【文章內(nèi)容簡介】 Net 網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)服務(wù)器和工程師站通過ControlNet 和PLC主、從站進行數(shù)據(jù)交換，PLC也通過ControlNet 和8個遠程分站進行通訊；最底層為DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)，分別為提升編碼器、走行編碼器，通過機上的DNB模塊與ControlNet 相連。干熄爐控制系統(tǒng)有ControlLogix 5000 PLC 控制器和Process Logix 系統(tǒng)共同組成。Process Logix 安裝在系統(tǒng)服務(wù)器和2臺操作員工作站上，用于對干熄焦系統(tǒng)的工藝操作控制以及數(shù)據(jù)處理與記錄，并將HMI操作畫面上的控制指令通過ControlNet 網(wǎng)絡(luò)傳送給ControlLogix PLC。工程師工作站同時安裝了Control Logix 和Process Logix ，完成對PLC系統(tǒng)的編程、監(jiān)控和工藝操作控制。為確保干熄焦控制系統(tǒng)的可靠性，PLC采用冗余系統(tǒng)設(shè)計，傳輸介質(zhì)可選同軸電纜或者光纖。系統(tǒng)分為主站及遠程站，主站下設(shè)8個分站。整個網(wǎng)絡(luò)選用 756系列產(chǎn)品，PLC選用175655M，通訊模塊為1756CNBR，冗余模塊為1756SRM，擴展模塊為1756PSCA以及數(shù)字量輸入/輸出、模擬量輸入/輸出模塊若干。在ControlNet 網(wǎng)絡(luò)中搭建了冗余控制器系統(tǒng)，這需要在主從兩套控制器中都配備1756SRM冗余模塊，用戶無須編程就可以確保主從處理器的無擾動切換。主、從站通過光纖連接。在配置網(wǎng)絡(luò)時，ControlNet 會自動為從站分配地址。例如，本工程中，， 。一旦主站出現(xiàn)故障停機，從站自動切換至工作狀態(tài)， 。這樣就保證了主從站之間的快速無擾動切換，且進行通訊設(shè)置時。對于冗余控制器，所有的I/0必須為遠程方式。ControlLogix 冗余在ControlNet 鏈路上同遠程1756 I/0、驅(qū)動器、操作員接口、或者其他任何能夠和ControlLogix 控制器通訊的設(shè)備一起工作。如果冗余控制器要連接到其他網(wǎng)絡(luò)，則需要通過另外的ControlLogix 框架進行橋接。整個系統(tǒng)選用遠程I/O模塊，配備1756CNBR通訊模塊、1756PA75R擴展模塊，通過ControlNet 和PLC連接，其通訊速率最高能達到5MBps。選用1756CNBR通訊模塊， 能使ControlNet 網(wǎng)絡(luò)和EtherNet 網(wǎng)絡(luò)進行橋接，從而實現(xiàn)在不同的網(wǎng)絡(luò)上通過路由傳遞信息，還可以監(jiān)視并監(jiān)控ControlLogix 控制器的遠程1756I/O模塊，減少整個系統(tǒng)的執(zhí)行時間。同時，所有的I/O模塊都是共享的，主、從站PLC都能使用。ControlNet 可實現(xiàn)運用同一個網(wǎng)絡(luò)對實時性要求不同的信息進行傳遞，這意味著ControlLogix 處理器對不同工藝反應(yīng)過程的參數(shù)，對I/O模塊的數(shù)據(jù)可設(shè)置不同的被請求數(shù)據(jù)包間隔RPI(Requested PacketInterva1)，這不同于一般PLC對l/O 信號的采集，RPI絕不是采樣周期RTS(Real Time Sample)，在ControlLogix 系統(tǒng)中RTS是指智能I/O模塊采集現(xiàn)場參數(shù)的時間，其數(shù)據(jù)保存于I/O模塊中，以模擬量I/O模塊為例，RPI必須大于等于RTS。