西气东输SCADA系统 维护手册.doc

西气东输管道工程SCADA系统维护手册 目 录第一部分 软件部分一、编程11、新建项目12硬件配置13DFB编译34程序编制75保存工程12二、联机下载12三在线监控13四、程序说明17第二部分 硬件部分一、PLC系统配置图21二、模板说明211、CPU模板（140 CPU 434 12A）212、电源模板（140 CPS 124 20）243、远程I/O（RIO）模板（140 CRP 932 00）264、热备模板（140 CHS 110 00）285、I/O模板296、计数器模板140 EHC 105 00317、Prolinx HART模块4201-DFNT-MNET32三、硬件安装与连接331、底板选择332、安装Quantum模板343、设备间电缆连接及制作3642 中油龙慧自动化工程有限公司 第一部分 软件部分一、编程1、新建项目1） 启动Concept 点击“开始程序CONCEPT V2.6 XL ENCONCEPT”运行Concept V2.6软件;2） 然后点击“FileNew project”建立工程。2硬件配置系统配置至关重要，它对所有的操作控制方式都有影响。为得到有效的硬件配置，必须要定义PLC类型、所需要的存储器及确定输入输出的地址范围、I/O映象（I/O map）等基本配置信息。主菜单configure含有菜单命令，用于在配置过程中的需要和选项输入。1） 点击“ProjectConfigurator”菜单，将弹出如下窗口：2） 双击上图“PLC Configuration”窗口中“PLC Selection”栏选择所使用的CPU类型140 CPU 434 12A及相应的配置；3） 选取CPU类型后“PLC Configuration”窗口中出现右边内容： 点击“ConfigurationI/O map”菜单，弹出I/O map窗口进行模板配置：4） 点击I/O map窗口中“Edit”，根据实际I/O中模板所在的位置及型号，在“Local Quanttum Drop”中选择相应的模板，并分配地址。除上述外，可根据需要配置Hot Standby、Ethernet I/O Scanner、Modbus port Setting.3DFB编译1) 启动Concept-DFB 点击“开始程序CONCEPT V2.6 XL ENCONCEPT DFB”运行Concept DFB. 然后点击“FileNew DFB”建立项目,为新建DFB命名如TEST1。2) 点击“FileNew section”菜单,将弹出New Section窗口；选择Editor type为FBD或ST或IL或LD,命名Section name为“aaa”.重复操作可建立多个不同名称的section. 3) 定义变量 点击“ProjectVariable declaration”菜单,将弹出Variable editor窗口;在该窗口中选取不同的选项可分别定义中间变量variables、常量constants、输入量inputs、输出量outputs.在variable name、data type栏中分别输入变量名和变量类型。输入量inputs、输出量outputs定义时需输入变量在所定义DFB功能块的边角位置，用数字123,以确定DFB的外形结构。如图中TEST1、XV_OUTRE的变量位置即按定义的位置排列。位置序号4) 打开DFB程序编译窗口 点击“Fileopen section”菜单弹出open section窗口，选取要打开的section进行DFB程序编译。5) DFB编辑 在DFB程序编译窗口中，鼠标点击按钮，弹出FFB选项对话框“FFBs form Library IEC”。根据DFB程序 逻辑的需要选择适合的EFB或DFB。在选择时只需用鼠标左键点击所需的选项，然后将鼠标移动到程序编译窗口左键点击，即可 边角序号 将所选的EFB或DFB移植到程序中。如程序中选择OR_BOOL功能 块，编辑时只需鼠标左键双击功能块的边角。其中左边1、2为输入INPUT，右边1为输出OUTPUT。