廈門阿米控技術(shù)有限公司

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•     操作員站采用HP-UNIX工作站，并通過實時加速器板連接到MasterBus300的冗余接口，通過它操作人員可直接
• 對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，主要功能有1）軋鋼生產(chǎn)設(shè)備的啟停（2）設(shè)備數(shù)據(jù)設(shè)定和實時監(jiān)控（3）事件與報警清單的顯示與打印等。系統(tǒng)的主要畫面有啟動畫面、設(shè)定畫面、維護(hù)畫面、事件畫面和報警畫面。
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  油田

  SCADA系統(tǒng)配置圖
  （一）、CPU的雙機(jī)、雙電源和雙機(jī)架的冗余：
   ControlLogix 的硬件直接支持CPU的雙機(jī)冗余，而不用像以前那樣還需要用戶編程實現(xiàn)冗余切換。這樣，用戶只需要安裝好硬件和連線，然后用軟件簡單組態(tài)一下，就可以實現(xiàn) CPU的冗余熱備。如右圖所示，兩個CPU分別放在機(jī)架A和機(jī)架B里面，同時掛在ControlNet網(wǎng)上，兩塊冗余模板間通過光纜連接。這樣，在兩塊 CPU同步后，主CPU和備CPU之間通過冗余模板進(jìn)行數(shù)據(jù)和程序的同步。當(dāng)主CPU出現(xiàn)故障時，對現(xiàn)場的控制自動轉(zhuǎn)到備用CPU，同時備CPU轉(zhuǎn)為主 CPU。故障CPU則可以停電檢修，而不會影響對現(xiàn)場設(shè)備的控制，檢修完成后，更可以自動實現(xiàn)與當(dāng)前主CPU的程序和數(shù)據(jù)的同步，大大提高了系統(tǒng)的可靠 性。經(jīng)過時間的檢驗，澀寧蘭工程SCADA系統(tǒng)的CPU冗余已經(jīng)非常成功的得以使用。
  （二）、利用通訊模板實現(xiàn)與其它設(shè)備的通訊：
  澀寧蘭全線的計量使用從在站從氣田集氣站色譜分析儀采集的氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)來提高計量精度。同時計量結(jié)果還要讀入到CPU 中，這樣就涉及到ControlLogix系統(tǒng)與其他設(shè)備通訊的問題。在澀北站，CPU到氣田集氣站色譜分析儀的距離超過了100多米，我們采用RS- 485連線解決距離問題，利用通訊模板的一個應(yīng)用口與氣田的流量計算機(jī)通訊，采集氣體組分和流量計量結(jié)果。其余三個站的計量是通過CPU同流量計算機(jī)間的 通訊實現(xiàn)，CPU將從中心得到的氣田的組分?jǐn)?shù)據(jù)寫入到流量計算機(jī)中，流量計算機(jī)利用這些數(shù)據(jù)計算出流量，然后將結(jié)果送到CPU中。因為每一個站都有幾路計 量回路，所以CPU要循環(huán)采集各個流量計算機(jī)的值。我們把通訊模板的應(yīng)用口與流量計算機(jī)的通訊口連接成RS-485網(wǎng)，使用MODBUS協(xié)議進(jìn)行通訊。通 訊模板循環(huán)采集流量計算機(jī)的數(shù)據(jù)并通過高性能的、無源多主線背板將數(shù)據(jù)送到CPU中。見下圖：

  
   
