自控與監(jiān)測 Autocont rol& Monitoring運行與應(yīng)用GM基于PLC的組態(tài)軟件在空分中的應(yīng)用無錫華潤微電子有限公司動力系統(tǒng)工程公司(江蘇214061)查衛(wèi)新【摘要】介紹了GE9030PLC的控制結(jié)構(gòu)和組態(tài)軟件在空氣分離裝置中的運用。【關(guān)鍵詞】PLC組態(tài)軟件分布式空分、前言氣中各組分沸點不同,先使之液化再進(jìn)行精餾,從而獲隨著工業(yè)自動化程度的日益提高,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)的使用越來越普遍,PLC使用簡單方便,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(xiàn)場環(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(tǒng)中,常常選用PLC作為控制設(shè)備,用于數(shù)等,凈化后的空氣進(jìn)入分餾塔,通過主換熱器及液化器據(jù)采集和控制,而在系統(tǒng)上位機上利用組態(tài)軟件來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(shù)的顯示,實現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控和管理等功餾塔底部,經(jīng)過精餾分離為產(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(tǒng)就是采用液空經(jīng)過冷后節(jié)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(tǒng)概況液空蒸發(fā)為廢氣。廢氣經(jīng)過冷器、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(shè)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“““長“““長““時間機泵風(fēng)機工礦類大機組密封件合計年,月11月用件用件/萬幾26.6364.l熱電廠200452.5436.9816.1481.3863.14319.32六、結(jié)束語正在全世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展起來,只有把握住時代的脈維修機制的改變,使先期主動維修克服了“維修過搏,緊跟上時代的步伐,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(xiàn)了“適時”、“適發(fā)展。監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,加強了設(shè)備的管理,在故障的度”的維修,給企業(yè)更大的經(jīng)濟與社會效益。國外知名處理過程中,誤報和漏報的可能性大大減少,保證了主企業(yè)如3M及杜邦等在實施健康維修后,維修費用平均導(dǎo)生產(chǎn)的關(guān)鍵大機組設(shè)備的穩(wěn)定運行,提高了轉(zhuǎn)動設(shè)備減少50%-70%。而我廠每次大型關(guān)鍵設(shè)備的費用約的管理水平,確保了經(jīng)濟奮斗目標(biāo)的實現(xiàn)。幾千萬元,能充分發(fā)揮狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),實現(xiàn)健康維參考文獻(xiàn)修,節(jié)約的設(shè)備維修費用是非常可觀的隨著技術(shù)的發(fā)展,監(jiān)測手段的增多,監(jiān)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(jiān)測技術(shù),集中優(yōu)勢,互相補充的特點,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(yīng)用自控與監(jiān) autocontrol& Monitoring器、主換熱器復(fù)熱至常溫,送至用戶。訊,實現(xiàn)對空分系統(tǒng)的實時監(jiān)控2.自動控制(3)該控制系統(tǒng)以后能夠很方便的與其他計算機網(wǎng)自動控制系統(tǒng)采用美國 GE-Fanu公司的9030PLC絡(luò)聯(lián)接,上位機通過以太網(wǎng)能與工廠管理網(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Wb服務(wù)器功能,實現(xiàn)plicity HM人機界軟件和高性能的上位機建成系統(tǒng)的操與工廠遠(yuǎn)程調(diào)度的通信作站。該自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對空分裝置的空氣壓縮機系四、控制站和操作機統(tǒng)、預(yù)冷系統(tǒng)、分餾塔系統(tǒng)、透平膨脹機系統(tǒng)、純化系1.