基于PLC的組態(tài)軟件在空分中的應用

自控與監測 Autocont rol& Monitoring運行與應用GM基于PLC的組態(tài)軟件在空分中的應用無(wú)錫華潤微電子有限公司動(dòng)力系統工程公司(江蘇214061)查衛新【摘要】介紹了GE9030PLC的控制結構和組態(tài)軟件在空氣分離裝置中的運用?！娟P(guān)鍵詞】PLC組態(tài)軟件分布式空分、前言氣中各組分沸點(diǎn)不同,先使之液化再進(jìn)行精餾,從而獲隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化程度的日益提高,可編程序控制器得純氧、純氮產(chǎn)品?？辗至鞒虨樵峡諝庠陔x心壓縮機(PLC)的使用越來(lái)越普遍,PLC使用簡(jiǎn)單方便,故障中被壓縮至0.78MPa(G),經(jīng)冷氣機組將空氣冷卻,進(jìn)率低,對現場(chǎng)環(huán)境要求不高,因而倍受青昧。在目前的HXK-1500080型純化器,去除H0O、CO2、C2H2很多自控系統中,常常選用PLC作為控制設備,用于數等,凈化后的空氣進(jìn)入分餾塔,通過(guò)主換熱器及液化器據采集和控制,而在系統上位機上利用組態(tài)軟件來(lái)完成與返流的低溫廢氣、產(chǎn)品氮氣進(jìn)行熱交換,然后進(jìn)入精工業(yè)流程及控制參數的顯示,實(shí)現生產(chǎn)監控和管理等功餾塔底部,經(jīng)過(guò)精餾分離為產(chǎn)品氮氣和富氧液空,塔底能,KDON300/5000空氣分離裝置中自控系統就是采用液空經(jīng)過(guò)冷后節流進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器,在0.38MPa(G)PLC控制方式。壓力下與氮氣相變換熱,氮氣液化作為分餾塔回流液,二、系統概況液空蒸發(fā)為廢氣。廢氣經(jīng)過(guò)冷器、液化器升溫至1.工藝流程151℃,再經(jīng)透平膨脹機,絕熱膨脹至0.03MPa(G)KDON.3005000空分設備的工作原理是利用空給裝置補償冷量。產(chǎn)品氮氣從精餾塔頂引出,經(jīng)液化長(cháng)“““長(cháng)“““長(cháng)““時(shí)間機泵風(fēng)機工礦類(lèi)大機組密封件合計年,月11月用件用件/萬(wàn)幾26.6364.l熱電廠(chǎng)200452.5436.9816.1481.3863.14319.32六、結束語(yǔ)正在全世界范圍內迅速發(fā)展起來(lái),只有把握住時(shí)代的脈維修機制的改變,使先期主動(dòng)維修克服了“維修過(guò)搏,緊跟上時(shí)代的步伐,才能使我們的企業(yè)得以生存與?！迸c“維修不足”造成的浪費,體現了“適時(shí)”、“適發(fā)展。監測網(wǎng)絡(luò )的應用,加強了設備的管理,在故障的度”的維修,給企業(yè)更大的經(jīng)濟與社會(huì )效益。國外知名處理過(guò)程中,誤報和漏報的可能性大大減少,保證了主企業(yè)如3M及杜邦等在實(shí)施健康維修后,維修費用平均導生產(chǎn)的關(guān)鍵大機組設備的穩定運行,提高了轉動(dòng)設備減少50%-70%。而我廠(chǎng)每次大型關(guān)鍵設備的費用約的管理水平,確保了經(jīng)濟奮斗目標的實(shí)現。幾千萬(wàn)元,能充分發(fā)揮狀態(tài)監測網(wǎng)絡(luò )系統,實(shí)現健康維參考文獻修,節約的設備維修費用是非?？捎^(guān)的隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展,監測手段的增多,監測網(wǎng)絡(luò )以其[1]伍忠賢,王建彬.知識管理,北京:中國紡織出版社綜合利用各種監測技術(shù),集中優(yōu)勢,互相補充的特點(diǎn),2003年2月,GM(收稿日期:2006/8/17)cM通用齟槭206年第11期55運行與應用自控與監 autocontrol& Monitoring器、主換熱器復熱至常溫,送至用戶(hù)。