訊連接正常，診斷畫面可以看到系統(tǒng)本體運(yùn)行正常（包括 CPU， 通訊卡件，及 I/O 卡件）。 ? 根據(jù)工藝條件依次進(jìn)行個(gè)工藝段的切換，針對污水廠，工藝段切換順序如下： ? 進(jìn)水泵站 鼓風(fēng)機(jī)房 回流泵房 消化控制室 脫水機(jī)房 鍋爐發(fā)電房 出水泵房 總配電房。 ? 針對水廠，工藝段切換順序如下： ? 送水泵站 濾池室 加藥室。 ? 切換的原則如下： ?？谕⒀?供水污水 自控部分 控制系統(tǒng) 改造 方案 技術(shù)方案書號： BJG9YF0048 日期： 2020年 6月 羅克韋爾自動化 Page 317 of 34 1. 所有設(shè)備全部切手動狀態(tài)， 先切合所有模擬量 輸入 信號，由于供電的問題，需要整卡件的模擬量信號同時(shí)切換，在中控室，或就地的操作站畫面預(yù)先彈出模擬量成組 畫面，便于操作工能夠在此畫面上監(jiān)控現(xiàn)場的工藝情況，手動調(diào)節(jié)輸出設(shè)備 . 2. 在次切換所有模擬量輸出信號（如有），同時(shí)現(xiàn)場通過對講機(jī)呼叫方式進(jìn)行本地的手動操作，切換完畢后在操作員畫面上可以對切換后的模擬量輸出量量程的調(diào)節(jié)。 3. 切換開關(guān)量信號，根據(jù)原有設(shè)備的關(guān)聯(lián)關(guān)系，進(jìn)行開關(guān)量信號的切換，通常情況下輸入和輸出依次切換， 切換原則以現(xiàn)場工藝設(shè)備為目標(biāo)依次切換，切換原則是可以進(jìn)行設(shè)備的手動及重要的聯(lián)鎖。 4. 所有子站的 I/O 設(shè)備確保在最短時(shí)間可以給操作工進(jìn)行全部手動操作，同時(shí)能夠指示操作工現(xiàn)場工況。 ? 切換結(jié)束后進(jìn)行系統(tǒng)的自動運(yùn)行投運(yùn)。 自控 系統(tǒng)項(xiàng)目關(guān)閉 系統(tǒng)正常投運(yùn)后進(jìn)行項(xiàng)目的移交，包括項(xiàng)目文檔，運(yùn)行規(guī)程等。 海口威立雅 供水污水 自控部分 控制系統(tǒng) 改造 方案 技術(shù)方案書號： BJG9YF0048 日期： 2020年 6月 羅克韋爾自動化 Page 418 of 34 4 威立雅項(xiàng)目 PLC控制系統(tǒng) 羅克韋爾自動化產(chǎn)品的高級特性 羅克韋爾自動化控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)簡介 隨著自動化控制設(shè)備、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來越多工廠的自動化系統(tǒng)大量采用控制及設(shè)備總 線，分布式控制，集中信息管理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)極大地降低了工程投資，有效地增強(qiáng)了系統(tǒng)的開發(fā)性，可維護(hù)性，縮短了設(shè)計(jì)開發(fā)周期，并且可以在管理層很方便地從系統(tǒng)各個(gè)部分獲得管理數(shù)據(jù)，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)現(xiàn)場控制器具有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，能夠滿足不同控制對象及工藝的要求。 從結(jié)構(gòu)上看，一個(gè)典型的控制系統(tǒng)由三層網(wǎng)絡(luò)組成不同的層次完成各自不同的功能 : 設(shè)備層 將生產(chǎn)應(yīng)用中的現(xiàn)場控制及傳感設(shè)備賦予智能化，通過設(shè)備網(wǎng) (DeviceNet)上的網(wǎng)絡(luò)總線完成現(xiàn)場設(shè)備與控制器之間的控制，信息，診斷數(shù)據(jù)的傳遞，提供現(xiàn) 場設(shè)備的可靠性和易維護(hù)性和智能化，降低安裝費(fèi)用和工期。 控制層 直接對生產(chǎn)過程進(jìn)行的控制，包括連鎖和循環(huán)控制，驅(qū)動控制和測量的監(jiān)控。不同的控制器通過具有實(shí)時(shí)性，確定性和可重復(fù)性的主干控制網(wǎng) (ControlNet)完成， ControlNet 具有預(yù)定信息和非預(yù)定信息的傳遞。統(tǒng)一的硬件和軟件控制平臺將順序控制，過程控制和傳動控制有機(jī)的結(jié)合起來?？删幊绦蚩刂破?(ControlLogix)，控制網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品 (ControlNet,RIO),工控軟件(RSView,RSLogix,RSLink) ，交流變頻器 (1336)，伺服傳動等是典型的控制層產(chǎn)品。 信息層 信息層完成較高級的控制，對某一工藝生產(chǎn)段進(jìn)行監(jiān)控和給以操作指導(dǎo)。它同時(shí)接收有生產(chǎn)管理要求的生產(chǎn)命令和報(bào)表并將生產(chǎn)結(jié)果和故障信息以數(shù)據(jù)和報(bào)表的形式傳遞生產(chǎn)管理者，同時(shí)信息層結(jié)構(gòu)也用于不同工藝段之間的聯(lián)系 (如煉鐵 煉鋼 連鑄 軋鋼 處理線 )。 信息 海口威立雅 供水污水 自控部分 控制系統(tǒng) 改造 方案 技術(shù)方案書號： BJG9YF0048 日期： 2020年 6月 羅克韋爾自動化 Page 419 of 34 層上的典型產(chǎn)品為 NT 或 UNIX 服務(wù)器及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品， PC，及軟件 ( RSLink，Interchange， RSSQL) 通訊 在不同的控制級別中進(jìn)行的通訊，分別由各級別獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)完成 (DeviceNet ，ControlNet(DH+，遠(yuǎn) 程 I/O 網(wǎng)， EtherNet)，但都符合 NetLink的開放性標(biāo)準(zhǔn)。 網(wǎng)絡(luò) NetLinx NetLinx 是目前世界上最先進(jìn)的開放式自動控制網(wǎng)絡(luò)體系。它將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、通用協(xié)議和開放式軟件接口有機(jī)結(jié)合，保證了信息和控制數(shù)據(jù)高效率和無縫流動。