控制站統(tǒng)等工藝過程的監(jiān)視和控制。本套自動控制系統(tǒng)硬件網(wǎng)PLC控制站由兩套90-30PLC控制器和3個Ver絡(luò)配置如下圖:saMax I/O模塊組組成,每個控制器和L/O模塊組通過條自己的 Genius網(wǎng)絡(luò)和L/O模塊組通信,當(dāng)主控制器操作站1操作站2出現(xiàn)故障時,備用的控制器立即自動投入控制,不會影打印機響對L/O模塊組的控制,仍能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存Ethernet儲、模擬控制、順序控制等功能?？刂破鳌…mGE-Fanuc90-30PLC特點:該PLC結(jié)構(gòu)小,配置靈活,提供了開放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提供多種網(wǎng)絡(luò)接口和先進(jìn)的編程特性。內(nèi)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,便于定位故障時間和目標(biāo)以排除故障。來/去現(xiàn)場的信號VersaMax l/O模塊的特點:該系統(tǒng)的產(chǎn)品為模塊化和圖1來/去現(xiàn)場的信號可擴展結(jié)構(gòu),是現(xiàn)代開放式控制系統(tǒng)最佳的解決方案。LO該自動控制系統(tǒng)的控制站和操作站一個以太網(wǎng),支模塊和通信模塊都可帶電插拔,自動配置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,無機架的緊湊結(jié)構(gòu),模塊安裝方便,可靈活器和三個Ⅴ ersa Max L/O模塊組及兩個操作站組成?？氐厮交虼怪卑惭b在vO底座上,LO底座安裝在DN導(dǎo)制站的φ0-30系統(tǒng)采用機架式結(jié)構(gòu),JO模塊組釆用具軌上,無電纜連接,VO模塊裝卸時無須變動現(xiàn)場接線,有緊湊和開放式結(jié)構(gòu)的 Versa Max I/O系統(tǒng)?？刂普就ㄒ讛U展,系統(tǒng)具有高可靠性和連續(xù)性,先進(jìn)的故障診斷,過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(fù)總線方式連接,從而實現(xiàn)對LO模塊點的采集和控制。的電子短路過載保護,拔掉模塊的狀態(tài)可預(yù)先設(shè)定,開放系統(tǒng)的所有控制站、操作站將通過以太網(wǎng)連接,控制站的結(jié)構(gòu),支持多種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議( Modbus、RTU、 Profibus中配置具有10Mbis雙絞線以太網(wǎng)接口的主處理器 Genius總線、 Ethernet等)IC693CPU364模塊,操作站上位機配置10/100Mbt/s2.操作站自適應(yīng)以太網(wǎng)卡,來共同實現(xiàn)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(jié)構(gòu)indows nt操作系統(tǒng),安裝 Cimplicity HM組態(tài)軟件。整個控制系統(tǒng)分為兩層網(wǎng)絡(luò)兩個操作站都通過配置的以太網(wǎng)卡連接在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上,(1)最底層使用GE的 Genius總線,實現(xiàn)90-30兩臺上位機均可以通過網(wǎng)絡(luò)獲取網(wǎng)絡(luò)上所有PLC的數(shù)PLC控制器對LO模塊組控制。據(jù),實現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)控(2)上層90-30PLC控制器通過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(tǒng),一套安與上位機聯(lián)接,操作站的通過以太網(wǎng)卡與相應(yīng)的PLC通裝 Cimplicity HI300點監(jiān)控軟件開發(fā)版,另一臺安裝562006年第11期cM通用機自構(gòu)與監(jiān)Mm運行與應(yīng)用GMCimplicity HM1300點運行版軟件,正常工作時兩臺上位套300點開發(fā)版支持工藝的開發(fā)的需要,另一套300機可以同步操作,可以進(jìn)行監(jiān)控畫面的組態(tài)、數(shù)據(jù)點的點版用于中控室對空氣分離裝置進(jìn)行實時控制,Ver建立功能,并始終保持?jǐn)?shù)據(jù)同步,當(dāng)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),它將自動被切除,由另一臺執(zhí)行(1) Cimplicity HMI是基于 Windows平臺的組態(tài)軟所有的功能,當(dāng)故障的上位機恢復(fù)后,可以自動切回執(zhí)件。