  （三）、PID控制：
  在澀北站設(shè)置一臺壓力調(diào)節(jié)閥，起著根據(jù)全線輸量的大小，調(diào)節(jié)整條管道壓力的重要作用。我們在PLC程序中利用 RSLogix 5000編程軟件所提供的PID指令，并結(jié)合多年的工程作經(jīng)驗成功的實現(xiàn)了對調(diào)節(jié)閥的控制。與其他軟件PID指令相比，RSLogix 5000提供的PID指令，可以自動實現(xiàn)手/自動切換，并可以設(shè)置調(diào)節(jié)死區(qū)和模板通道出現(xiàn)錯誤時的預(yù)給定值等，開發(fā)時可以給用戶帶來很大的便利。在我們現(xiàn) 場調(diào)試后，調(diào)節(jié)閥可以很好的發(fā)揮調(diào)節(jié)全線輸量的作用。
  （四）、遠(yuǎn)程系統(tǒng)維護(hù)：
   在 中心和各站場分別設(shè)路由器，中心和站場通過路由器和衛(wèi)星進(jìn)行通訊。這樣不僅可以在中心采集各個站的數(shù)據(jù)和實現(xiàn)控制功能，也可以利用RSLogix 5000編程軟件和非常好用的RockWell RSLinx通訊軟件上載或下載各個站CPU中的程序。這就是說，工程師在控制中心就可以進(jìn)行全線系統(tǒng)的一些維護(hù)。
  （五）、工程中的所有模板支持帶電熱插拔：
  在工程中應(yīng)用的所有模板都支持帶電插拔，保證在運行中對某一塊模板進(jìn)行維護(hù)時不會影響到系統(tǒng)其他的部分。這給系統(tǒng)的調(diào)試和系統(tǒng)的維護(hù)帶來很大的便利。
  目前，工程均已經(jīng)正常運行兩年 以上，總體來說ControlLogix系統(tǒng)在這兩個重大工程中的應(yīng)用是非常成功的。除了上述一些特性的應(yīng)用，Logix 處理器和各種模板都可以提供豐富的自診斷信息，使得系統(tǒng)對于硬件的錯誤可以有更靈活、更快速的應(yīng)對手段，來提高系統(tǒng)對意外事件的處理能力，進(jìn)一步來提高系 統(tǒng)的智能程度。靈活、簡單的可擴(kuò)展性，更可以滿足日后的系統(tǒng)擴(kuò)容，而不必為擴(kuò)容時舊系統(tǒng)的去留大傷腦筋。

    2 PLC診斷軋鋼生產(chǎn)設(shè)備故障的基本原理

    軋鋼設(shè)備的故障信號有數(shù)字量和模擬量之分，PLC采用不同的方法對這兩種信號對應(yīng)的故障進(jìn)行診斷。

    2.1基于數(shù)字量信號的故障診斷

    PLC對數(shù)字量信號的識別是通過其數(shù)字量輸入模塊完成的。PLC控制軋鋼生產(chǎn)設(shè)備時，設(shè)備中的壓力、溫度、液位、行程數(shù)字及操作按鈕等數(shù)字量傳感器與PLC的輸入端子相連，每個輸入端子在PLC的數(shù)據(jù)區(qū)中分配有一個“位”，每個“位”在內(nèi)存中為一個地址。讀取PLC輸入位的狀態(tài)值可作為識別數(shù)字量故障信號的根據(jù)。診斷數(shù)字量故障的過程，實質(zhì)就是將PLC正常的輸入位狀態(tài)值與相應(yīng)的輸入位的實際狀態(tài)值相比較的過程。如果二者比較的結(jié)果是一致的，則表明設(shè)備處于正常工況，不一致則表明對應(yīng)輸入位的設(shè)備部位處于故障工況。這就是PLC診斷基于數(shù)字量信號故障的基本原理。這種診斷方法，故障定位準(zhǔn)確，可進(jìn)行實時在線診斷。通過PLC的圖形功能塊編程，還可將故障診斷融入過程控制，達(dá)到保護(hù)軋鋼設(shè)備的目的。