訊,實(shí)現對空分系統的實(shí)時(shí)監控2.自動(dòng)控制(3)該控制系統以后能夠很方便的與其他計算機網(wǎng)自動(dòng)控制系統采用美國 GE-Fanu公司的9030PLC絡(luò )聯(lián)接,上位機通過(guò)以太網(wǎng)能與工廠(chǎng)管理網(wǎng)聯(lián)接,上位控制器和Ⅴ ersaMax I/O模塊組建成控制站,采用Cim機中冗余的 Cimplicity HMI通過(guò)Wb服務(wù)器功能,實(shí)現plicity HM人機界軟件和高性能的上位機建成系統的操與工廠(chǎng)遠程調度的通信作站。該自動(dòng)控制系統實(shí)現對空分裝置的空氣壓縮機系四、控制站和操作機統、預冷系統、分餾塔系統、透平膨脹機系統、純化系1.控制站統等工藝過(guò)程的監視和控制。本套自動(dòng)控制系統硬件網(wǎng)PLC控制站由兩套90-30PLC控制器和3個(gè)Ver絡(luò )配置如下圖:saMax I/O模塊組組成,每個(gè)控制器和L/O模塊組通過(guò)條自己的 Genius網(wǎng)絡(luò )和L/O模塊組通信,當主控制器操作站1操作站2出現故障時(shí),備用的控制器立即自動(dòng)投入控制,不會(huì )影打印機響對L/O模塊組的控制,仍能進(jìn)行數據采集、數據存Ethernet儲、模擬控制、順序控制等功能?？刂破鳌…mGE-Fanuc90-30PLC特點(diǎn):該PLC結構小,配置靈活,提供了開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )結構,提供多種網(wǎng)絡(luò )接口和先進(jìn)的編程特性。內置RS232/RS485通信口,用于硬件組Genius bus態(tài)和邏輯編程或串性通信。后備電池存儲器和多級口令保護和存儲器保護功能,大范圍模塊診斷功能,診斷到絡(luò )和通道級故障,并提供PLC和/O故障表,便于定位故障時(shí)間和目標以排除故障。來(lái)/去現場(chǎng)的信號VersaMax l/O模塊的特點(diǎn):該系統的產(chǎn)品為模塊化和圖1來(lái)/去現場(chǎng)的信號可擴展結構,是現代開(kāi)放式控制系統最佳的解決方案。LO該自動(dòng)控制系統的控制站和操作站一個(gè)以太網(wǎng),支模塊和通信模塊都可帶電插拔,自動(dòng)配置LO地址,真正持“TCP/lP”協(xié)議。PLC控制站由兩套90-30PLC控制的即插即用,無(wú)機架的緊湊結構,模塊安裝方便,可靈活器和三個(gè)Ⅴ ersa Max L/O模塊組及兩個(gè)操作站組成?？氐厮交虼怪卑惭b在vO底座上,LO底座安裝在DN導制站的φ0-30系統采用機架式結構,JO模塊組釆用具軌上,無(wú)電纜連接,VO模塊裝卸時(shí)無(wú)須變動(dòng)現場(chǎng)接線(xiàn),有緊湊和開(kāi)放式結構的 Versa Max I/O系統?？刂普就ㄒ讛U展,系統具有高可靠性和連續性,先進(jìn)的故障診斷,過(guò)GBC模塊與LO模塊組的 Genius接口模塊以 Genius可診斷網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)錯誤信號、強制信號和電源狀態(tài),可恢復總線(xiàn)方式連接,從而實(shí)現對LO模塊點(diǎn)的采集和控制。的電子短路過(guò)載保護,拔掉模塊的狀態(tài)可預先設定,開(kāi)放系統的所有控制站、操作站將通過(guò)以太網(wǎng)連接,控制站的結構,支持多種網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議( Modbus、RTU、 Profibus中配置具有10Mbis雙絞線(xiàn)以太網(wǎng)接口的主處理器 Genius總線(xiàn)、 Ethernet等)IC693CPU364模塊,操作站上位機配置10/100Mbt/s2.