如双击右边角1则弹出对话框ConnectFFB. 若已定义变量，则只需在Name框中直接输入变量名或鼠标点击“lookup”按钮从变量表中查找。若使用立即数 只需在Name框中直接输入立即数。如未定义变量，则需首先定义变量，鼠标点击“Variable declaration”按钮，弹出“Variable Editor”对话框。参照上述定义变量的方法定义。对两个功能块之间的输出/输入连接，可用变量名连接，也可直接用直线连接Link Creation mode。 使用Link Creation mode直线连接方式时，鼠标点击工具栏中的按钮，并将鼠标移动到功能块的边角处，当鼠标变为如下图所示的时，单击鼠标左键；再移动鼠标到要连接的功能块边角上，当鼠标再次变为时单击鼠标左键,程序自动将两个功能块的边角连接，并进行编译。 6)保存DFB保存新建DFB，点击“FileSave as”菜单,为新建DFB命名并保存。打开已存在的DFB，修改后保存，点击“FileSave”。4程序编制1） 启动Concept V2.6软件,启动工程，点击“FileNew section”菜单,将弹出New Program Section窗口；用户可以根据程序特点，选择不同的编程语言（如FBD、CFC、LD、ST、IL、984LL等），并为每一个Section指定一个互不相同的名字。且在同一程序中，可以同时使用多种编程语言。本工程采用FBD编程。 2） 可将程序分成几部分放在不同的程序段Section中进行编译。如在本工程中的：满足自动启站条件、正常自动启停站、自动收发球逻辑、过滤分离器自动切换逻辑、流量计自动切换逻辑、调压设备自动切换逻辑、PID控制逻辑、阀门控制逻辑、模拟量维护等即可分别建立程序段Section，这样可使程序清晰便于程序的编译和维护。如建立如右图Project Browser所示Section。3） 打开程序编译窗口 点击“Fileopen section”菜单弹出open section窗口，选取要打开的section进行程序编译。4） 程序编译 在程序编译窗口中，鼠标点击按钮，弹出FFB选项对话框“FFBs form Library IEC”。根据程序逻辑的需要选择适合的EFB或DFB。在选择时只需用鼠标左键点击所需的选项，然后将鼠标移动到程序编译窗口左键点击，即可将所选的EFB或DFB移植到程序中。5） 如程序中选择AND_BOOL功能块，编辑时只需鼠标左键双击功能块的边角。其中左边1、2为输入INPUT，右边3为输出OUTPUT。如双击边角1则弹出对话框ConnectFFB. 立即数名定义变量直接地址变量名a. 使用变量名 如未定义变量，则需首先定义变量，鼠标点击“Variable declaration”按钮，弹出“Variable Editor”对话框。在“Variable Name”中填入变量名，“Data Type”中选择变量类型，“Address”中填入变量对应的地址，点击OK完成变量定义。若已定义变量，则只需在Name框中直接输入变量名或 鼠标点击“lookup”按钮从变量表中查找。b. 使用立即数 只需在Name框中直接输入立即数。c. 使用直接地址 只需在Name框中直接输入地址。输入变量或立即数或直接地址，点击OK即完成功能块变量的输入。其他功能快的编辑与此相同。立即数变量名gmin直接地址6） 对两个功能块之间的输出/输入连接，可用变量名或直接地址连接，也可直接用直线连接Link Creation mode。 使用Link Creation mode直线连接方式时，鼠标点击工具栏中的按钮，并将鼠标移动到功能块的边角处，当鼠标变为如下图所示的时，单击鼠标左键； 再移动鼠标到要连接的功能块边角上，当鼠标再次变为时单击鼠标左键,程序自动将两个功能块的边角连接，并进行编译。7） 程序编译完成后，点击“ProjectAnalyze program”菜单, Analyze program分析程序，根据分析结果messages查找程序中的错误，修改。直至程序无误。5保存工程保存新建工程，点击“FileSave project as”菜单,为工程命名并保存。