| 摘 要：介绍以GE RX7I PAC为核心的压缩机控制系统的应用。主要对系统的组成进行阐述。 关键词：PLC;控制系统;PAC Application of GE RX7I PAC in cracked gas compressor Abstract: The PLC control system of cracked gas compressor is introduced, and the system Composition block diagram is mainly demonstrated. Key words: PLC; control system ;PAC 一 引言 辽阳石化公司的乙烯生产装置于2007年进行了扩能改造，DCS系统采用YOKOGAWA公司的 CS-3000 系统，装置安全联锁系统（冷箱部分）采用SIEMENS S7-400H系统，新更换的C401乙烯压缩机组/C402丙烯压缩机组/C201裂解气压缩机组全部采用GE公司新推出的RX7I PAC系统，并采用TCP/IP以太网进行通讯，大大提高生产过程的自动化控制水平，下面仅对C401/C402/C201压缩机控制系统的情况加以介绍。 二 PLC监控系统的配置 监控系统由三台HMI操作站和三套冗余的RX7I PLC主站和多套VersaMax I/O模块构成的子站组成。HMI操作站与PLC分站之间，通过TCP/IP以太网进行通讯。HMI操作站设在中央控制室，配置100M以太网卡，操作系统为WINDIWS XP ，安装CIMPLICITY HMI监控软件; 控制系统完成的功能包括：压缩机的防喘振控制，汽轮机的调速控制（压缩机的驱动机使用汽轮机），机组性能控制，润滑油站控制，分液罐液面控制，轴承温度，轴振动和轴位移监控，主机和辅机工艺参数监控，机组起动-运行-停止顺序控制等在PLC内编程完成。系统软件根据压缩机出入口压力或出入口流量来调整汽轮机的转速，同时在防喘振控制与性能控制，调速控制之间进行解耦控制。 系统所采用的RX7I 是GE PAC系列可编程序控制器家族中的一员，GE PAC 的CPU具有强大的功能，如内装PID，结构化编程，中断控制，间接寻址及各种功能模块，能完成复杂的控制。另外系列有功能很强的特殊模块可供选择，包括轴定位模块，高速计数模块，BASIC和C语言协处理模块及Genius通讯模块等。 GE 提供了ME软件来实现对PAC系列产品PLC的编程和组态。外围编程工具通过标准的RS-232或RS-485/RS-422串行接口与PLC相连，也可通过TCP/IP以太网卡对连接在以太网上的PLC进行编程和组态。 GE CIMPLICITY HMI监控软件是基于MICSOFT WINDOWS XP环境的功能强大的人机界面软件。不论是对离散的还是连续的生产过程，都能够很容易地创建操作员接口、数据采集、监视与控制应用。CIMPLICITY HMI是一个基于客户服务器的结构的软件，它包括服务器和浏览站CIMPLICITY HMI在使用时，又划分为开发系统和运行系统，CIMPLICITY HMI根据目标对象的不同，按控制点数又划分为50-不能联网，75，150，300，700，35000和无限I/O点的服务器，本系统选700点I/O。CIMPLICITY HMI提供了强大的功能。其主要功能特点是：CimView和CimEdit;报警浏览器;点控制面板;基本控制机制;数据库登录;DDE接口;历史数据分析器;服务器冗余;WebView. 在系统配置中，除本身的机架I/O模块外，还可通过Genius LAN连接VersaMax I/O , Field Control I/O以及Genius I/O模块等，我们的方案即是采用PAC PLC通过Genius LAN连接VersaMax I/O构成一个功能极强、价格合理的分散控制、集中管理的控制系统平台，来满足大规模，复杂的，高速的控制。 CPU模块IC698CRE020 系统选用IC698CRE020型冗余CPU模块。IC698CRE020是一款高性能的CPU，可构成热备冗余结构，有10M供电存储的RAM和10M闪存，可运行较大的程序。支持浮点运算功能、SOE功能、C语言编程功能和以太网全局数据功能。 模块可以由三位的启动/停止按钮控制或者由远程连接的编程器和编程软件控制;在CPU模块上有状态指示灯指示以太网界面的状态。 IC698CRE020有两个配置的端口：COM1（RS-232）和COM2（RS-485）;两个嵌入的10 BASE T/100 BASE TX以太网端口和一个站管理端口（RS-232）。 在运行过程中两个PLC始终保持着设备状态控制数据以及各种内部数据的同步传输，从而，确保两个CPU同步运行并可以在两个CPU中执行相同程序，获得相同的结果。一旦主系统检测到故障，所有控制将被自动无扰动切换到备用系统，在系统切换过程中，不影响所控制的生产装置的正常运行。