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PLC与DCS在丘东采油厂的融合应用

PLC与DCS在丘东采油厂的融合应用

2010/8/27 11:32:00

0 引 言

  工业控制已从单机控制走向集中控制、分散控制,并走入网络时代。工业控制网络为数据采集、工业控制提供了方便,节省了成本,提高了性能。实际应用中,往往需要不同厂家控制系统的数据共享,或某集成系统不能满足控制需要而额外加系统,需要将2种不同系统进行互联。

1 系统结构

  集气站DCS系统采用FoxBoro A2,该系统有三层结构,工厂层、控制层和I/O层。

  I/O层:I/O层连接过程的输入和输出点。在这一层的产品是2500过程接口。

  控制层:控制层允许对连续、顺序控制和梯形逻辑的多样化控制引擎进行编排,在控制层我们使用的产品为T940一过程监视,控制器。

  工厂层:工厂层让用户可以使用FoxBoroA2的工具来制定控制策略,我们使用的产品为操作服务器/浏览器。

2 FoxBoro A2硬件

  T940—过程监视控制器

  T940下挂分散的I/O组件用于控制处理。多个T940可以用网络连在一起监控几千个I/O点。可选的冗余工作方式提高系统可靠性。T940可以同时支持多个不同的通讯口,而且都使用不同的RJ45接口。T940以FoxBoro A2自动化系统的2500组件作为它分散的I/O系统,它的开放的网络结构使它连接其他第三方I/O设备,这种设备支持PROFIBUS DP或Modbus—RTU协议。

  T940组件能够完成连续控制和顺序控制。单个处理在物理上分散的I/0点。

  2500由底板、I/0控制组件(简称IOC)、I/O组件,端子头和24V DV电源等部件组成。底板插槽为2、4、8、16,我们用的底板插槽为16槽。IOC是2500控制单元,每块插槽左边第一槽插IOC,它为底板上其他I/O组件提供通讯和电源。

3 工作站

  工作站包含操作员站和工程师组态站(兼操作站),工程师站完成系统管理、组态和过程监控、操作等功能。操作员站,完成过程监控、操作等功能。工作站操作权限分为操作员权限和工艺工程师权限。操作员操作权限对现场仪表检测数据进行监控,流程图画面的切换,PID控制回路的手/自动控制和PID参数的修改,两位式开关阀的手动开/关,历史数据以及报警的查看。工艺T程师操作权限不但有操作人员的权限,而且可以设定检测点报警类型和参数,PID参数的修改,操作参数手动输入范围限定。

4 红台集气站设备系统介绍

  红台集气站共有11台设备,其中包括:

  5台原料气压缩机,采用SIEMENS—300可编程控制器,采用CP341通信卡完成与站控系统的通讯:
  2台闪蒸气压缩机,采用SIEMENS—300可编程控制器,采用CP341通信卡完成与站控系统的通讯:
  2台氨制冷压缩机,采用英国嘉德SCC 40控制器,采用FPWIN软件完成与站控系统的通讯:
  1套乙二醇系统,采用MINI—UPPC300自控系统;
  1套导热油炉系统,采用SIEMENS—200可编程控制器。

5 DCS与PLC通讯

  5.1 DCS与PLC连接

  DCS控制站上有RS—485接口,采用标准3线制,即发送、接收、逻辑地各一线。

  5.2 通讯协议

  T940控制器串行通讯协议采用Modbus协议,协议规定网络中多台设备可以串行连接通讯,采用主一从技术,即网络里仅有一台设备可作为主机(称Master),其他设备作为从机(称Salvel,主机不需编号,从机必须编号。主机首先向从机发出请求信息,从机根据主机的请求作相应的回应(向主机发送数据或从主机接收数据)。

  5.3 数据格式

  Modbus协议支持传输的数据为ASCII码和RTU (二进制)两种格式。ACSII码方式的每个字节数据分2个字节传送,RTU方式用1个字节进行传送,为了减少网络数据传输量,一般选RTU数据方式。

6 DCS软件组态及PLC通讯组态

  主从式:DCS为主机,PLC为从机
  数据格式:RTU(二进制)
  数据帧格式:波特率9600,数据位8位,停止位1位,奇校验方式。

  以氨制冷压缩机压缩机的通讯为例,通过Modbus RTU协议来和上位通讯系统连接,例如:冰山嘉德的上位组态或用户的DCS系统。

  压缩机系统的远程检测可以由嘉德的上位组态通过一根连接PC机COM1或COM2端口的两芯屏蔽电缆(RS485)来实现。

  通过和PC机兼容的端口连接,可以显示当前的各个参数值、运行状态和报警、停机等状态并可以每天打印出温度和压力的图表、报警及故障信息。

  通讯的便捷性体现在可以查询当前的各个温度、压力及控制状态,并可以修改,显示各设定值、上下限及时钟设定值。所有的通讯都可以由一个RS485串型链连接到本控制系统中所有的嘉德控制器上来实现。

  通讯的请求及应答现在是通过ModbusRTU协议来完成的,SCC40控制器作为从站(slave),通过应答作为主站(master)的上位机的查询请求,可以传输各个温度、压力等模拟量以及控制状态及其他开关量输入和输出的状态。

  每个嘉德SCC 4O控制器都有一个唯一的地址A nn(在Unit选项中设定),用来选择一个相应的模块进行状态应答及修改等操作。SCC40控制器必须在设定了地址后才能进行控制。

  当前的各压力、温度、能级和电机电流值,各定时器、故障停机状态、输出继电器及内部状态。

结束语

  该系统经过测试运行,已完全达到工艺控制要求,不但减小了DCS系统的控制负荷,提高了控制精度,而且费用较低,起到了良好的经济效益。目前DCS在石化企业中应用相当广泛,但在一些场合,比如开关量较多、安全可靠性要求不是很高、信号比较集中等场合,DCS并不是最佳选择,这时候也可以考虑PLC和DCS相结合的方法。红台集气站已经这样做了,而且取得的良好的效果。

 

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