楊文倫

【摘 要】結(jié)合火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)，提出了采用AB_ControlLogix5000系列PLC實現(xiàn)控制系統(tǒng)的具體方案和通訊方式?？刂葡到y(tǒng)的控制器采用冗余配置，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)采用其典型的ControlNet和EtherNet方式。將不同控制器之間信號傳送由傳統(tǒng)硬接線改為控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸，既降低了控制系統(tǒng)卡件成本又便于設(shè)備集中管理。本文著重闡述如何通過ControlNet網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)三套冗余ControlLogix5000控制器之間的通訊控制。

【關(guān)鍵詞】控制器 控制網(wǎng) ControlNet CIP協(xié)議

1 引言

隨著新《環(huán)保法》的實施，環(huán)保要求也越來越高，火力發(fā)電企業(yè)對環(huán)境保護(hù)制定了一系列的措施，來減少污染物的排放，脫硫、脫硝系統(tǒng)幾乎與三大主機(jī)同等重要，其系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性直接關(guān)系著環(huán)保參數(shù)的達(dá)標(biāo)，其中控制系統(tǒng)的自動化水平是保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要組成部分。若采用DCS雖然自動化水平程度大為提高，但從控制點(diǎn)數(shù)和經(jīng)濟(jì)性來講，很多電廠還是采用PLC作為控制主機(jī)然后將其納入全廠輔控網(wǎng)集中監(jiān)控，既能保證可靠，又能大幅降低系統(tǒng)造價。我廠脫硫系統(tǒng)從工藝設(shè)計上分為1號機(jī)、2號機(jī)和共享系統(tǒng)，控制系統(tǒng)也按照工藝設(shè)計分為三套獨(dú)立的冗余控制主機(jī)。結(jié)合我廠實際，給出了脫硫控制系統(tǒng)硬件配置、軟件組態(tài)的具體的設(shè)計方案及各模塊間功能實現(xiàn)的方法?，F(xiàn)場實際運(yùn)行結(jié)果證明了該設(shè)計方案的有效性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

2 系統(tǒng)的硬件組成

為了實現(xiàn)我廠脫硫系統(tǒng)1號機(jī)、2號機(jī)及公用系統(tǒng)之間的通訊，每套冗余控制器采用7槽機(jī)架，以1號機(jī)冗余控制器為例（2號和公用系統(tǒng)配置與上述一樣），硬件設(shè)備主要有：

（1）1756-L62。主控制器。過程控制程序?qū)崟r處理單元。（2）1756-CN2R?？刂凭W(wǎng)模塊，一塊用于擴(kuò)展機(jī)架，一塊用于不同主機(jī)間控制網(wǎng)通訊。（3）1756-EN2T。以太網(wǎng)通訊模塊，實現(xiàn)與上位機(jī)通訊。（4）1756-RM。熱備冗余模塊。實現(xiàn)雙CPU熱備冗余。在硬件配置完成后，用RSNetWorx軟件進(jìn)行控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，硬件系統(tǒng)即可運(yùn)行起來。

3 系統(tǒng)的軟件組成

控制系統(tǒng)軟件選用與硬件相匹配的羅克韋爾公司開發(fā)的系列產(chǎn)品：RSNetWorx、RSLink、ControlLogix5000等。RSNetWorx用于為ControlNet網(wǎng)絡(luò)提供設(shè)計和配置管理服務(wù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到最佳應(yīng)用效果。RSLink是運(yùn)行于計算機(jī)上的設(shè)備驅(qū)動軟件，可以提供完善的通訊服務(wù)，為多種羅克韋爾軟件應(yīng)用程序提供底層驅(qū)動聯(lián)通，它是羅克韋爾軟件應(yīng)用軟件正常運(yùn)行的底層平臺。ControlLogix5000是程序開發(fā)軟件，基于ControlLogix5000控制器運(yùn)行，他能提供文本、梯形圖、功能塊圖、順序功能圖四種編程模式，實現(xiàn)不同控制模式要求。

4 系統(tǒng)的通訊實現(xiàn)

ControlNet網(wǎng)絡(luò)采用在工業(yè)通訊領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的通用工業(yè)協(xié)議（CIP協(xié)議），它采用先進(jìn)的生產(chǎn)者/消費(fèi)者網(wǎng)絡(luò)模式，最大限度的優(yōu)化了寬帶的利用率，并可構(gòu)成多主、主/從、對等的通訊結(jié)構(gòu)。本文介紹的不同冗余控制器之間通訊就是采用1756-CN2R專用通訊模塊，來完成數(shù)據(jù)交換、傳送。為了實現(xiàn)我廠脫硫系統(tǒng)三套冗余控制器之間的通訊，在硬件組態(tài)正常的前提下，還需要編寫相應(yīng)的軟件程序和必要的參數(shù)設(shè)置，如下：

