GE公司PLC介绍及在长沙饮水工程中的应用

河南省城镇供水经验交流会GE智能平台自动控制产品及解决方案,GEIntelligentPlatformsMichaelWu吴永涛SalesAccountManagerMOBail:Yongtao.wu,1.GE(通用电气有限公司)简介,发明大王爱迪生创建的公司明E是道琼斯工业指数自1896年设立以来，唯一一家至今仍在指数榜上的公司。,如果在1892年购买了GE的股票，并将股息再投资，那么当时价值100美金的股票現金的价值将超过5百万美金。,GE6大业务部门,GE基础设施油氣能源運輸系統航空水處理及工業過程處理技術能源融資服務航空融資服務,GE商务融资保險租賃（資本解決方案）房地產公司金融服務醫療融資服務,GE消費者金融抵押信用狀銷售融資個人債款汽車SME/其他,GE医疗診斷成像臨床監護系統醫療資訊技術服務生命科學,GE工业消費與工業產品設備服務塑膠安防傳感Fanuc檢測科技,NBC环球電視網路電視台娛樂環球體育運動/奧林匹克,2007年收入1790亿美元，利润227亿美元,2.GE智能平台及PLC介绍,GE工业部门之一20年前与日本FANUC公司组建合资公司,2009年8月18日与FANUC终止合资各类获奖产品，业界领先解決方案开拓业务至全球每一个個主要市场GE智能平台全球拥有20000多名员工,GE智能平台我们能为客户提供什么?,CNC:注塑成型或者金屬切割,可編程控制單元:貼標籤&傳送帶控制，批次控制,嵌入式產品:高速計算和通訊,MES:能夠獲取企業生產有關質量、譜系、追蹤&路徑等訊息，優化流程,HMI/SCADA/操作員界面:讓流程的每個階段都能形象化地為操作者顯現,GE为工业自动化系统提供完整的解决方案,Proficy自动化软件,人机界面显示终端,PAC与PLC控制器,嵌入式系统,运动控制与数控CNC系统,GE有着超前的设计理念、一直是先进技术的领导者:,GeniusI/O,90-70,以太网通讯模块,90-30,RX3i,7i,杰出的移植及通用功能,移植的原因:当您需要升级系统或某些系列、零配件停产需要升级系统时.程序的移植通过编程软件ME上的一个选项即可方便实现新开发硬件都与旧系列相对应,保护了用户的投资,节约了用户的移植时间竞争对手软硬件移植非常困难,几乎无法移植,往往需要全部换掉才能升级通讯总线支持通用工业中继、交换机及电缆或光缆，减少了客户的库存,Series9070SeriesS6HSB,PACSystemsRX7i,Series9030MaxOn,PACSystemsRX3i,FieldControl,VersaMax,PACRx3i90-30PLCVersaMaxVersaPointI/O,PACRx7i90-70PLCGeniusI/OVersaMaxIP,GE公司目前主推PAC、PLC及其I/O产品概述,PACSystemRX3i、RX7i系统：可组成单机、热备控制系统GEFanuc90-70系统：可组成单机、热备控制系统、三重化容错控制系统GEFanuc90-30系统：可组成单机、热备控制系统GEFanucVersaMax系统：可组成中小型PLC控制系统,也可组成远程I/O系统,GE智能平台目前主推控制系统,GE智能平台从事自动化产品的开发和生产已有数十年的历史。其产品在全世界已有数十万套安装业绩的PLC系统。近年来，GE在世界上率先推出PAC系统，作为新一代控制系统，PAC系统以其无以伦比的性能和先进性引导着自动化产品的发展方向！,PAC-ProgrammableAutomationController新一代控制系统,Rx3i,Rx7i,特点PAC系统为继PLC、DCS之后的新一代控制系统克服了PLC/DCS长期过于封闭化、专有化的导致其技术发展缓慢的缺点采用Windriver公司的VxWorks实时多任务操作系统，其可靠性已经得到全球大量的应用的证实，如美国火星探测器“奋进号”和“勇气号”所采有的实时操作系统即为VxWorks。