主PLC与热备PLC的数据传输是在每一扫描周期进行两次，同时对CPU之间传输数据并进行完整性检查。两个CPU的整个扫描过程是同步化进行的，以保持主CPU和备用CPU同步工作，从而实现无扰动切换。 电源模块 系统采用型号为IC697PWR711的电源模块。坚固的结构设计可使其在满负荷的情况下能渡过一个周期的掉电。同时电源内部还具有过压和过流保护功能及承接供电网的电压变化。 DI模块:IC200MDL650 IC200MDL650是32点输入模块，240VAC隔离输入，输入模块为每一个点均设置了指示灯以显示其状态。 DO模块:IC200MDL750 IC200MDL750模块提供16点开关量输出，0-265VA或0-125VDC、每点2.0A继电器输出，模块为每一个点均设置了指示灯以显示其状态。 AI模块：IC200ALG260 模拟量输入模块IC200ALG260提供一个8路电流或电压输入接口。模块用电由底板供给，无外部电源要求。模块有12-16位分辨率，并通过PLC直接存取，在CPU内，模拟量有自身的存储器，并且每扫描一次，数据自动刷新。模块的智能处理过程由CPU或NIU完成。模块供给8个字的模拟量输入数据。 AO模块：IC200ALG320 模拟量输出模块IC200ALG320提供一个四路电流输出接口。 三控制系统通讯网络 GE PAC系统提供与各种DCS系统相互通讯的接口和相应的协议。本系统采用MODBUS RS485协议，通过IC698CRE020型冗余CPU模块与DCS系统控制器中的SI接口通讯来完成。从而组成整个工厂级的集中管理局部网，车间级实时控制网及操作员本地控制站的三级网络结构，完全满足了现代工厂控制管理的网络配置要求。 和中央控制室的通讯本系统采用IC698CRE020型冗余CPU模块的 TCP/IP以太网接口连接到100M自适应HUB上，与上位HMI监控站通讯，波特率为100Mbps。在网上运行 CIMPLICITY HMI监控软件，可对连接在网上的PLC或其他设备进行监控管理。同时必须为每台PLC（包括主备）和每台HMI操作站指定唯一的物理IP地址，并同时为主备PLC指定冗余使用的IP地址;以上地址不能相同否则可能发生通讯系统的崩溃。 GE 的TCP/IP以太网，为标准的TCP/IP以太网，与所有满足TCP/IP以太网协议的设备兼容。TCP/IP以太网通讯采用分别与主备PLC通讯的方式。 四 热备冗余I/O系统 PAC系统的冗余部分是由两套 CPU控制器和冗余通讯模块（RCM）组成，主控制器通过冗余通讯模块（RCM）与其备用控制器和I/O系统的通讯实现其热备冗余功能，一但主PLC控制器或通讯出现故障，所有控制功能将平稳地切换至备用控制器以确保工艺装置正常运行。系统同时具有参数同步化、I/O总线冗余和系统诊断功能。 I/O系统是GE Fanuc公司的VersaMax I/O模块。同时系统是双Genius总线结构;总线可以支持29个I/O结点，可满足不同用户的各种需求。 GBC 模块：IC697BEM731 Genius总线控制器模块（IC697BEM731）为RX7I 提供Genius I/O总线的接口。Genius总线控制器同步的扫描Genius设备并与CPU交换I/O数据;GBC 可以在Genius总线上发送或接收128个字节的带控制数据包，同Genius总线上多达32个设备进行数据交换。Genius 的输出由激活的单元决定的，第一单元的Genius总线控制器的总线地址是31，第二单元的Genius总线控制器的总线地址是30。 Genius总线通讯接口单元（NIU）: Genius网络接口单元IC200GBI001用于将VersaMax I/O模块与Genius总线连接起来，它与其它VersaMax I/O模块共同构成一子站。每个总线扫描周期,NIU可以处理128个字节的输入数据和128个字节的输出数据，在模块上可硬件设置子站地址和通讯波特率。系统的主站可以是PLC或者支持Genius网的工业控制计算机。用于冗余总线和冗余CPU系统。 由VersaMax I/O构成的节点包括GE Fanuc PLC以及软件提供的固定逻辑子程序，从而完成节点之间的通讯和总线切换功能。GE Fanuc对该系统的软硬件进行了认真的优化组合。因此，PAC系统是一个性能价格比非常好的冗余热备系统。 系统提供了多种在线诊断并向操作员报告诊断结果。例如：PLC，通讯总线以及I/O节点状态等。 五 结束语 系统自2007年10月投运后反应良好，界面直观方便，适应操作人员的习惯，满足了生产装置的需要，设计调试的时间很短，现场接线得到大大简化，可靠性得到大大提高，维护也很方便。乙烯装置的PLC和DCS系统之间实现了通讯，实现了管控一体化，系统经过一年多的运行，控制系统稳定安全。 |
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