4.1 創(chuàng)建生產(chǎn)者/消費(fèi)者標(biāo)簽

在各CPU邏輯中創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)類型：TRANSFER，配置其數(shù)組元素，如下：

Number Name：REA Number Data Type：REAL[40] Number Style：Float

Number Name：DIN Number Data Type：DINT[40] Number Style：Decimal

Number Name：BOO Number Data Type：BOOL[64] Number Style：Decimal在#1PLC程序中創(chuàng)建標(biāo)簽：

（1）FGD_10。用于#1PLC向#2PLC及公用PLC傳送數(shù)據(jù)，與#2 PLC及公用PLC程序中的FGD_10相對應(yīng)，其參數(shù)配置為：Tag Type：Produced（Max Consumers：2） Data Type：TRANSFER。（2）FGD_20。用于#1PLC接收#2PLC傳送來的數(shù)據(jù)，與#2PLC及公用PLC程序中的FGD_20相對應(yīng)，其參數(shù)配置為：Tag Type：Consumed（Producers：TL_20CPU； RPI：20ms）Data Type：TRANSFER。（3）FGD_A0。用于#1PLC接收公用PLC傳送來的數(shù)據(jù)，與#2PLC及公用PLC程序中的FGD_20相對應(yīng)，其參數(shù)配置為：Tag Type：Consumed（Producers：TL_A0CPU；RPI：20ms）Data Type：TRANSFER#2PLC和公用PLC按照上述方法建立標(biāo)簽，但需要注意兩點(diǎn)：一、在各PLC程序中建立標(biāo)簽時必須是一一對應(yīng)，即PLC有一個類型Produced的發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)簽，另外兩個PLC中就應(yīng)有一個類型為Consumed的接收數(shù)據(jù)標(biāo)簽與之對應(yīng)，反之亦然。二、在PLC程序中發(fā)送方數(shù)據(jù)標(biāo)簽與接收方數(shù)據(jù)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)類型和RPI必須一致。本例中包括40個浮點(diǎn)數(shù)、40個長整形、64個位的數(shù)組。

4.2 編寫通訊故障判斷程序

（1）創(chuàng)建通訊故障標(biāo)簽。創(chuàng)建FGD_20_ERR和FGD_A0_ERR標(biāo)簽，作為通訊異常判斷。（2）編寫通訊故障判斷邏輯。先設(shè)計一個每2S發(fā)一個掃描周期的脈沖方波信號，去觸發(fā)一個計數(shù)器（設(shè)定值為100），將其當(dāng)前值賦給FGD_10.DIN[0]，超過設(shè)定值時自動復(fù)位。然后與FGD_20.DIN[0]和FGD_A0.DIN[0]的值比較，不匹配則認(rèn)為通訊異常。

4.3 數(shù)據(jù)傳送

上述工作完成后，將邏輯下載到CPU中，將各個控制器置于正常運(yùn)行狀態(tài)。在邏輯組態(tài)時，即可根據(jù)通訊需要進(jìn)行程序的編寫。編程時（以#1號PLC為例），將要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送到FGD_10相應(yīng)的數(shù)組的相應(yīng)單元，F(xiàn)GD_20和FGD_A0的相應(yīng)單元就能及時的接受到該數(shù)據(jù)；同樣，也可以從FGD_20和FGD_A0相應(yīng)單元讀取相應(yīng)CPU發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，將接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步的處理。至此，該控制網(wǎng)通訊功能得以實現(xiàn)。通過長時間的現(xiàn)場實際運(yùn)行，表明該通訊方式實時可靠。

5 結(jié)語

通過以上的硬件選型、通訊網(wǎng)絡(luò)配置、軟件設(shè)置以及PLC程序的編寫運(yùn)行，實現(xiàn)我廠脫硫系統(tǒng)不同控制器之間信息的可靠傳送，性能優(yōu)越。美國羅克韋爾公司ControlLogix5000系列PLC以其硬件配置靈活、控制功能全面、過程控制優(yōu)良、響應(yīng)速度快、指令系統(tǒng)完善、軟件開發(fā)功能強(qiáng)大及友好的人機(jī)界面，在國內(nèi)發(fā)電企業(yè)輔控網(wǎng)得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。因此本文介紹的控制網(wǎng)通訊控制方式的實現(xiàn)方法有著重要而現(xiàn)實的意義，為發(fā)電企業(yè)輔控網(wǎng)實現(xiàn)分散控制集中監(jiān)控管理提供了設(shè)計的思路。