打开已存在的工程，修改后保存，点击“FileSave project”。二、联机下载1） 点击 “OnlineConnect”菜单，将出现如下窗口：a) protocol type选择TCP/IP；b) IP address输入需要连接的PLC节点地址。c) Access Level可根据实际使用需要任选一项，下载程序是选择Change Configuration；完成上述选项，点击OK连接.2) 点击 “OnlineDonwload”菜单，将出现如下窗口： 选择需要下载的内容,如图中选择configuration、IEC program section ,然后再点击“Download”按钮，在下载过程中出现如下对话框，点击“是”继续下载至完成。三在线监控1点击 “OnlineConnect”菜单，进入在线连接状态后点击“OnlineAnimate Selected”，可以查看整个PLC程序的实时运行情况，实施在线监视。2进入在线连接状态，点击 “Online Online control panle”菜单，进入Online control panle在线控制面板，可对控制器进行stop controller、start controller、set clock、set PLC password等操作。3进入在线连接状态，点击 “OnlineController status”菜单，进入Read Controller status table面板，在线监视电池Battery、内存保护开关memory protect、交流电源AC power等的状态。点击按钮继续监视其他参数，如:远程IO模板状态Distributed I/O module health、 通讯状态(同轴电缆A、B网)Global communication status. 4进入在线连接状态，打开程序section，点击按钮或点击 “OnlineAnimate Booleans”菜单，可监视程序中的离散I/O状态。其中功能块的离散量I/O边角颜色会因状态的不同而显示不同的颜色； 红色-状态为“OFF”； 绿色-状态为“ON”；5. 进入在线连接状态，点击 “OnlineReference Data Editor”菜单，弹出如下图窗口，在窗口中的variable name栏输入已定义过的变量或在Address栏输入直接地址，然后点击按钮或点击 “OnlineAnimate”菜单，在Value栏中即可显示各变量的状态。若要监视的变量较多且为连续地址，则可以通过菜单命令直接插入地址，方法：点击“templates/Insert addresses”菜单，弹出窗口“Insert addresses”,在窗口中输入要监视的变量起始地址、数量及变量类型，点击OK即自动插入相应数量的变量并显示变量状态。四、程序说明 1该工程控制系统采用三种控制方式：手动控制、自动控制、调控中心远程控制； 站场实际控制状态设有三种：站自动、站半自动和站手动，分别表示不同的控制方式和内容。a) 站自动连锁控制 系统自动进入连锁控制“自动”方式，PLC自动连锁程序有效。在此控制方式下，所有在远程设置为“手动”方式的设备，自动转为“自动”方式。b) 站半自动连锁控制 站控PLC自动连锁部分有效。c) 站手动控制站控PLC自动连锁程序无效，本地操作能通过站控MMI对任何工艺设备进行远程手动操作。 站手动/自动状态选择，由站控操作员通过PLC机柜内的“手动/自动”切换开关位置决定。2该工程PLC程序主要包含自动启站条件、正常自动启停站、自动收发球逻辑、过滤分离器自动切换逻辑、流量计自动切换逻辑、流量计比对流程自动切换逻辑、调压设备自动切换逻辑、PID控制逻辑、阀门控制逻辑、模拟量维护等程序段（Section）。上述逻辑的流程操作在其它章节有更详细的介绍，本章只介绍电动阀的控制。VALVE CONTROL (电动阀的控制)(1)手/自动操作方式切换电动阀手/自动状态的选择由站控操作员通过PLC机柜内的自动/手动硬开关SW_C001的位置决定。程序中由AUTO_MAN DBF功能块实现。