开放式标准背板总线VME/PCI消除了PLC/DCS与PC机间不断扩大的技术差距CPU模块为PIII处理器，并已推出PentiumIV处理器CPU支持FBD(ME5.5)，可用于过程控制，尤其适用于混合型集散控制系统(HybridDCS)编程语言符合IEC61131-3,PACRx3i,PACRx3i控制系统,特点高性能处理器：PIII300MHz背板PCI总线速率：27MByte/s=216Mbps支持32KDI,32KDO,32KAI,32KAO10M用户编程内存10M闪存(用于程序永久存储)在CPU中支持中文变量名、中文注释下载和上装在CPU支持文档存储（ME5.5支持）支持多种编程语言:梯形图C语言（效率为梯形图的610倍,32位C语言）FBD功能块图(DCS)用户定义功能块ST结构化文本指令表符号变量编程以太网编程（易于进行远程编程和维护，例如可在北京对上海的Rx3i进行编程和修改）,PACRx3i控制系统,特点所有模块支持带电插拔支持冗余电源支持多种现场总线两条背板总线，216MPCI总线9030背板总线支持PCI总线模块和所有9030I/O模块支持Modbus主/从支持串行总线支持ProfibusDP总线主/从支持Genius总线（包括双网冗余）支持工业以太网，（包括SRTPTCP/IP、EGD、MODBUSTCP/IP)支持以太网远程I/O站支持双机热备真正的实时多任务控制系统，支持16个中断优先级,RX3i底板同时支持新的PCI总线和90-30PLC的Smart串行总线12个槽和16个槽两种基架，扩展机架有5槽和10槽两种每个槽都是通用槽(可插入PACRX3i和9030PLC的I/O模块)PCI总线比Smart串行总线快250倍,用于隔离24VDC输出电源及控制外部风扇的连接端子,减少接线的接地条,RX3i底板,Rx3i的多功能电源模块,特点同一机架可支持至4个电源模块所有电源模块支持带电热插拔，方便在线更换和维修故障电源模块LED指示，自动登录故障表,功能冗余热备电源模式提高控制系统可用性，为用户提供更加稳定的、安全的、鲁棒的控制系统，减少系统停机时间多电源供电模式在同一背板可支持更多耗电量大的模块，如通讯模块、运动控制模块、继电器模块,支持14个电源模块,IC695PSD140,Rx3i功能强大的I/O模块,1.支持所有90-30的近百种I/O模块2.Rx3i的新的高性能I/O模块(见下表),-32点DI模块-高密度带接线端子-点级/模块级故障诊断功能，故障代码寄存器，可精确定位故障点及原因,IC695MDL660,IC695ALG600,IC695ALG608/IC695ALG616,IC695ALG704/IC695ALG708,-8点通用型AI模块-16位分辨率-每点均可独立设置为电流、电压、热电偶、RTD、电阻型信号-输入信号可选择为整型量或实型量-每点可设置转换为工程单位浮点数-每点可设置高低限报警-每点可设置变化速率高低限报警-点级/模块级故障诊断功能，故障代码寄存器，可精确定位故障点及原因,-8点/16点AI模块-16位分辨率-每点均可独立设置为电流、电压-支持10V,5V,0-5V,0-10V,1-5V,4-20mA,0-20mA,20mA输入-输入信号可选择为整型量或实型量-每点可设置转换为工程单位浮点数-每点可设置高低限报警-每点可设置变化速率高低限报警-可选择单端/差分输入模式-可选择8/12/16/40/200/500Hz滤波-点级/模块级故障诊断功能，故障代码寄存器，可精确定位故障点及原因,-4点/8点AO模块-16位分辨率-每点均可独立设置为电流、电压-支持10V,0-10V,4-20mA,0-20mA输出-输出信号可选择为整型量或实型量-每点可设置工程单位浮点数输出-每点可设置高低限报警-每点可设置变化速率高低限报警-可选择单端/差分输入模式-可选择8/12/16/40/200/500Hz滤波-点级/模块级故障诊断功能，故障代码寄存器，可精确定位故障点及原因,非常适用于过程控制系统（PCS）、混合型集散控制系统(DCS)支持RX7i、Rx3i系统,PAC系统功能块图(FBD)编程,功能强大的Rx3i控制系统结构图,可扩展7个机架,RS232,串口协议Modbus主/从,RS485,串口协议Modbus主/从,Genius协议支持冗余,Profibus