： EI系統(tǒng)硬件配置圖 干熄焦PLC組態(tài)干熄焦控制系統(tǒng)的構(gòu)建基于AB 1756PLC系統(tǒng)，為確保干熄焦控制系統(tǒng)的可靠性，PLC控制器采用冗余CPU控制器。PLC系統(tǒng)設(shè)計主要包括硬件的組態(tài)，I/O地址的分配，程序結(jié)構(gòu)的劃分，程序流程的設(shè)計及程序的編寫。對于1756 PLC來講，系統(tǒng)設(shè)計工作主要依靠RSLOGIX軟件實現(xiàn)。RSLOGIX是組態(tài)與編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，該軟件包提供了一套一系列的應(yīng)用程序，或者說是工具，其完整地支持自動化項目創(chuàng)建過程的各個階段。 RSLINK 通訊打開RSLinx ，點擊 或 ，在工具條上點擊 ，：選擇Ethernet Devices, 按下 Add New 鍵 單擊 OK.增加以太網(wǎng)設(shè)備單擊OK. 點開樹形連接，自動識別出來機架上的所有模塊：RSLogix 5000 I/O配置打開I/O配置，增加模塊，首先選擇CPU模塊，：可以設(shè)置該CPU模塊的屬性：再增加底板，并且為每塊地板配置相對應(yīng)的模塊型號，如下圖標(biāo)簽定義打開Program Tag 新增標(biāo)簽，：配置模擬量模塊打開模塊的屬性項，選擇Configuration ，配置模塊每個通道的屬性，：并且可以設(shè)置模塊通道的報警設(shè)置，在程序中可以不必做判斷而直接調(diào)用。編輯程序，：聯(lián)機下載至CPU。 干熄焦上位機設(shè)計干熄焦監(jiān)視系統(tǒng)界面由組態(tài)軟件RSView32完成。按功能分又可以分為運行狀態(tài)監(jiān)視模塊、控制過程操作模塊、控制過程報警模塊。人機界面模塊通過友好的人機界面實現(xiàn)對過程控制參數(shù)的監(jiān)視和修改等，并能容易的實現(xiàn)手動控制和自動控制的切換。實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)從PLC控制系統(tǒng)的讀入與控制量的下發(fā)功能?？刂扑惴K是對采集的數(shù)據(jù)進行處理，包括數(shù)據(jù)處理、優(yōu)化、依據(jù)給定算法進行數(shù)據(jù)運算等。RSView32的多服務(wù)器多客戶端結(jié)構(gòu)可以很容易的建立分布式應(yīng)用方案。這種具有高度伸縮性的結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用在小到一臺服務(wù)器一個客戶端的小系統(tǒng)，可以顯著減少開發(fā)時間并節(jié)省開發(fā)成本。由于采用了最新的羅克韋爾產(chǎn)品的FactoryTalk 底層通信和數(shù)據(jù)服務(wù)架構(gòu)，RSView32可以廣泛地、高性能地和眾多不同網(wǎng)絡(luò)中眾多不同的PLC，如ControlLogix 和其他AllenBradley PLC進行通信。同樣地，還可以利用高性能的網(wǎng)絡(luò)接口和OPC技術(shù)同時掛接眾多第三方的PLC和網(wǎng)絡(luò)進行通信。在推薦應(yīng)用中，RSView32不需要建立任何Tag標(biāo)簽來定義和PLC的通信關(guān)系。RSView32可以直接關(guān)聯(lián)控制器處理器中的所有I/0信息。