应用PLC控制网络实现空压站无人值守 PPT课件

1 应用背景在冶金 化工 电力 制药等许多大型工程中 空压站建设是一项重要的辅佐工程 空压站的主设备为空气压缩机 空气干燥器 配套过滤器 储气罐 连接管道和阀门等组成一供气系统 大型空压站通常拥有多套设备 以保证不同负荷的需求 确保合格的供气品质 满足稳定的气源压力 供气流量的自动调节等是空压站自动化的基本任务 随着自动化水平的不断提高 建设无人值守空压站的要求已是一个发展趋势 4 6 2020 1 本案例应用于上海宝钢上钢一厂连铸连轧 项目的大型空压站 该站有6台每分钟供气200立方的螺杆式空压机 6台200立方处理量的冷冻式干燥器 另有两台80立方处理量的吸附式干燥器 采用母管制连接方式生产压缩空气 用户要求 1 每台设备应有自动控制和联锁保护装置 并配有触摸屏供现场观察各工艺参数和设备状态 可手动 自动切换操作及紧急停机 2 现场控制室应有计算机操作站 通过建立设备网络 监控整个生产过程 3 空压房的操作站应与厂区控制中心联网 由控制中心的控制器实时 4 6 2020 2 能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了 我只能说它让你长大了 我一 远程监控 实现空压站无人值守 2 系统构成2 1 控制网络结构的确立由于控制中心选用AB的PLC构筑自控系统 并指定采用DH 网络实施远程联网 为保持一致性 空压站自控设备选用AB的小型PLC SLC 500系列可编程控制器 其带有DH 网络接口 支持DH 和DH 485网络协议 原设计推荐为单一DH 网络结构 后仔细分析了生产实际情况和各设备的特点 以及可能存在的问题 综合各方面因素后确立了分级控制网络的实施方案 1所示 其基本理由是 1 技术性考虑 单一结构网络在节点数量较大时安全性 4 6 2020 3 不够理想 因为各设备控制器均挂在同一网络上 任何一台出现通信故障都可能影响整个网络 严重时会引起网络瘫痪 无法实现远程监控 虽然本案例的设备总数并不算很多 但考虑到对无人值守的高标准要求 将设备网分为上层DH 和下层DH 485两级网络 以达到分散危险 提高网络有效性和可靠性的目的 2 经济性考虑 满足基本要求的前提下 采用低成本的微型PLC替代 干燥器设备的生产工艺相对较简单 控制点数不到10点 模拟量信号输入点数也不多 动态响应的时间常数相对较大 微型PLC 4 6 2020 4 能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了 我只能说它让你长大了 我一 Micrologix1200可以满足要求 其成本可降低一半 每套约节省2万元 总计可达15万 分级网络的特点 a 远程控制网 DH 网络 增强型数据高速公路 连接控制中心控制器与空压站主控制器0SLC 传输空压站系统的重要信息参数及各设备运行状态 并实现控制中心的远程控制操作 b 上层设备网 DH 网络 连接现场主控制器0SLC 1 6空压机子站SLC 以及作为通信控制器的7SLC 0SLC除负责与远程控制网连接外 还承担所有子站的信息集成和控 4 6 2020 5 制信号的传递 c 下层设备网 采用DH 485网络 7SLC通信控制器作为上下网的联接器集成各干燥器控制子站1 8M1200的数据信息 并传递远程控制信号 M1200和触摸屏均通过通信模块NET AIC挂接到DH 485网上 DH 网络为AB推出的工业局域网之一 它是最早为可编程序控制器提供远程编程支持的控制网络 它可以在可编程序控制器 PLC 5 PLC 3 SLC5 04 操作员界面系统 个人计算机 主计算机 数字控制设备 可编程的具有RS 232 C RS 422接口的设备之间提供点对点通信 一个DH 网络最多可以 4 6 2020 6 能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了 我只能说它让你长大了 我一 连接99个DH 链路 每个DH 链路最多可以连接64个节点 智能化设备 它采用双绞线或屏蔽同轴电缆连接 每个链路的传输速率为57 6KBps 115 2KBps和230 4KBps三种可选 传输距离可达10 000英尺 3048米 DH 网络支持从远程链路进行组态 