协议可支持9-13条DP总线,I/O模块,HUBSWITCHROUTER,iFixCimplicity第三方监控软件,编程软件ProficyME,工业以太网双绞线/光纤,以太网远程I/O站,Genius远程I/O站,Profibus远程I/O站,Modbus从站设备,工业以太网,9030扩展I/O站,RX3i扩展I/O站,Ethernet,PACSystemsRX3i双机热备(Genius/EtherNetIO)配置图,工程师站,操作员站,PSA040,CMU310,RMX128,RMX128,BEM3311,ETM001,HMI,DCS,IC695PSA040,PLCA,RS485,Ethernet,Genius总线A,PSA040,CMU310,RMX128,RMX128,BEM331,BEM331,ETM001,Genius总线B,PLCB,BEM331,NIU001,PSD140,ETM001,DI,AO,DO,AI,PACRX3i,9030PLC,VersaMaxI/O,IC695CMU310,IC695CHS012,IC695ETM001,IC694BEM331,IC695RMX128,IC695NIU001,RS485,详单,注意:1.只能用以太网做热备数据同步,可以是单网,也可以是双网冗余2.挂I/O的以太网应与数据同步的以太网分开3.Genius网络仅用于挂I/O,不能用于数据同步4.可以根据不同应用场合需要灵活选择不同类型的I/O模块,以节约用户投资,PSD140,PACRx7i,PACRx7i控制系统,特点高性能处理器：PIII300/700MHz更高性能处理器：PentiumM600/1600MHzCPU内置10/100M自适应以太网卡，并内置双口交换机VME64背板总线支持32KDI,32KDO,32KAI,32KAO10M用户编程内存10M闪存(用于程序永久存储)在CPU中支持中文变量名、中文注释下载和上装在CPU支持文档存储（ME5.5支持）支持多种编程语言:梯形图C语言（效率为梯形图的610倍，32位C语言）FBD功能块图(DCS)用户定义功能块ST结构化文本指令表符号变量编程以太网编程,PACRx7i控制系统,特点支持多种现场总线支持Modbus主/从支持串行总线支持ProfibusDP总线主/从支持DeviceNet总线主/从支持Genius总线（包括双网冗余）支持工业以太网，（包括SRTPTCP/IP、EGD、MODBUSTCP/IP)支持以太网远程I/O站支持双机热备，专用热备CPU：IC698CRE020支持大量第三方VME总线模块，如IO模块、通讯模块、单板计算机SBC模块等大量VME模块资源，构成标准化的嵌入式系统内置web-server功能，可以通过以太网在计算机上通过IE浏览PLC的状态真正的实时多任务控制系统，支持16个中断优先级,功能强大的Rx7i控制系统结构图,可扩展7个机架,RS232,串口协议Modbus主/从,RS485,串口协议Modbus主/从,Genius协议支持冗余,Profibus协议可支持9-13条DP总线,I/O模块,HUBSWITCHROUTER,iFixCimplicity第三方监控软件,编程软件ProficyME,工业以太网双绞线/光纤,以太网远程I/O站,Genius远程I/O站,9070本地扩展I/O,当您的控制系统有以下需求时，如何满足.？需要控制通讯网络能够正常工作在高干扰环境中需要通讯网络节点间距离达到10KM需要在各控制器之间实现实时的、高速的、确定性的数据通讯需要实时传输大量数据至HMI/SCADA,CMX是GEFanuc极具竞争力的先进的产品-GEFanuc独有产品-基于GEFanuc的专利技术-已有大量应用，证明为成熟的产品-用于需要确定性、实时数据传输通讯的控制系统超高速的传输，可传输大量实时数据典型应用钢铁高速生产线/照相机厂铝厂国防/军事/仿真汽车厂,Rx7i控制内存技术ControlMemoryeXchange(CMX)可以满足这种需要,什么是CMX?