摘要：介紹GE90-30PLC在催化主風(fēng)機(jī)組自控裝置上的應(yīng)用。系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的9030VersaMax構(gòu)架。文章對(duì)硬件構(gòu)成、組態(tài)及模擬量控制模塊進(jìn)行了詳細(xì)的論述。
關(guān)鍵詞：冗余；PLC；組態(tài)軟件

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

遼化鞍山煉油廠(chǎng)催化主風(fēng)機(jī)組（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“鞍煉機(jī)組”）選用GEFanuc公司的90-30PLC，設(shè)計(jì)上主要保證系統(tǒng)處理時(shí)間塊、安全性高及低成本。

PLC主機(jī)及I/O站組成本系統(tǒng)的基本控制層。PLC 主機(jī)采用的是5槽底版，其上的卡件分別為一塊PWR卡，一塊CPU卡，兩塊GBC卡，一塊ETH卡及一塊空卡。用戶(hù)通過(guò)編程器，使用其強(qiáng)大的內(nèi)部控制指令來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯控制。I/O站采用的是VersaMax，本套系統(tǒng)總共掛接了5組VersaMax，每組VersaMax由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口單元（NIU）及最多 8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)I/O模塊構(gòu)成。

上位控制層采用的是兩臺(tái)性能優(yōu)良的ADVANCE工控機(jī)，其主要任務(wù)是控制和管理，并通過(guò)數(shù)據(jù)通訊對(duì)PLC進(jìn)行監(jiān)視與控制，進(jìn)入PLC的信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)可在工控機(jī)上顯示。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)和組態(tài)

兩組PLC控制器互為冗余，雙機(jī)熱備軟件MaxON負(fù)責(zé)管理兩PLC之間的主、備切換以及數(shù)據(jù)的交換。正常情況下，主PLC控制器完成系統(tǒng)操作，一旦主PLC控制器失效，則備用PLC將立刻接管對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。主、備控制器的確定可以人為指定（％M1020），也可以由系統(tǒng)根據(jù)情況確定。

PLC與VersaMax進(jìn)行通訊的Genius總線(xiàn)采用冗余結(jié)構(gòu)。正常情況下，系統(tǒng)從GeniusA總線(xiàn)獲取數(shù)據(jù)，同時(shí)檢測(cè)GeniusB總線(xiàn)的狀態(tài)，一旦系統(tǒng)檢測(cè)到GeniusA總線(xiàn)故障，則會(huì)對(duì)GeniusB總線(xiàn)存取數(shù)據(jù)，從而保證了系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

GBC模塊可以自動(dòng)報(bào)警及某些PLC故障。在一個(gè)總線(xiàn)掃描周期，只有一條診斷信息發(fā)送，設(shè)備保存其余的診斷信息直到下一個(gè)可獲得的總線(xiàn)掃描周期。GBC保存其接收到的任何診斷信息，該信息被CPU自動(dòng)讀取，并在Versapro軟件的PLC故障表中顯示。

CPU的掃描既可以盡可能快的進(jìn)行也可以被分配一個(gè)恒定的時(shí)間段。不管是否使用恒定的掃描時(shí)間，CPU的掃描總是從執(zhí)行邏輯程序及變更I/O開(kāi)始，其余的時(shí)間用于通訊及后臺(tái)任務(wù)。

GE90-30系列PLC有兩種冗余方式，本套系統(tǒng)采用的是HBR冗余中的“HotStandby（熱備）”模式。

Maxon主要用于完成冗余系統(tǒng) （PLCA，PLCB）之間用戶(hù)數(shù)據(jù)范圍的定義、冗余變量的定義及冗余軟件與VersaPro之間的結(jié)合。由于Maxon1.5與 VersaPro2.02之間的版本兼容性問(wèn)題，VersaPro的組態(tài)包括PLC硬件配置的組態(tài)及邏輯組態(tài)兩部分，由編程器執(zhí)行邏輯及配置信息的下裝。