手/自动硬开关切换至“自动”位置时，所有电动阀自动进入全自动工作状态，其硬开关“自动”位置在程序中为上升沿触发；手/自动硬开关切换至“手动”位置时，所有电动阀自动进入手动工作状态，其硬开关“手动”位置在程序中为保持开关；全自动工作状态下，操作员可以通过MMI手/自切换命令切换电动阀的手/自动状态，MMI设置为“手动”方式时，电动阀退出自动连锁控制，进入半自动控制方式，MMI设置为“自动”方式时，电动阀恢复自动连锁控制，进入全自动控制方式；站场关闭后，所有电动阀自动连锁控制将被屏蔽。(2)开/关阀控制电动阀处于自动状态时，PLC自动连锁“开/关”命令有效，不允许操作员通过MMI开/关阀控制；电动阀处于手动状态时，PLC自动连锁“开/关”命令无效，允许操作员通过MMI开/关阀控制。(3)电动阀控制逻辑（功能块）阀门开/关具备的条件：l 阀门执行器位于“远程”状态，“XUS = 1”；l 阀门未处于全开/全关状态，“ZSH/ZSL= 0”；l 阀门无故障报警信号；停阀条件（运行中停止）阀门“停止”运行命令，实际为中断阀门的开或关命令。l 手动控制状态：阀门执行器位于“远程”状态，操作员可通过MMI 发出停阀命令STOP；l 自动控制状态：阀门执行器位于“就地”状态或阀门执行器位于 “远程”状态但阀门操作超时报警“DA = 1”时，都将自动停止开关阀操作。（4）PID控制(PID调节)调节阀操作方式不受站手/自动控制状态影响，只与其本身的控制方式有关。调节阀的手/自动控制方式通过MAN命令切换。自动状态下，PLC自动进行PID控制操作，阀位自动跟踪PID1功能块输出值Y。手动状态下，中断PLC自动PID控制操作，阀位跟踪手动调节阀位值。第二部分 硬件部分 PLC系统是自控系统的控制核心。该系统为双机热备远程I/O（RIO）系统，处理器采用MODICON公司最新的586 控制器140 CPU 434 12A；通过远程I/O（RIO）处理器模板140 CRP 932 00完成CPU与各RIO分站模板140 CRA 932 00之间的双向数据传输，RIO处理器模板与RIO适配器模板之间采用同轴电缆网络互相相连。一、PLC系统配置图 二、模板说明1、CPU模板（140 CPU 434 12A）Quantum CPU 是位于Quantum本地I/O底板上的一个CPU模板。CPU是一种数字化的电子操作系统，它使用用户保存在可编程储存器中的指令进行操作。这些指令用于实现一些特定的功能，诸如逻辑、过程顺序控制、时序、耦合、算术运算等，通过数字量和模拟量输出对不同类型的设备装置和过程进行控制。Quantum CPU还作为通讯总线的主控，控制Quantum系统的本地、远程和分布式I/O。 1.1 钥匙开关 当控制器处于工作状态时，该钥匙开关用来保护储存器不发生编程变化。运行时，钥匙开关应处于启动START位置。 1.2 前面板开关（滑动开关）在CPU 的前面板上设有两个3位滑动开关左边的开关是用来保护存储器的。右边的开关用来选择设定Modbus（RS-232）端口的通讯参数。 有3种选择方案： ASCII 通讯端口参数 软件通讯端口参数波特率19200120096006007200300480015003600134.52400110200075180050奇偶校验7/8数据位1/2停止位允许/禁止 奇/偶设备地址1247波特率2400奇偶校验偶数据位7停止位1设备地址后面板开关设置 RTU通讯端口参数波特率9600奇偶校验偶数据位8停止位1设备地址后面板开关设置运行时，前面板开关应分别处于mem prt、ASCII位置。1.3后面板开关CPU的后面板上设有2个旋转开关，用于设置Modbus Plus节点和Modbus端口地址。SW1设置地址高位（十位），SW2设置地址底位（个位）。地址范围为164。本站CPU地址设为01（SW1=0，SW2=1）。1.4 CPU指示灯及描述1.5 Modbus连接器引脚Quantum 140 CPU 434 12A设有两个9线RS-232C连接器，它支持Modicon的Modbus通讯协议。下面给出9线和25线引脚的Modbus端口引脚接线图。