超高速的、确定性通讯网络:-2.12G波特率-传输速率为43Mbyte/s到174Mbyte/s-网络容量可至256节点一种光纤通讯网络:-GEFanuc专用的光纤通讯网络-多模光纤传输距离可达300m-单模光纤传输距离可达10km*-LC光纤接头*用于GEFanucVMIC5565模块,Rx7i控制内存技术ControlMemoryeXchange(CMX)可以满足这种需要,PACSystemsRX7i模块:-IC698CMX016RX7iCMX-可以兼容GEFanucVMIC5565系列产品-IC698RMX016RX7i双机热备系统同步总线-在ProficyME软件中简单配置即可，使用非常方便或可使用VMIC反射内存模块5565系列:-VMIVME5565(RX7i,S90-70,VME)-VMIPCI5565(用于有PCI插槽的PC机)-VMIPMC5565(用于有PMC插槽的单板计算机SBC)-反射内存产品中性能最先进的系列-需跳线配置,Rx7i控制内存技术ControlMemoryeXchange(CMX)可以满足这种需要,PCI-5565,PCI-5565,IC697CMX016,IC697CMX016,CMXNetwork,iFIX,CIMPLICITYHMI,CIMPLICITYHMIonSBC,iFIXOnSBC,CMX确定性、超高速网络实例DataSever网络结构:,光纤环网,在t=0时写数据,在t+1.350s时数据传至,在t+900ns时数据传输,在t+450ns时数据传输,Rx7i的双机热备系统,Genius协议支持冗余,Switch,共可支持10个以太网远程I/O站,以太网远程I/O站扩展机架，,每个远程I/O站可带7个扩展机架,光纤、双绞线,内置双口交换机,工业以太网,Rx7i双机热备系统Genius总线I/O站,Rx7i双机热备系统以太网总线I/O站,Rx7i双机热备系统特点CPU、电源、机架、总线均为热备冗余切换时间为毫秒级完全无扰动切换2.12G冗余同步总线速率每个扫描周期同步两次同步总线支持冗余热备可以根据不同应用场合需要灵活选择不同类型的I/O模块,以节约用户投资,支持冗余以太网,支持冗余以太网,共可支持28个Genius远程I/O站,光纤同步总线，可支持冗余,光纤同步总线，可支持冗余,ProficyProcessSystem一切从现场设备开始,以太网,现场总线和I/O,设备及仪表,PAC系统控制器,工程师站,开放式现场总线FoundationFieldbusProfibusHartAS-I接口以太网I/OGeniusPACSystemsI/OVersaMaxI/O,应用,控制器,现场总线和I/O,操作员站,功能块库提供超过140个功能块，超过30多个专用于PPS逻辑控制，简化控制策略开发流程,ProficyProcessSystems一切从现场设备开始,PID标准PID控制高级PID控制一个控制器至少支持超过250个控制回路,ProficyProcessSystems一切从现场设备开始,EGD通讯方式,采用iFix作为上位机监控软件时-对等网络架构，所有操作员站直接从通讯网络获得数据-No传统Server/Client，实时数据存储在控制器中，不再担心由于服务器死机造成操作停止-采用广播通讯，对控制器无额外通讯负担,对等网络架构,易于扩展,以太网,工程师站,操作员站,在线添加工程师站或操作员站，无需额外编程,基于现场设备，PPS系统综合了智能I/O、现场总线，新一代的PAC控制器、iFix/Cimplicity、iHistorian的特点，采用全局变量命名规则与特有的EGD通讯方式，从而使整个系统做到无缝整合，缩短项目开发周期、提高设备运行效率，降低人员培训、维护时间与费用。过程到商业系统互连紧密结合GEF上层先进控制分析软件-资产分析软件-MES系统-SIS系统-ERP连接器选项可以允许SAP前后互连,ProficyProcessSystems一切从现场设备开始,3.GEPLC及iFix软件在长沙市新建净水厂中的应用,长沙净水厂工程的主要内容,长沙净水厂方案包括：净水厂管理系统网络平台厂内局域网；净水厂生产自动化工程满足生产工艺要求的分布式控制系统（DCS）；净水厂视频监控工程工业电视监控系统；厂外输水遥测、遥控管网SCADA系统管网的监视、控制与数据采集。