在組態(tài)的時候，只要將所需的點直接拖放到畫面，避免了再次定義Tag的重復(fù)勞動，同時減少了開發(fā)出錯的可能。當(dāng)修改程序或者I/O的時候，RSView32可以自動直接繼承這一改變。RSView32的應(yīng)用中，不必擔(dān)心數(shù)據(jù)是從哪個地方，哪個PLC采集來的。因為所有的PLC(包括不同品牌的PLC)對于服務(wù)器、開發(fā)員、客戶端來說都是透明的。FactoryTalk 中采用了數(shù)據(jù)命名映射技術(shù)。數(shù)據(jù)并不用某一特定PLC的特定物理內(nèi)存格式來描述，而是更為容易理解，并且可以使用智能映射的符號描述法。當(dāng)一個 點發(fā)生接線或者其他物理變化時，F(xiàn)actoryTalk 智能映射、RSView32無需做任何組態(tài)修改就可以自勸繼承這個改變?，F(xiàn)在可以針對畫面中的對象來編寫VBA應(yīng)用代碼，而且不同的客戶端都可以在本機執(zhí)行相應(yīng)的代碼，不影響其他的客戶機。根據(jù)干熄焦工藝和所需監(jiān)控的子功能系統(tǒng)，干熄焦上位機監(jiān)視畫面如下：一、熄槽監(jiān)視畫面：主要顯示干熄槽各類儀表數(shù)據(jù)，對干熄槽相關(guān)設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo)一并進行顯示，是給操作人員一個整體的概念。二、鍋爐監(jiān)視畫面鍋爐監(jiān)視畫面，主要對鍋爐的主要參數(shù)進行監(jiān)控。并有各鍋爐調(diào)節(jié)閥的控制界面入口，方便操作人員對鍋爐系統(tǒng)的給水流量、蒸汽溫度、蒸汽流量、蒸汽壓力、汽包液位進行監(jiān)控操作。三、提升機監(jiān)視畫面提升監(jiān)視畫面主要顯示提升機的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過對提升機井架的限位信號和提升機控制系統(tǒng)反饋回來的高度行程數(shù)據(jù)匯總，在畫面上動態(tài)的反映出提升機的實時狀態(tài)。四、各類主要參數(shù)監(jiān)視畫面將各類關(guān)鍵設(shè)備的主要狀態(tài)信號單獨利用畫面顯示出來，方便操作人員對該設(shè)備進行查看。如下圖為鍋爐設(shè)備的監(jiān)視畫面。通過畫面我們可以直觀的得到該設(shè)備的狀態(tài)。五、 各類設(shè)備操作畫面上位機畫面提供給操作人員對現(xiàn)場設(shè)備進行控制，各類設(shè)備有控制起停的按鈕，也有的必須設(shè)置可以進行模擬量輸出的窗口，下圖為工藝運灰除塵設(shè)備的起?？刂坪碗姶耪駝咏o料器的模擬輸出控制。 裝入裝置PLC實現(xiàn)干熄焦的裝入裝置是干熄焦的關(guān)鍵設(shè)備之一，裝人裝置主要功能有2個：一是開閉爐蓋，二是將熾熱的焦炭經(jīng)裝入料斗導(dǎo)入干熄爐。裝入裝置在起重機與干熄爐之間起著承前啟后的聯(lián)結(jié)作用，其運轉(zhuǎn)是否正常對于熄率及蒸汽外送起著重要作用。裝入裝置設(shè)有現(xiàn)場手動操作、中央手動操作和系統(tǒng)PLC連動操作3種方式。停電時，電動缸可采用手動機構(gòu)操作，裝入裝置的運行曲線見圖: 裝入裝置運行曲線裝入裝置的控制連鎖條件操作連鎖項目現(xiàn)場運行條件自動運行條件開變頻器正?！獭涕_限位OFF√√手動安全開關(guān)OFF√√提升上限開關(guān)ON√√上上料位計未動作√√自動開提升機向干熄塔方向運行走行后延時自動開自動開變頻器正常√√閉限位OFF√√關(guān)手動安全開關(guān)OFF√√提升上限開關(guān)ON√√自動關(guān)提升機在干熄焦提升到位后自動關(guān)自動關(guān)變頻柜與系統(tǒng)PLC信號接口裝入裝置電動缸控制變頻柜至中控室PLC信號有：裝入電動缸中央自動／中央手動、變頻器準(zhǔn)備好信號、手動安全開關(guān)信號、開限限位、關(guān)限限位、開減速點、閉減速點：系統(tǒng)PLC至裝入控制變頻柜信號有：開指令、關(guān)指令。