I/O系統(tǒng)的硬件配置由編程器來(lái)完成。

通過(guò)編程器可設(shè)置NIU在Genius總線(xiàn)上的地址，所掛I/O模件的類(lèi)型，每個(gè)通道的信號(hào)形式、范圍與通訊有關(guān)參數(shù)的設(shè)置等。通過(guò)專(zhuān)用接口線(xiàn)纜將編程器的COM口和每個(gè)I/O站的NIU接口連接，并將相應(yīng)組態(tài)文件下裝。

PLC硬件組態(tài)包括CPU的組態(tài)、GBC（2個(gè)）的組態(tài)及以太網(wǎng)卡的組態(tài)。

本系統(tǒng)所選用的CPU為IC693CPU364，在 CPU的組態(tài)過(guò)程中，需要注意的問(wèn)題為：（1）對(duì)于雙機(jī)熱備的控制系統(tǒng)，在CPU的組態(tài)中，主PLCCPU的ChksumWrds必須被設(shè)置為11，備 PLCCPU的ChksumWrds必須被設(shè)置為12，對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)該值為8。（2）SWEEPMODE通常設(shè)置為“NORMAL”。

本系統(tǒng)所選用的以太網(wǎng)卡為 IC693CMM321，在以太網(wǎng)卡的組態(tài)過(guò)程中需設(shè)置的內(nèi)容為：（1）IPAddress（IP地址）：用于標(biāo)識(shí)TCP/IP主機(jī)的唯一32位地址。（2）SubnetMASK（子網(wǎng)掩碼）：辨別某IP地址是在本地網(wǎng)絡(luò)還是在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。

本系統(tǒng)所選用的GBC卡為 IC693BEM331，在GBC的組態(tài)過(guò)程中，需要注意的內(nèi)容為：（1）PLCA中的兩炔GBC的SBA均為31，PLCB中的兩塊GBC的SBA均為 30。（2）對(duì)于冗余系統(tǒng)，GBC中InputDef選項(xiàng)必須為OFF，Outatatart選項(xiàng)必須為DISABLE。

本系統(tǒng)的上位控制層采用的是美國(guó)GEFanuc公司推出的能夠提供企業(yè)級(jí)解決方案的人機(jī)界面和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)督控制軟件CIMPLICITYHMI6.0。

3 軟件編程

PLC接收的現(xiàn)場(chǎng)輸入模擬信號(hào)在CPU中是以 0～32000的數(shù)值形式表示的，但是，由于各被測(cè)參數(shù)的測(cè)量范圍不同，使相同的信號(hào)輸入，代表的實(shí)際工業(yè)值卻不同，大大降低了程序的可讀性，同時(shí)給報(bào)警的測(cè)定運(yùn)算帶來(lái)不便，因此，我們對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，利用VersaPro軟件提供的乘、除運(yùn)算模塊先計(jì)算出相應(yīng)的工程單位值，再進(jìn)行數(shù)值比較，具體公式如下：

（PV＊量程/32000）=工程單位值

其中PV代表以0～32000表示的現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)值。

在VersaPro中提供了PID模塊，“鞍煉機(jī)組”工程中有10個(gè)PID控制回路。下面以“主風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油壓力控制回路—1412”為例來(lái)介紹此模塊的用法：

（1）PIDISA模塊 

PIDISA模塊從％R4201開(kāi)始到％R4240，共占用了40個(gè)％R寄存器，其中第14個(gè)即％R4214就是PID模塊的輸出“CV”。在PIDISA模塊中填上相應(yīng)的“測(cè)量值PV”、“給定值SP”、 “手/自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)量MAN”等參數(shù)地址，就構(gòu)成了一個(gè)完整的PID控制模塊。由于是在上位機(jī)HNI中用腳本來(lái)控制手動(dòng)情況下PID的輸出，所以 “UP”、“DN”參數(shù)可以只定義地址，但不使用。

（2）無(wú)擾動(dòng)切換的實(shí)現(xiàn)

在閉環(huán)控制回路中，當(dāng)進(jìn)行手/自動(dòng)切換時(shí)要求輸出無(wú)擾動(dòng)。實(shí)現(xiàn)的辦法是在手動(dòng)狀態(tài)下，“給定值SP”始終跟蹤“測(cè)量值PV”的變化，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)到自動(dòng)狀態(tài)時(shí)輸出無(wú)擾動(dòng)。