编程以及故障查询等 DH 485是一种对信息传送有时间苛刻要求的 高速确定性的工业局域网络 主要用于车间级各种设备之间的数据传递 具有多主功能 在令牌传送协议下 网络的最大长度为1219m DH 485能够连接多达32个节点的设备 包括 4 6 2020 7 SLC500和Micrologix1200可编程控制器 操作员终端和个人计算机等 其最大传输速率可达19 2KBps 图1分级控制网络示意图2 2硬件配置现场控制室 操作站计算机PC 主控制器0SLC SLC 504 带有标准RS 232C DH 8针圆形接口 共3个网络接口 配置模拟量输入 输出模块 开关量输入 输出模块 共计128点 所有开关量输出均采用继电器隔离 0SLC控制各设备子站以外的系统测点和阀门 空压机子站 1 6SLC可编程控制器 SLC 504 分别配有包括模拟量输入在内的64点I O模块 通过DH 4 6 2020 8 能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了 我只能说它让你长大了 我一 接口连接到上层设备网 干燥器子站 1 8M1200微型可编程控制器 Micrologix1200自带24点I O 配接12点模拟量输入I O模块 通过NET AIC通信模块接入DH 485下层设备网 PV 500彩色触摸屏也由通信模块的9针插头连接到DH 485网 2 3 软件组成和程序网络连接软件RSLinx它在车间级设备与各种应用软件之间提供通讯功能 它可组态网络的通讯协议 即选择PLC控制网络的协议 如DH 485协议 DH 协议 传输波特率 驱动程序等 完成网络的初始化和令牌管理 编程软件RSLogix500可使用 4 6 2020 9 户在DH 485网或DH 网上对控制器 SLC500 Micrologix1200 进行编程 网络上的任一个工业终端可以用来对网络上的所有控制器编程 用户既可以将程序下载到有关设备中 又可以从设备上载已有的程序 调试程序 监视设备的运行 站组态软件RSView32设在现场控制室的操作站用来监视和操作整个生产过程 为控制系统提供通讯 显示及报表管理等功能 各设备控制器自成一子系统 其应用程序功能包括 信息采集 设备控制 故障报警 联锁保护 以及数据处理和通信传输 通信传输程序2所示 在本案例中 4 6 2020 10 能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了 我只能说它让你长大了 我一 从控制中心控制器经现场控制室操作站到7SLC通信控制器 均采用自上而下的方式读 写目标控制器的数据区数据 由数据传送指令完成数据通信 实现信息集成和远程控制 图2通信传输流程示意图3 难点问题和解决方法整个控制系统随同设备于2003年7月初步完成安装调试 进入试生产 2004年2月正式投产 满负荷运行 情况良好 达到设计的预期目标 期间出现过的主要问题为 1 通信故障引起远程监控失效两次 上层设备网 分析可能的原因 通信电缆使用了带屏蔽的普通信号电缆而非控制设备规 4 6 2020 11 范要求的双绞线屏蔽电缆 易受现场干扰 软件方面对通信异常未设置必要的处理程序 解决方法 将原来115 2KBps通信传输速率降低到57 6KBps 以提高数据传输的可靠性 软件方面做了相应的改动 此后未再出现过类似通信故障 2 通信传输延时 实时控制滞后 下层设备网 经分析获悉 DH 485令牌总线网络结构的模式使得7SLC通信控制器需要多个循环才能对下层网各设备控制器扫描一遍 加之网络传输速率相对较低 在传输数据量较大时 出现控制延时达7 8秒 解决方法 由于系统结构已定 4 6 2020 12 能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了 我只能说它让你长大了 我一 硬件无法改变 所以在软件方面加以改进 数据传输速率提高到上限19 2KBps 再修改软件程序 采用控制操作指令优先的策略 控制滞后的操作可得到改善 4 小结 控制系统网络化可有效实现空压站远程监控 无人值守 本案例的成功实施是一个很好的示例 分级控制网络的实施 分散了故障危险 可提高网络运行的有效性和可靠性 综合分析生产实际情况 以及全面评价控制设备的各项性能指标 有