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罗克韦尔自动化集成架构在陕西国华锦界煤电工程中的应用

供稿:工控网 2007/9/7 12:02:00

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1 工程慨况 陕西国华锦界发电厂总设计容量为4800兆瓦,分四期建设,每期为2X600兆瓦,发电机冷却系统采用变频器风冷方案(见图1、图2和图3)。


图1 风冷岛仰视

图2 风冷岛鸟瞰图(模型)
冷却系统配置AB公司PowerFlexF700系列20BC205A3ANNADC0型110KW变频器4X56台,四期共配224台。变频器拖动变频电机,使直径10米的风机旋转,从而将地面冷空气向上喷射到盘管,进行热交换。这种风冷方式比传统的水冷方式,每年可节约用水大约3400万立方米,特别适用于干旱少雨的地区。 变频器的启动/停车及输出频率的调节既可以在变频器室就地控制,也可以在DCS监控中心远程控制。变频器的运行信息(启动/停车/故障、输出电流、输出频率等)通过硬接线和DeviceNet网络两个不同的途径同时送到DCS监控中心,组成互为冗余的信息系统。 系统调试时,在PC机上安装RSLogix5000、RSNetWorx for DeviceNet、RSLinx Classic Gateway软件。目前一、二期已经建成并网发电,三、四期正在施工中.图3是二期变频器控制室.

图3 变频器室一角2 变频器控制[1]


图4 变频器控制原理图①运行模式 变频器有手动和自动两种运行模式。参数P361=7,P320=01 手动模式:,P90=2,P325=10,P326=0 将开关S5打到“手动”位置,将开关S3打到“运行”位置,KA1吸合,变频器启动;S3打到“停车”位置,KA1释放,变频器停车。变频器输出频率通过电位器R给定。 自动模式:P93=1,P322=20,P323=4,P364=15 将开关S5打到“自动”位置,当DCS输出S4闭合时,继电器KA2吸合并自保,变频器启动,当DCS输出S1断开时,继电器KA2释放,变频器停车。输出频率由DCS送到端子1-2的电流给定。②硬接线通信:参数P340=11,P342=0,P343=20,P344=4,P345=2,P346=20,P347=4,端子6-7输出频率信号,端子8-9输出电流信号。③故障保护:P380=1,P362=2,P363=0,变频器故障时,端子11-12闭合,继电器KA3吸合,灯亮,停车,将开关S2打到旋转“清除”位置,S2闭合,通过端子28清除故障。④运行信号:设置P384=4,变频器运行时端子15-16接通,继电器KA4吸合,运行灯亮3 设备网 构建设备网的目的是将变频器的输出电流、输出电压和输出频率传送到DCS系统,和硬接线组成冗余的信息通信。 按照风冷岛风机的布局,将变频器分成8排,每排7台。56台变频器分成2个网络,分别由两块1756-DNB模块控制,1-28号变频器由地址为61的模块控制,29-56号变频器由地址为62的模块控制。 通信适配器型号为20-COMM-D。适配器主要参数设置如下表[2]:


特别应该指出:参数10和11设置为3可以确保当通信失败或扫描器故障时变频器仍保持正常运行。


图5 设备网设备网通信模块指示器: 正常运行时,模块面板上排显示器显示“A#62 RUN”,下排MOD/NET,I/O,OK三个LED灯绿色常亮,其中“62”是模块的节点号。 当通信故障(例如断线)时:模块面板上排显示器显示“A#62 RUN N#43 E#78”,下排MOD/NET红色闪动,I/O,OK绿色常亮,表示第43号节点故障,故障码78。 当网络失电时:显示“No Network Power”, MOD/NET红色闪动,I/O灯不亮,OK绿色常亮. 设备网电缆为BELDEN 3082A,网络电源为AB 1606-XLE DC24V10A.。4 MODBUS通信 由于上位机和PLC通信使用Modbus协议,因此,在机架1#槽插入美国Prosoft公司的通信模块:MVI56-MCM(插在1#槽的原因是:和模块同时提供的样例程序是对1#槽编制的,如果插在其他槽,需要对样例程序进行修改)[3]。 Modbus协议是一种通用的工业标准,应用十分广泛,特别是近几年,笔者为用户进行系统设计时,经常遇到Modbus自动化仪表和AB PLC通信问题,例如:污水处理厂、发电厂等。如何使用第三方模块,用户和设计/调试人员都比较生疏,为此,本文就MVI56-MCM模块在AB PLC系统中的使用方法进行较详细的讨论,供同行参考。 MVI56-MCM模块是Modbus网络和Allen-Bradley backplane之间的一个网关,在Modbus网络上异步传送来自于ControlLogix处理器的数据。模块内部有5000个字的继存器,用于处理器和Modbus网络之间的数据交换。4.1 模块的使用使用模块的第1步是设置模块: 把样例程序复制到工程中并按图6、图7进行配置(样例程序可以在模块所附的光盘上找到,中文说明书可以在Prosoft网站上找到)。 图6是配置输入/输出镜象空间。模块的输入镜象是250个字,输出镜象是248个字,它的作用是:当模块和ControlLogix进行双向数据交换时作为数据缓冲区。这些工作在把样例程序复制到工程后程序自动完成。模块数据结构也同时自动完成(图7)。

图6 配置输入/输出


图7 用户定义数据

图8 配置通信参数
按图8配置通信:打开Controller Tags,展开MCM文件夹,对通信速率、数据位、停止位、校验、站号进行配置。
port1设置:
MCM.port1.enabled=1
MCM.port1 .type=1
MCM.port1 .baudrate=19200
MCM.port1.databits=8
MCM.port1.stopbits=1
MCM.port1.slaveID=1(1#站)
同样port2设置为: MCM.port2.slaveID=2(2#站) 最后用模块自带的电缆通过设置/调试端口将它下载到模块,配置工作结束(下载时把模块跳线插到“SETUP”位置,结束后恢复到“RUN”位置)。 使用模块的第2步是编制应用程序(见图9)。 Modbus串行链路协议是一个主-从协议,采用请求-响应方式,主站发出带有从站地址的请求报文,具有该地址的从站收到后发出响应报文进行应答。串行总线中只有一个主站,可以有1-127个从站。Modbus通信只能由主站发起,子站在没有收到来自主站的请求时,不会发送数据,子站之间也不会互相通信。 本例中为了把变频器的实时运行数据通过Modbus网络传送到DCS系统,按下面3个步骤进行: 第1步:在MainRoutine中添加梯级1和2(见图10),图9中MainProgram是样例程序。作用:启动设备网扫描模块。 第2步:编制程序main,作用:把变频器的数据写入模块的数据区(见图12)。

图9 用户程序

图10 MainRoutine


图11 main


图12 写入变频器数据


图13用MSG指令读取参数值


图14 设置路径
图12是读取节点1变频器的输出电流、输出电压和输出频率的梯形图。其中,梯级0和梯级1是读取输出电流值并将其放在MCM.WriteData[0]和MCM.WriteData[1]中。梯级2和梯级3是读取输出电压值并将其放在MCM.WriteData[2]和MCM.WriteData[3]中。梯级4和梯级5是读取输出频率值并将其放在MCM.WriteData[4]和MCM.WriteData[5]中。每一个参数占2个字。图13、14是MSG指令的配置。

第3步:对样例程序和用户程序进行规划,图15表示先执行样例程序后执行用户程序。

图15 程序排定 图16是数据传送结果,图中:1#变频器输出频率为34.1hz,电压为270.7v,电流为0(输出未接电动机)。

图16 节点1读取的参数 读取变频器输出频率的另一个方法: 由于变频器的输出频率是隐式信息,1#变频器上传到PLC的数据被映射到 2:I.DATA[0],见图17。这个32位字的前16位是状态字,后16位是变频器输出频率值。因此,可以用COP命令将它读出。

图17 1#变频器输入映射4.2 输出连接

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