操作站自適應以太網(wǎng)卡,來(lái)共同實(shí)現局域網(wǎng)連接操作站配置性能優(yōu)良的兩臺奔騰工業(yè)機型,采用三、網(wǎng)絡(luò )結構indows nt操作系統,安裝 Cimplicity HM組態(tài)軟件。整個(gè)控制系統分為兩層網(wǎng)絡(luò )兩個(gè)操作站都通過(guò)配置的以太網(wǎng)卡連接在系統網(wǎng)絡(luò )上,(1)最底層使用GE的 Genius總線(xiàn),實(shí)現90-30兩臺上位機均可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )獲取網(wǎng)絡(luò )上所有PLC的數PLC控制器對LO模塊組控制。據,實(shí)現對現場(chǎng)的監控(2)上層90-30PLC控制器通過(guò)10Mbi/s以太網(wǎng)中控室的兩套操作站組成冗余服務(wù)器系統,一套安與上位機聯(lián)接,操作站的通過(guò)以太網(wǎng)卡與相應的PLC通裝 Cimplicity HI300點(diǎn)監控軟件開(kāi)發(fā)版,另一臺安裝562006年第11期cM通用機自構與監Mm運行與應用GMCimplicity HM1300點(diǎn)運行版軟件,正常工作時(shí)兩臺上位套300點(diǎn)開(kāi)發(fā)版支持工藝的開(kāi)發(fā)的需要,另一套300機可以同步操作,可以進(jìn)行監控畫(huà)面的組態(tài)、數據點(diǎn)的點(diǎn)版用于中控室對空氣分離裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,Ver建立功能,并始終保持數據同步,當一臺上位機故障Pro編程軟件的主要功能為;(軟硬件或通訊故障),它將自動(dòng)被切除,由另一臺執行(1) Cimplicity HMI是基于 Windows平臺的組態(tài)軟所有的功能,當故障的上位機恢復后,可以自動(dòng)切回執件。內部采用多線(xiàn)程技術(shù),從而能完成復雜的任務(wù)。軟行控制。兩臺上位機通過(guò)以太網(wǎng)直接從PLC讀取各類(lèi)數件的結構采用面向Web級的設計,為Cien/ Server結據,從而實(shí)現對工藝過(guò)程的狀態(tài)監控和報警、趨勢的顯構。示功能?？梢詫?shí)時(shí)數據錄入 ACCESS數據庫,形成通(2) Cimplicity HMI的界面編輯功能十分強大,支用的數據庫格式,實(shí)現整個(gè)裝置數據的集中處理功能,持OLE技術(shù),從而可以方便的使用第三方控件。編制各類(lèi)報表,繪制歷史趨勢(3) Cimplicity HMI與 SQL Server結合,能完成數據、設置一臺打印機,連接其中的一臺上位機,通過(guò)以太報警和事件的自動(dòng)登錄和日常的數據庫維護。通過(guò)ODBC網(wǎng)共享打印機,用于數據、報警、報表、趨勢的打印。與數據庫連接,提供與SQL數據庫操作的接口命令。以后當公司需要遠程監控時(shí),其中作為主服務(wù)器的(4)可以通過(guò)給不同用戶(hù)分配不同的角色和資源來(lái)上位機,可以同時(shí)作為Web服務(wù)器,用于實(shí)現遠程監完成系統的安全授權?？?通過(guò)公司局域網(wǎng)絡(luò )(以太網(wǎng)或電話(huà)線(xiàn))可以把現場(chǎng)(5)界面設計針對本生產(chǎn)線(xiàn)工段多、生產(chǎn)工藝復的設備狀態(tài)、報警、流程圖等HMI畫(huà)面傳送到廠(chǎng)調度、雜、監控變量多等特點(diǎn),為避免用戶(hù)在監控時(shí)頻繁切換公司調度或網(wǎng)絡(luò )上的任何一臺終端上,在遠程客戶(hù)端可窗口和監視方便,采用 Frame Container將各工段的實(shí)時(shí)以通過(guò)IE瀏覽到以上內容。