內(nèi)部采用多線程技術(shù),從而能完成復(fù)雜的任務(wù)。軟行控制。兩臺上位機通過以太網(wǎng)直接從PLC讀取各類數(shù)件的結(jié)構(gòu)采用面向Web級的設(shè)計,為Cien/ Server結(jié)據(jù),從而實現(xiàn)對工藝過程的狀態(tài)監(jiān)控和報警、趨勢的顯構(gòu)。示功能?？梢詫崟r數(shù)據(jù)錄入 ACCESS數(shù)據(jù)庫,形成通(2) Cimplicity HMI的界面編輯功能十分強大,支用的數(shù)據(jù)庫格式,實現(xiàn)整個裝置數(shù)據(jù)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。編制各類報表,繪制歷史趨勢(3) Cimplicity HMI與 SQL Server結(jié)合,能完成數(shù)據(jù)、設(shè)置一臺打印機,連接其中的一臺上位機,通過以太報警和事件的自動登錄和日常的數(shù)據(jù)庫維護。通過ODBC網(wǎng)共享打印機,用于數(shù)據(jù)、報警、報表、趨勢的打印。與數(shù)據(jù)庫連接,提供與SQL數(shù)據(jù)庫操作的接口命令。以后當(dāng)公司需要遠(yuǎn)程監(jiān)控時,其中作為主服務(wù)器的(4)可以通過給不同用戶分配不同的角色和資源來上位機,可以同時作為Web服務(wù)器,用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)完成系統(tǒng)的安全授權(quán)。控,通過公司局域網(wǎng)絡(luò)(以太網(wǎng)或電話線)可以把現(xiàn)場(5)界面設(shè)計針對本生產(chǎn)線工段多、生產(chǎn)工藝復(fù)的設(shè)備狀態(tài)、報警、流程圖等HMI畫面?zhèn)魉偷綇S調(diào)度、雜、監(jiān)控變量多等特點,為避免用戶在監(jiān)控時頻繁切換公司調(diào)度或網(wǎng)絡(luò)上的任何一臺終端上,在遠(yuǎn)程客戶端可窗口和監(jiān)視方便,采用 Frame Container將各工段的實時以通過IE瀏覽到以上內(nèi)容。界面、實時曲線、歷史曲線、報警信息和數(shù)據(jù)查詢打印五、軟件報表等界面置于一個 Frame Container中。在相應(yīng)的屬性1.系統(tǒng)操作系統(tǒng)頁標(biāo)簽的 Mouse Up事件的響應(yīng)腳本中采用 Microsoft Windows2000NT(6)設(shè)備點的定義 Cimplicity的設(shè)備點用來完成L2.PLC編程軟件0功能。0點的實現(xiàn)是所有組態(tài)軟件的技術(shù)核心,也GE9030PLC編程、實時監(jiān)控和系統(tǒng)診斷維護軟是組態(tài)軟件的一個重要部分。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:現(xiàn)場報警和Versapro編程軟件的主要功能為;通信報警。現(xiàn)場報警,即從PLC采集到的報警點。通信(1)具有梯形圖、順序功能圖和指令語句多種編程報警,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 Alarm Sound Manager這樣在報警發(fā)(2)圖形式硬件組態(tài)畫面,離線開發(fā)梯形圖程序,生時,將會有不同的報警聲音。在線編輯、監(jiān)控和修改初始值,可以使用變量名引用(8)數(shù)據(jù)庫本系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫是 SQL Server.0點;支持浮點運算、PID功能、子程序中斷。通過數(shù)據(jù)源與 Cimplicity相連。(3)4個等級密碼程序保護,子程序加密。(9)用戶授權(quán)為了便于管理和系統(tǒng)安全,用戶權(quán)(4)在磁盤上自動存儲程序,可打印程序和配置、限為兩級進(jìn)行授權(quán):管理員和操作員。對管理員授予所變量交叉引用表有權(quán)限。對操作員,通過分配不同的角色( roles)和資(5)通過串行SNP協(xié)議或以太網(wǎng)協(xié)議與PLC設(shè)備源( Resource),使這類用戶只具有瀏覽各個界面、打印通訊,下載程序、在線監(jiān)控內(nèi)存狀態(tài),強制O狀態(tài),報表、處理報警的權(quán)限,而沒有對工程進(jìn)行重新配置、設(shè)置CPU實時時鐘。調(diào)整控制參數(shù)、停止系統(tǒng)運行等高級權(quán)限。(6)強大的診斷功能,提供PLC和LO兩個故障(10)打印報表。 Cimplicity HM有很強的打印功能。表,清晰地指出故障時間、部位和內(nèi)容六、系統(tǒng)功能3.