裝入裝置控制系統(tǒng)的主要輸入輸出信號：輸入信號輸出信號變頻器準(zhǔn)備好信號正反轉(zhuǎn)（0正，1反）自動開信號低速指令手動開信號高速指令自動關(guān)信號變頻器運行指令手動關(guān)信號變頻器運行指示燈開到位限位信號關(guān)到位限位信號開加速信號/關(guān)減速信號關(guān)加速信號/開減速信號主要程序?qū)崿F(xiàn)： 裝入裝置程序 干熄爐料位控制干熄爐在庫量控制系統(tǒng)由裝入裝置、排出裝置、γ射線料位計、電子皮帶秤、PLC、工控機組成 。紅焦由干熄爐頂通過裝入裝置裝入，排焦裝置定量地、連續(xù)地排出冷焦，并經(jīng)過膠帶運輸機送人焦庫。焦炭在庫量的計算就由當(dāng)前在庫量、裝入重量、排出重量組成。在干熄焦系統(tǒng)設(shè)計時，就采取在干熄爐二十米處安裝γ射線料位計一臺，可以通過γ射線探出此水平線上有無紅焦，這樣我們可以設(shè)定紅焦處于此處水平時為固定的一個料位，為98噸。由于紅焦是由焦罐一次性整罐的裝入，并且根據(jù)焦?fàn)t生產(chǎn)特點，我們可以得到每次裝入重量為I(n)。而紅焦是通過膠帶運輸機排出，在膠帶運輸機上安裝有電子稱一臺，能夠?qū)崟r的得到排出流量O(n)。而料位控制系統(tǒng)屬于干熄焦EI系統(tǒng)的一部分，包括焦罐底門開關(guān)信號，γ射線開關(guān)信號，焦炭流量信號等，都通過EI系統(tǒng)PLC處理。由于整個在庫量控制系統(tǒng)中，紅焦裝入量I(n)是根據(jù)焦?fàn)t生產(chǎn)情況人為設(shè)定的，不能通過設(shè)備準(zhǔn)確測量出來，而焦?fàn)t單爐產(chǎn)量的不確定性，使紅焦裝入量I(n)具有隨機波動性。而焦碳是通過排放溜槽滑到皮帶上的，沖擊速度大。焦碳在皮帶上呈偏載狀態(tài)，對電子皮帶秤的稱量精度影響比較大。所以我們得出的皮帶流量也具有一定范圍內(nèi)的誤差。γ射線雖然精度能夠保證，但是它僅僅測量出的是紅焦是在該位置上面還是在下面。在庫量我們只能通過公式 實際在庫量Q=Q+裝入量I(n)排出量O(n)進行計算。可以通過γ射線進行校正。上面我們已經(jīng)分析出裝入量I(n)和在庫量O(n)都具有一定的誤差，所以在庫量通過計算是必然存在一定的誤差的，如果長期處于γ射線上面或下面，得不到γ射線的校正的話，誤差會越來越大，不能真實的反映干熄爐內(nèi)的料位情況，使生產(chǎn)處于假受控狀態(tài)，就有可能出現(xiàn)紅焦溢出和紅焦排出的事故。在焦罐不裝焦的情況下，紅焦料位由γ射線料位上變?yōu)橄聲r由于電子稱信號的連續(xù)性，而PLC具有其高度靈敏性，采樣周期短（通常以秒為單位），使誤差極小。但是在焦罐裝焦時，由于紅焦是由焦罐一次性倒入，當(dāng)紅焦料位由γ射線料位下變?yōu)樯蠒r，就無法得出真實的紅焦料位了。 在庫量的增量的誤差的殘生原因分析 在上面的分析中，我們知道在庫量計算的誤差主要就是裝入量I(n)和排出量O(n)的誤差引起的。而這個誤差是必然存在的。既然是必然存在的，我們就不能單個去考慮解決了。所以在這里我們可以將兩個參數(shù)的差也就是在庫量的增量的誤差進行反饋。我們知道排出量是由電子稱給PLC的一個模擬量，裝入量I(n)是一個設(shè)定值。故我們可以將在庫量增量的誤差反饋給裝入量I(n)，動態(tài)的修正裝入量I(n)。使裝入量I(n)和排出量O(n)兩者之間的誤差相抵消，從而達到消除在庫量增量的誤差。