界面、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)、報警信息和數據查詢(xún)打印五、軟件報表等界面置于一個(gè) Frame Container中。在相應的屬性1.系統操作系統頁(yè)標簽的 Mouse Up事件的響應腳本中采用 Microsoft Windows2000NT(6)設備點(diǎn)的定義 Cimplicity的設備點(diǎn)用來(lái)完成L2.PLC編程軟件0功能。0點(diǎn)的實(shí)現是所有組態(tài)軟件的技術(shù)核心,也GE9030PLC編程、實(shí)時(shí)監控和系統診斷維護軟是組態(tài)軟件的一個(gè)重要部分。件: Versapro2.0,該軟件運行在 Windows NT平臺上。(7)故障報警這里把報警分為兩類(lèi):現場(chǎng)報警和Versapro編程軟件的主要功能為;通信報警?，F場(chǎng)報警,即從PLC采集到的報警點(diǎn)。通信(1)具有梯形圖、順序功能圖和指令語(yǔ)句多種編程報警,即上位機和PC通信失敗?？蔀槊糠N報警定義不方式。同的聲音,并起動(dòng) Alarm Sound Manager這樣在報警發(fā)(2)圖形式硬件組態(tài)畫(huà)面,離線(xiàn)開(kāi)發(fā)梯形圖程序,生時(shí),將會(huì )有不同的報警聲音。在線(xiàn)編輯、監控和修改初始值,可以使用變量名引用(8)數據庫本系統的后臺數據庫是 SQL Server.0點(diǎn);支持浮點(diǎn)運算、PID功能、子程序中斷。通過(guò)數據源與 Cimplicity相連。(3)4個(gè)等級密碼程序保護,子程序加密。(9)用戶(hù)授權為了便于管理和系統安全,用戶(hù)權(4)在磁盤(pán)上自動(dòng)存儲程序,可打印程序和配置、限為兩級進(jìn)行授權:管理員和操作員。對管理員授予所變量交叉引用表有權限。對操作員,通過(guò)分配不同的角色( roles)和資(5)通過(guò)串行SNP協(xié)議或以太網(wǎng)協(xié)議與PLC設備源( Resource),使這類(lèi)用戶(hù)只具有瀏覽各個(gè)界面、打印通訊,下載程序、在線(xiàn)監控內存狀態(tài),強制O狀態(tài),報表、處理報警的權限,而沒(méi)有對工程進(jìn)行重新配置、設置CPU實(shí)時(shí)時(shí)鐘。調整控制參數、停止系統運行等高級權限。(6)強大的診斷功能,提供PLC和LO兩個(gè)故障(10)打印報表。 Cimplicity HM有很強的打印功能。表,清晰地指出故障時(shí)間、部位和內容六、系統功能3.操作站監控軟件(1)流程圖的動(dòng)態(tài)顯示功能利用豐富的繪圖工具釆用 Cimplicity HMI開(kāi)發(fā)版和運行版各一套,其中和控件庫及對象連接功能,很容易完成工藝過(guò)程各種流cM通用顏藏一2006年第期M起打與應用一叫需自控與監測 Autocontrol& Monitoring程圖畫(huà)面的組態(tài)。通過(guò)動(dòng)態(tài)連接和圖形對象屬性組態(tài),ODBC接口作數據登錄。報警、事件和數據點(diǎn)均可以登可以把流程圖與PLC設備點(diǎn)連接起來(lái),在運行狀態(tài)下,錄到 Microsoft access數據庫文件中或其他數據庫中?？蓪?shí)現流程的動(dòng)態(tài)顯示(如顏色變化、動(dòng)態(tài)填充、數據動(dòng)以利用符合ODBC標準的應用程序(如Excl)檢索這態(tài)顯示等)。工藝生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)以流程圖的方式顯示,些數據,產(chǎn)生報表。中控室的上位機進(jìn)行數據的集中圖像由一系列圖例組成,并可取出每幅圖的局部進(jìn)行放處理。大,便于分分組顯示。