操作站監(jiān)控軟件(1)流程圖的動態(tài)顯示功能利用豐富的繪圖工具釆用 Cimplicity HMI開發(fā)版和運行版各一套,其中和控件庫及對象連接功能,很容易完成工藝過程各種流cM通用顏藏一2006年第期M起打與應(yīng)用一叫需自控與監(jiān)測 Autocontrol& Monitoring程圖畫面的組態(tài)。通過動態(tài)連接和圖形對象屬性組態(tài),ODBC接口作數(shù)據(jù)登錄。報警、事件和數(shù)據(jù)點均可以登可以把流程圖與PLC設(shè)備點連接起來,在運行狀態(tài)下,錄到 Microsoft access數(shù)據(jù)庫文件中或其他數(shù)據(jù)庫中?？蓪崿F(xiàn)流程的動態(tài)顯示(如顏色變化、動態(tài)填充、數(shù)據(jù)動以利用符合ODBC標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序(如Excl)檢索這態(tài)顯示等)。工藝生產(chǎn)過程狀態(tài)以流程圖的方式顯示,些數(shù)據(jù),產(chǎn)生報表。中控室的上位機進(jìn)行數(shù)據(jù)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。流程圖上有實時過程動態(tài)參數(shù)顯(7)班、日、月、年報表的產(chǎn)生利用上述數(shù)據(jù)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時顯以產(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,并可以自動進(jìn)行文件存入磁盤。工程量轉(zhuǎn)換。(8)豐富的圖表和曲線各種壓力、溫度過程變化(3)報警顯示所有開關(guān)量點和模擬量點均可以被曲線、精餾塔純氧塔液位變化過程曲線、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(shù)氣計量累計曲線、事故報警總表等,分日、月時段并銜據(jù)庫中,用于記錄和打印。具有內(nèi)置的報警圖例,只需接,以月為單位存人磁盤要進(jìn)行簡單的組態(tài)來滿足現(xiàn)場的要求?？山M態(tài)多幅報警七、結(jié)束語畫面,報警可以根據(jù)等級被分類、分組顯示在不同的報空氣分離PLC系統(tǒng)采用成熟和先進(jìn)的控制技術(shù),具警畫面中。報警可以具有聲音、閃爍、顏色指示和確定有豐富和開放式的網(wǎng)絡(luò)接口,編程軟件包和監(jiān)控軟件包等功能技術(shù)成熟、使用方便;系統(tǒng)各硬件的設(shè)計符合國際標(biāo)(4)趨勢圖實時趨勢和歷史曲線可以在同一張圖準(zhǔn),經(jīng)過一段時間的運行,整個系統(tǒng)運行平穩(wěn),安全可表上,同一張圖表上可以有來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù),每靠,生產(chǎn)參數(shù)實時采集、生產(chǎn)異常及時報警,消除了安個圖表的曲線不受限制,在運行時可以動態(tài)改變趨勢和全隱患,PLC系統(tǒng)控制精度高,確保了空氣分離裝置高增加趨勢曲線效經(jīng)濟運行。(5)設(shè)定值更改操作方便可以通過鍵盤或鼠標(biāo)方便地在上位機上進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備控制和設(shè)定值更改操作。參考文獻(xiàn)并可對設(shè)定功能增加權(quán)限保護,設(shè)立用戶操作口令,防止誤操作。并只允許具有設(shè)定值修改權(quán)限的操作員進(jìn)行[]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)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(shù)據(jù)處理和存儲采用 Cimplicity HMI標(biāo)準(zhǔn)的“““““““(上接第46頁)柱塞卡死引發(fā)故障。當(dāng)柱塞與柱塞缸出現(xiàn)銹垢,并最終將柱塞與柱塞缸、結(jié)論卡在一起時,肯定會使活塞桿停止運動、增壓泵的增壓至此,原因已查清,將泵體內(nèi)部部件清理干凈后功能失效。的確是銹垢導(dǎo)致了這次故障的發(fā)生。另外彈原樣裝回,增壓泵就能恢復(fù)工作。開始時的維修,雖然簧應(yīng)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題,不能杜絕此類故障的再次發(fā)生。由之間,直接造成了增壓泵的停機。泵體內(nèi)其他部分如活此也看出維修第一現(xiàn)場的重要性:如果當(dāng)時親眼所見或塞的材質(zhì)為鋁,活塞桿材質(zhì)為不銹鋼,泵體的材質(zhì)為鋁自己動手拆檢,應(yīng)能在第一時間發(fā)現(xiàn)問題的癥結(jié)所在合金,唯獨在彈簧材質(zhì)選用上未作慎重對待,導(dǎo)致壓縮不會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