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(shí)時(shí)加速器板連接到MasterBus300的冗余接口，通過它操作人員可直接
• 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)時(shí)監(jiān)控（3）事件與報(bào)警清單的顯示與打印等。系統(tǒng)的主要畫面有啟動(dòng)畫面、設(shè)定畫面、維護(hù)畫面、事件畫面和報(bào)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(shí)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(jiǎn)單組態(tài)一下，就可以實(shí)現(xiàn) CPU的冗余熱備。如右圖所示，兩個(gè)CPU分別放在機(jī)架A和機(jī)架B里面，同時(shí)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(shí)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制自動(dòng)轉(zhuǎn)到備用CPU，同時(shí)備CPU轉(zhuǎn)為主 CPU。故障CPU則可以停電檢修，而不會(huì)影響對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制，檢修完成后，更可以自動(dòng)實(shí)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(shí)間的檢驗(yàn)，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(shí)現(xiàn)與其它設(shè)備的通訊：
  澀寧蘭全線的計(jì)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(jì)量精度。同時(shí)計(jì)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(gè)應(yīng)用口與氣田的流量計(jì)算機(jī)通訊，采集氣體組分和流量計(jì)量結(jié)果。其余三個(gè)站的計(jì)量是通過CPU同流量計(jì)算機(jī)間的 通訊實(shí)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(jì)算機(jī)中，流量計(jì)算機(jī)利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算出流量，然后將結(jié)果送到CPU中。因?yàn)槊恳粋€(gè)站都有幾路計(jì) 量回路，所以CPU要循環(huán)采集各個(gè)流量計(jì)算機(jī)的值。我們把通訊模板的應(yīng)用口與流量計(jì)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(jì)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(tái)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?cè)赑LC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(yàn)成功的實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(dòng)實(shí)現(xiàn)手/自動(dòng)切換，并可以設(shè)置調(diào)節(jié)死區(qū)和模板通道出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)的預(yù)給定值等，開發(fā)時(shí)可以給用戶帶來很大的便利。在我們現(xiàn) 場(chǎng)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(chǎng)分別設(shè)路由器，中心和站場(chǎng)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(gè)站的數(shù)據(jù)和實(shí)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(gè)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(yùn)行中對(duì)某一塊模板進(jìn)行維護(hù)時(shí)不會(huì)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(yùn)行兩年 以上，總體來說ControlLogix系統(tǒng)在這兩個(gè)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(duì)于硬件的錯(cuò)誤可以有更靈活、更快速的應(yīng)對(duì)手段，來提高系統(tǒng)對(duì)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(jiǎn)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(shí)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(hào)有數(shù)字量和模擬量之分，PLC采用不同的方法對(duì)這兩種信號(hào)對(duì)應(yīng)的故障進(jìn)行診斷。

    2.1基于數(shù)字量信號(hào)的故障診斷

    PLC對(duì)數(shù)字量信號(hào)的識(shí)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(shí)，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(gè)輸入端子在PLC的數(shù)據(jù)區(qū)中分配有一個(gè)“位”，每個(gè)“位”在內(nèi)存中為一個(gè)地址。讀取PLC輸入位的狀態(tài)值可作為識(shí)別數(shù)字量故障信號(hào)的根據(jù)。診斷數(shù)字量故障的過程，實(shí)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(shí)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(duì)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(hào)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(shí)時(shí)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(hào)的故障診斷

    PLC對(duì)模擬量信號(hào)的識(shí)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(hào)，輸出端輸出的模擬信號(hào)作用于PLC的控制對(duì)象。PLC診斷模擬量故障的過程，實(shí)質(zhì)就是將在相應(yīng)A/D通道讀到的監(jiān)測(cè)信號(hào)的模擬量的實(shí)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(shí)際值遠(yuǎn)離極限值，則表明軋鋼生產(chǎn)設(shè)備對(duì)應(yīng)的受監(jiān)控部位處于正常狀態(tài)，如果實(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)開關(guān)量模塊上的輸出位，或者從PLC的通訊口主動(dòng)發(fā)起通訊，從而輸出故障診斷的結(jié)果，并據(jù)此實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)器中斷;

    （3）高速計(jì)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(duì)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(hào)作為PLC的輸入中斷源，一旦出現(xiàn)故障信號(hào)，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(duì)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(shí)，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(shí)，PLC的主程序仍處于運(yùn)行狀態(tài)。因此，要根據(jù)故障對(duì)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(duì)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(cè)信號(hào)、控制指令和專家知識(shí)的接收工作。處理模塊要求能自動(dòng)實(shí)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(shí)的整理和表達(dá)由領(lǐng)域?qū)＜液拖到y(tǒng)專家協(xié)作完成。控制模塊是故障診斷系統(tǒng)的核心，它根據(jù)控制指令，利用專家知識(shí)，完成從故障特征到故障原因的識(shí)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(bào)警裝置和人機(jī)界面，給出故障定位、預(yù)報(bào)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(shí)現(xiàn)信息源從輸入模塊到輸出模塊的全自動(dòng)流向，減少人在其中的干預(yù)作用，是軋鋼生產(chǎn)設(shè)備對(duì)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(shí)現(xiàn)故障診斷過程的自動(dòng)化。