流程圖上有實(shí)時(shí)過(guò)程動(dòng)態(tài)參數顯(7)班、日、月、年報表的產(chǎn)生利用上述數據庫登錄功能和報表生成軟件及 Excel、VB等工具軟件,可(2)測量值顯示儀表測量值用棒圖方式實(shí)時(shí)顯以產(chǎn)生班、日、月、年報表,并且報表可以保存為文本示。測量值的上下限可以組態(tài)和修改,并可以自動(dòng)進(jìn)行文件存入磁盤(pán)。工程量轉換。(8)豐富的圖表和曲線(xiàn)各種壓力、溫度過(guò)程變化(3)報警顯示所有開(kāi)關(guān)量點(diǎn)和模擬量點(diǎn)均可以被曲線(xiàn)、精餾塔純氧塔液位變化過(guò)程曲線(xiàn)、產(chǎn)品氮氣、氧組態(tài)為記錄報警,所有報警和操作事件可以被登錄到數氣計量累計曲線(xiàn)、事故報警總表等,分日、月時(shí)段并銜據庫中,用于記錄和打印。具有內置的報警圖例,只需接,以月為單位存人磁盤(pán)要進(jìn)行簡(jiǎn)單的組態(tài)來(lái)滿(mǎn)足現場(chǎng)的要求?？山M態(tài)多幅報警七、結束語(yǔ)畫(huà)面,報警可以根據等級被分類(lèi)、分組顯示在不同的報空氣分離PLC系統采用成熟和先進(jìn)的控制技術(shù),具警畫(huà)面中。報警可以具有聲音、閃爍、顏色指示和確定有豐富和開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò )接口,編程軟件包和監控軟件包等功能技術(shù)成熟、使用方便;系統各硬件的設計符合國際標(4)趨勢圖實(shí)時(shí)趨勢和歷史曲線(xiàn)可以在同一張圖準,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運行,整個(gè)系統運行平穩,安全可表上,同一張圖表上可以有來(lái)自不同數據源的數據,每靠,生產(chǎn)參數實(shí)時(shí)采集、生產(chǎn)異常及時(shí)報警,消除了安個(gè)圖表的曲線(xiàn)不受限制,在運行時(shí)可以動(dòng)態(tài)改變趨勢和全隱患,PLC系統控制精度高,確保了空氣分離裝置高增加趨勢曲線(xiàn)效經(jīng)濟運行。(5)設定值更改操作方便可以通過(guò)鍵盤(pán)或鼠標方便地在上位機上進(jìn)行現場(chǎng)設備控制和設定值更改操作。參考文獻并可對設定功能增加權限保護,設立用戶(hù)操作口令,防止誤操作。并只允許具有設定值修改權限的操作員進(jìn)行[]王永華.現代電氣控制及PLC應用技術(shù)[M].北京北京航空航天大學(xué)出版社,2003.GM操作(收稿日期:2006/8/9(6)數據處理和存儲采用 Cimplicity HMI標準的“““““““(上接第46頁(yè))柱塞卡死引發(fā)故障。當柱塞與柱塞缸出現銹垢,并最終將柱塞與柱塞缸、結論卡在一起時(shí),肯定會(huì )使活塞桿停止運動(dòng)、增壓泵的增壓至此,原因已查清,將泵體內部部件清理干凈后功能失效。的確是銹垢導致了這次故障的發(fā)生。另外彈原樣裝回,增壓泵就能恢復工作。開(kāi)始時(shí)的維修,雖然簧應選用不銹鋼材質(zhì),而不是選用普通彈簧的材質(zhì),普表面上是修好了,但沒(méi)有將彈簧更換成不銹鋼彈簧,未通材質(zhì)彈簧生銹脫落的銹垢,最終被擠在柱塞與柱塞缸從根本上解決問(wèn)題,不能杜絕此類(lèi)故障的再次發(fā)生。由之間,直接造成了增壓泵的停機。泵體內其他部分如活此也看出維修第一現場(chǎng)的重要性:如果當時(shí)親眼所見(jiàn)或塞的材質(zhì)為鋁,活塞桿材質(zhì)為不銹鋼,泵體的材質(zhì)為鋁自己動(dòng)手拆檢,應能在第一時(shí)間發(fā)現問(wèn)題的癥結所在合金,唯獨在彈簧材質(zhì)選用上未作慎重對待,導致壓縮不會(huì )在事后留下任何缺憾,希望這一例故障的處理對從空氣的水分因為氣動(dòng)三連件除水效果降低,進(jìn)入活塞事維修工作的同行們能有一定的借鑒作用。GM腔,將彈簧侵蝕而生銹,脫落的鐵銹落入柱塞部分,將(收稿日期:2006/1/23)2006年第1期cM通用