系统防雷与接地。共五部分。,1、净水厂管理系统网络平台厂内局域网,1.1净水厂管理系统网络平台设计原则,工程网络计划技术规程JGJ/T121-99工业计算机监控系统抗干扰技术规范CECS81：96信号报警、联锁系统计规定HG20511-92建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范GB/T50312-2000,1.2净水厂管理系统网络平台拓朴图,2、净水厂生产自动化工程满足生产工艺要求的分布式控制系统（DCS）,2.1净水厂DCS系统设计原则,自动控制系统“集中管理、分散控制、资源共享”电气设备“先进、实用、可靠”按EN60529/10.91标准达到I室内IP54级，室外IP65级，水下IP68级，拥有UL和TUV认证仪表选用“工艺必须、计量达标、实用有效”,华北建筑设计院设计文件净水厂第三包招标文件遵照国家和行业的有关设计规范：过程检测和控制流程图用文字和图形符号GB2625-81控制室设计规定HG20508-92仪表供电设计规定HG20509-92信号报警、联锁系统计规定HG20511-92分散型控制系统工程设计规定HG/T20573-95工业自动化仪表工程施工及验收规范GBJ93-86建筑安装工程图集电气工程GB50303-2002自动化仪表安装工程质量检验评定标准GBJ131-90,2.2净水厂DCS系统设计依据,设备的设计、制造、检测、验收、安装、调试所采用的标准应符合：ISO国际标准化组织IEC国际电工委员会GB中国国家标准JIS日本工业标准UL（美国）保险商实验标准CSA加拿大标准协会NK日本海事协会LLOYD英国劳氏船级社EC欧洲安全标准ODVA开放型设备网制造商协会本投标书中所提供的设备和相关文件使用国际单位制(SI)。,2.3净水厂工艺流程图,根据招标书及图纸、文件，控制系统具备以下四种控制方式：手动模式、就地检修维护模式、键控模式、自动模式。手动模式：通过就地控制或主控制台MCC（MainControlConsole）上的按钮实现对设备的起停操作。就地检修维护模式：现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式时，设备控制权在LCS(Localcontrolstation)控制站。操作人员通过LCS控制站的操作面板上手动/遥控/自动开关选择“手动”方式，利用监控画面或键盘对设备进行检修操作。键控模式：即远程手动控制模式，操作人员通过操作面板或中心控制系统操作站的监控画面通过鼠标或键盘来控制现场设备。自动模式：设备的运行完全由各PLC根据污水厂的工艺参数及工况来完成对设备的起停控制，而不需要人工参与。,2.4净水厂DCS系统控制模式,2.5净水厂DCS系统结构拓朴图,第一层为信息管理层信息管理层由中心控制室站构成，它由装有iFIX开发版（可兼运行版）组态软件的二台工业监控计算机、一台工程师站控制机、一台UPS电源、三台打印机（A3激光黑白、喷墨彩色、喷墨黑白各一台）、12口自适应智能交换机、防火墙和二台服务器（运行和数据各一台）组成。中心控制站地点设在该厂办公大楼内。第一层内部通过12口自适应核心智能交换机采用星形工业以太网(Ethernet/IP)拓扑结构连接。,第二层为控制层它由现场4个控制主站（送水泵房控制站PLC1、滤池控制站PLC2、加药控制站PLC3和脱水机房控制站PLC4）及17个现场控制子站（3个机械混合沉淀池子站、14个滤池现场控制子站）构成。每个控制主站及子站均设一台触模屏终端。第二层内部各现场控制主站及子站采用双机冗余结构，第二层内部各现场控制主站、子站内采用GeniusNet工业总线方式连接。第一层与第二层之间通过西门子公司自适应（1000Mbps/100Mbps/10Mbps）管网型高性能SCALANCE414-3交换机采用虚拟单环冗余工业以太网(Ethernet/IP)拓扑结构连接方式，自愈时间200ms。,第三层为检测执行层检测执行层包括被控设备（对象）与检测仪表。检测执行层与控制层相连有两种方式：一种是各被控设备