2、电源模板（140 CPS 124 20）Quantum的电源模板用于向插在底板上的包括Quantum CPU、接口和Quantum I/O等模板在内的所有模板供电。取决于系统的配置，电源有以下可选模式： 独立电源对于3A或8A配置，它不要求容错或冗余性能 独立可累加电源对于消耗大于一个电源额定电流的配置，两个可累加电源可安装在同一底板上。 冗余电源对不可中断系统操作所需要的电源。为得到冗余性能要求有两个冗余电源。 PLC控制系统的本地I/O、远程I/O机架均采用AC冗余电源140 CPS 124 20（115/230V AC，1.2/0.7A）。2.1 电源模板指示灯及描述2.2接线图3、远程I/O（RIO）模板（140 CRP 932 00）3.1 RIO处理器（Head）模板140 CRP 932 00RIO处理器安装于用作系统控制的CPU模板的同一底板内，该模板用于在CPU与安装于其它机架的RIO适配器模板之间双向传送数据。RIO处理器模板和一个或多个与RIO适配器模板之间采用双同轴电缆网络互相相连。3.1.1 RIO处理器模板指示灯及描述注1：双机热备时，热备处理器模板所在底板上的RIO处理器模 板Com Act指示灯应不停闪烁；注2：仅限于双缆情况下。3.2 RIO适配器（Drop）模板140 CRA 932 00RIO适配器模板作用是通过同轴电缆网络，使安装于同一底板的I/O模板与RIO处理器模板之间进行双向数据传送。3.2.1 RIO适配器模板指示灯及描述注：仅限于双缆情况下。3.2.2背板开关RIO的后面板上设有2个旋转开关，用于设置RIO站地址。SW1设置地址高位（十位），SW2设置地址底位（个位）。地址范围为132。各站各RIO分站地址分别设为02、03、04，具体站号参见PLC系统配置图。4、热备模板（140 CHS 110 00）4.1热备LED指示灯及描述4.2面板控制热备控制模板的前面板上有3个控制：1个功能钥匙开关、1个选择滑动开关和一个更新按钮。4.2.1钥匙开关和更新按钮钥匙开关有3个位置： off line热备控制器离线； Xfer当热备控制器上的钥匙开关放在此位置时，热备CPU准备好从主CPU接收一个完整的程序更新。更新通过按程序更新按钮来初始化。如果将主控制器上的钥匙转向Xfer，系统将忽略。 Run启动热备控制。4.2.2 A/B标志滑动开关该滑动开关用于选择控制器是A或B状态。在每一对热备模板上的滑动开关必须互不相同。否则，双机热备将无法运行。 5、I/O模板Quantum I/O模板是电器信号转换器，它将送至和来自现场装置的信号，如限位开关、接近开关、温度传感器、电磁阀、阀执行器等信号转换成CPU能够处理的信号电平和格式。所有与总线相连的I/O模板都经过光电隔离，确保安全和无故障操作。所有I/O模板都是软件可配置的。5.1 Quantum I/O模板LED指示灯及描述5.1.1 8点或16点I/O模板LED指示灯及描述本工程使用的模拟量模板包括模拟量输入140 AVI 030 00、模拟量输出140 ACO 020 00两种。5.1.2 32点I/O模板LED指示灯及描述包括140 DDI 841 00、140 DDO 843 00两类模板。6、计数器模板140 EHC 105 00140 EHC 105 00高速计数器模板是具有5个计数器输入、8个数字量输入和8个数字量输出、100KHZ的计数器模块。高速计数模块是用于接近传感器和电磁传感器的离散量计数器。140 EHC 105 00高速计数器模板的面板设置有LED显示区，接线端子等。140 EHC 105 00高速计数器模板是软件可配置的。Quantum I/O模板LED指示灯及描述7、Prolinx HART模块4201-DFNT-MNETProlinx HART Master 4201-DFNT-MNET（C型）是支持Hart协议的通讯模块，支持能够提供数字或模拟量信号的有源设备。4201-DFNT-MNET（C型）四个通道，其每个通道最多可支持15个有源设备。其外形和面板如图所示。 三、硬件安装与连接 1、底板选择底