在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)了控制、配置和采集數(shù)據(jù) 三 個(gè)功 能。 NetLinx 體系是 ControlNet 、DeviceNet 和 Ether/IP 三個(gè)開放式網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ) 。其中， ControlNet 的通信速率是 5Mbs，可以提供介質(zhì)冗余和本安選擇，可以建立熱備系統(tǒng)。 NetLinx 已經(jīng)安裝了二百萬個(gè)節(jié)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。 海口威立雅 供水污水 自控部分 控制系統(tǒng) 改造 方案 技術(shù)方案書號： BJG9YF0048 日期： 2020年 6月 羅克韋爾自動化 Page 420 of 34 控制層網(wǎng)絡(luò) —— ControlNet ControlNet 是一種高速確定性控制層網(wǎng)絡(luò)，用于對時(shí)間有苛刻要求的控制信息傳輸。其具有如下主要特點(diǎn)： 開放性 ControlNet 最初由 AB 公司開發(fā)，現(xiàn)已將其完全公開，并由 Control International 國際組織負(fù)責(zé)管理，目前已有上百家公司成為該組織的成員。 ControlNet 現(xiàn)已成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)為 應(yīng)商來提供他們最好的設(shè)備，而這些設(shè)備可以通過標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起，協(xié)調(diào)有序地工作。隨著芯片技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展，用戶對自動化的要求越來越高，現(xiàn)代的自控系統(tǒng)已經(jīng)不再是傳統(tǒng)的單機(jī)應(yīng)用，在一個(gè)現(xiàn)代化的自控系統(tǒng)中，已經(jīng)不再可能完全由某一家公司提供全部的設(shè)備，即便某家公司有這個(gè)能力，他所提供的產(chǎn)品也未必都是最好最合適的，這就不可避免的要使用到不同廠家的產(chǎn)品，用戶在設(shè)計(jì)之初，必須選擇一個(gè)具有廣泛支持的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)，只有這樣 ，所有的設(shè)備才能很好地集成為系統(tǒng)，而 ControlNet 是用戶最好的選擇。 高效率 下一世紀(jì)的網(wǎng)絡(luò)模式控制網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)高速確定的傳輸要求。網(wǎng)絡(luò)波特率已經(jīng)不再是主要因素，網(wǎng)絡(luò)模式成為決定網(wǎng)絡(luò)效率的關(guān)鍵。 ControlNet 采用了全新的網(wǎng)絡(luò)模式，即生產(chǎn)者 /消費(fèi)者 (PRODUCER/CONSUMER)模式，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模式采用的是源 /目的模式，每發(fā)送一個(gè)信息就需要一個(gè)確定的源 /目的地址數(shù)據(jù)包，這種模式的最大弊病在于不確定性，同樣的信息如果要傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上多個(gè)節(jié)點(diǎn)，必須重復(fù)傳輸多次，這極大地浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)帶寬，降低了 網(wǎng)絡(luò)效率，而采用生產(chǎn)者 /消費(fèi)者模式，網(wǎng)絡(luò)不需要單獨(dú)的源 /目的地址，代之以數(shù)據(jù)標(biāo)識，因此不同的消費(fèi)者（信息接收者）可以根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)識同時(shí)接收來自生產(chǎn)者（信息產(chǎn)生者）的信息，如果某些信息是它所不需要的，它可以忽略，而只處理那些它所需要的信息，這種全新的網(wǎng)絡(luò)模式是對傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模式的革命，它極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的效率。該模式同時(shí)也被 DEVICENET 和 FOUNDATION FIELDBUS 所采用，代表了下一代網(wǎng)絡(luò)的趨勢。 多功能 由于 ControlNet 采用了全新的生產(chǎn)者 /消費(fèi)者 (PRODUCER/CONSUMER)模式，使得它具有了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)所無法想象的高功能，具體說來，這包括： ?？谕⒀?供水污水 自控部分 控制系統(tǒng) 改造 方案 技術(shù)方案書號： BJG9YF0048 日期： 2020年 6月 羅克韋爾自動化 Page 421 of 34 ? 用同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對實(shí)時(shí)性要求不同的信息的傳遞。傳統(tǒng)上，在 PLC 處理器之間所使用的網(wǎng)絡(luò)不能用于擴(kuò)展 I/O 機(jī)架或從站，反之亦然，但是 ControlNet 可以同時(shí)滿足這兩方面要求，因此在現(xiàn)場只需要構(gòu)成一個(gè)完整的控制層網(wǎng)絡(luò)，該功能同時(shí)也為在 ControlNet上實(shí)現(xiàn) I/O 的共享提供了可能。 ? 在 ControlNet 上，用戶可以根據(jù)需要，構(gòu)成主從、多主和對等通訊網(wǎng)絡(luò)，甚至可以在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上混合構(gòu)成主從、多主和對等通訊網(wǎng)絡(luò)，這為網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提供了極大的靈活性。 ? ControlNet 上的節(jié)點(diǎn)，可以根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的特性選擇采用巡檢、定時(shí)和