    2.2基于模擬量信號的故障診斷

    PLC對模擬量信號的識別是通過PLC的模擬量輸入輸出模塊來完成的。模擬量輸入輸出模塊采用A/D轉(zhuǎn)換原理，輸入端接收來自傳感器或變送器的模擬信號，輸出端輸出的模擬信號作用于PLC的控制對象。PLC診斷模擬量故障的過程，實質(zhì)就是將在相應(yīng)A/D通道讀到的監(jiān)測信號的模擬量的實際值與系統(tǒng)允許的極限值相比較的過程。如果比較的結(jié)果是實際值遠(yuǎn)離極限值，則表明軋鋼生產(chǎn)設(shè)備對應(yīng)的受監(jiān)控部位處于正常狀態(tài)，如果實際值接近或達(dá)到極限值，則為不正常狀態(tài)。判斷故障發(fā)生與否的極限值根據(jù)實際系統(tǒng)相應(yīng)的參數(shù)變化范圍確定，利用PLC上的模擬量設(shè)定開關(guān)可精確設(shè)置該極限值。

    當(dāng)模擬量的實際值達(dá)到模擬量設(shè)定開關(guān)的設(shè)定值，PLC還能按照一定的邏輯關(guān)系啟動開關(guān)量模塊上的輸出位，或者從PLC的通訊口主動發(fā)起通訊，從而輸出故障診斷的結(jié)果，并據(jù)此實現(xiàn)對軋鋼生產(chǎn)設(shè)備的控制。

    2.3基于中斷方式的故障診斷

    PLC的中斷方式有:

    （1）輸入中斷;

    （2）間隔定時器中斷;

    （3）高速計數(shù)器中斷。其中，輸入中斷特別適合于軋鋼生產(chǎn)設(shè)備的故障診斷。它對應(yīng)于工業(yè)操作站的硬中斷，屬于外部中斷，但PLC的輸入中斷可用PLC的外部指令來屏蔽。將軋鋼生產(chǎn)設(shè)備的故障信號作為PLC的輸入中斷源，一旦出現(xiàn)故障信號，CPU立即響應(yīng)，停止正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)到中斷子程序中去，即可方便地對故障進(jìn)行處理。它與直接利用PLC的內(nèi)部邏輯完成故障診斷的不同之處在于:采用輸入中斷處理故障時，可停止PLC主程序的執(zhí)行過程，而直接利用PLC的輸入和內(nèi)部邏輯處理故障時，PLC的主程序仍處于運行狀態(tài)。因此，要根據(jù)故障對軋鋼生產(chǎn)設(shè)備的影響程度選擇合適的故障診斷方式。PLC的輸入中斷方式對后果嚴(yán)重的突發(fā)故障的處理特別有用。3PLC在故障診斷系統(tǒng)中的作用

    故障診斷系統(tǒng)是典型的人機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)中的信息流向和功能劃分的結(jié)果[1]，基于操作站智能化的故障診斷系統(tǒng)，如圖2所示。

    系統(tǒng)的輸入模塊要完成軋鋼生產(chǎn)設(shè)備故障檢測信號、控制指令和專家知識的接收工作。處理模塊要求能自動實現(xiàn)特征參數(shù)提取、控制指令代碼轉(zhuǎn)換的功能。專家知識的整理和表達(dá)由領(lǐng)域?qū)＜液拖到y(tǒng)專家協(xié)作完成?？刂颇K是故障診斷系統(tǒng)的核心，它根據(jù)控制指令，利用專家知識，完成從故障特征到故障原因的識別工作?？刂颇K的功能越完善，故障診斷系統(tǒng)的智能化程度越高。輸出模塊通過聲光報警裝置和人機(jī)界面，給出故障定位、預(yù)報和解釋的結(jié)果。其中，人機(jī)界面還能提供排除故障的技術(shù)路線。實現(xiàn)信息源從輸入模塊到輸出模塊的全自動流向，減少人在其中的干預(yù)作用，是軋鋼生產(chǎn)設(shè)備對其故障診斷系統(tǒng)的要求。采用PLC的故障診斷系統(tǒng)，有助于實現(xiàn)故障診斷過程的自動化。