GE FANUC 90-30 PLC和PE組態(tài)軟件在空分中的應用
一、前言
隨著工業(yè)自動化程度的日益提高，可編程序控制器（PLC）的使用越來越普遍，PLC使用簡單方便，故障率低，對現(xiàn)場環(huán)境要求不高，因而倍受青昧。在目前的很多自控系統(tǒng)中，常常選用PLC作為控制設備，用于數據采集和控制，而在系統(tǒng)上位機上利用組態(tài)軟件來完成工業(yè)流程及控制參數的顯示，實現(xiàn)生產監(jiān)控和管理等功能，KDON300／5000空氣分離裝置中自控系統(tǒng)就是采用PLC控制方式。
二、系統(tǒng)概況
1.工藝流程
KDON-300／5000型空分設備的工作原理是利用空氣中各組分沸點不同，先使之液化再進行精餾，從而獲得純氧、純氮產品。空分流程為原料空氣在離心壓縮機中被壓縮至0.78MPa（G），經冷氣機組將空氣冷卻，進入HXK-15000／8.0型純化器，去除H2O、CO2、C2H2等，凈化后的空氣進入分餾塔，通過主換熱器及液化器與返流的低溫廢氣、產品氮氣進行熱交換，然后進入精餾塔底部，經過精餾分離為產品氮氣和富氧液空，塔底液空經過冷后節(jié)流進入冷凝蒸發(fā)器，在0.38MPa（G）壓力下與氮氣相變換熱，氮氣液化作為分餾塔回流液，液空蒸發(fā)為廢氣。廢氣經過冷器、液化器升溫至－151℃，再經透平膨脹機，絕熱膨脹至0.03MPa（G）給裝置補償冷量。產品氮氣從精餾塔頂引出，經液化器、主換熱器復熱至常溫，送至用戶。
2.自動控制
自動控制系統(tǒng)采用美國GE-Fanuc公司的90-30PLC控制器和VersaMaxI／O模塊組建成控制站，采用CimplicityHMI人機界軟件和高性能的上位機建成系統(tǒng)的操作站。該自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對空分裝置的空氣壓縮機系統(tǒng)、預冷系統(tǒng)、分餾塔系統(tǒng)、透平膨脹機系統(tǒng)、純化系統(tǒng)等工藝過程的監(jiān)視和控制.
該自動控制系統(tǒng)的控制站和操作站一個以太網，支持“TCP／IP”協(xié)議。PLC控制站由兩套90-30PLC控制器和三個VersaMaxI／O模塊組及兩個操作站組成?？刂普镜?0—30系統(tǒng)采用機架式結構，I／O模塊組采用具有緊湊和開放式結構的VersaMaxI／O系統(tǒng)。控制站通過GBC模塊與 I／O模塊組的Genius接口模塊以Genius總線方式連接，從而實現(xiàn)對I／O模塊點的采集和控制。系統(tǒng)的所有控制站、操作站將通過以太網連接，控制站中配置具有10Mbit／s雙絞線以太網接口的主處理器IC693CPU364模塊，操作站上位機配置10／100Mbit／s自適應以太網卡，來共同實現(xiàn)局域網連接。
三、網絡結構
整個控制系統(tǒng)分為兩層網絡
（1）最底層使用CE的Genius總線，實現(xiàn)90—30PLC控制器對I／O模塊組控制。
（2）上層90—30PLC控制器通過10Mbit／s以太網與上位機聯(lián)接，操作站的通過以太網卡與相應的PLC通訊，實現(xiàn)對空分系統(tǒng)的實時監(jiān)控。
（3）該控制系統(tǒng)以后能夠很方便的與其他計算機網絡聯(lián)接，上位機通過以太網能與工廠管理網聯(lián)接，上位機中冗余的CimplicitvHMI通過Web服務器功能，實現(xiàn)與工廠遠程調度的通信。
四、控制站和操作機
1.控制站
PLC控制站由兩套90—30PLC控制器和3個VersaMax：I／O模塊組組成，每個控制器和I／O模塊組通過一條自己的Genius網絡和 I／O模塊組通信，當主控制器出現(xiàn)故障時，備用的控制器立即自動投入控制，不會影響對I／O模塊組的控制，仍能進行數據采集、數據存儲、模擬控制、順序控制等功能。
GE-Fanuc90—30PLC特點：該PLC結構小，配置靈活，提供了開放的網絡結構，提供多種網絡接口和先進的編程特性。內置 RS232／RS485通信口，用于硬件組態(tài)和邏輯編程或串性通信。后備電池存儲器和多級口令保護和存儲器保護功能，大范圍模塊診斷功能，診斷到網絡和通道級故障，并提供PLC和I／O故障表，便于定位故障時間和目標以排除故障。
VetsaMaxI／O模塊的特點：該系統(tǒng)的產品為模塊化和可擴展結構，是現(xiàn)代開放式控制系統(tǒng)最佳的解決方案。I／O模塊和通信模塊都可帶電插拔，自動配置I／O地址，真正的即插即用，無機架的緊湊結構，模塊安裝方便，可靈活地水平或垂直安裝在I／O底座上，I／O底座安裝在DIN導軌上，無電纜連接，I／O模塊裝卸時無須變動現(xiàn)場接線，易擴展，系統(tǒng)具有高可靠性和連續(xù)性，先進的故障診斷，可診斷網絡狀態(tài)錯誤信號、強制信號和電源狀態(tài)，可恢復的電子短路過載保護，拔掉模塊的狀態(tài)可預先設定，開放的結構，支持多種網絡通信協(xié)議（Modbus、RTU、Profibus、Genius總線、 Ethernet等）。
2.操作站
操作站配置性能優(yōu)良的兩臺奔騰工業(yè)機型，采用bbbbbbsNT操作系統(tǒng)，安裝CimplicityHMI組態(tài)軟件。兩個操作站都通過配置的以太網卡連接在系統(tǒng)網絡上，兩臺上位機均可以通過網絡獲取網絡上所有PLC的數據，實現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)控。
中控室的兩套操作站組成冗余服務器系統(tǒng)，一套安裝CimplicityHMI300點監(jiān)控軟件開發(fā)版，另一臺安裝CimplicityHMI300 點運行版軟件，正常工作時兩臺上位機可以同步操作，可以進行監(jiān)控畫面的組態(tài)、數據點的建立功能，并始終保持數據同步，當一臺上位機故障（軟硬件或通訊故障），它將自動被切除，由另一臺執(zhí)行所有的功能，當故障的上位機恢復后，可以自動切回執(zhí)行控制。兩臺上位機通過以太網直接從PLC讀取各類數據，從而實現(xiàn)對工藝過程的狀態(tài)監(jiān)控和報警、趨勢的顯示功能。可以將實時數據錄入ACCESS數據庫，形成通用的數據庫格式，實現(xiàn)整個裝置數據的集中處理功能，編制各類報表，繪制歷史趨勢。
設置一臺打印機，連接其中的一臺上位機，通過以太網共享打印機，用于數據、報警、報表、趨勢的打印。
以后當公司需要遠程監(jiān)控時，其中作為主服務器的上位機，可以同時作為Web服務器，用于實現(xiàn)遠程監(jiān)控，通過公司局域網絡（以太網或電話線）可以把現(xiàn)場的設備狀態(tài)、報警、流程圖等HMI畫面?zhèn)魉偷綇S調度、公司調度或網絡上的任何一臺終端上，在遠程客戶端可以通過IE瀏覽到以上內容。
隨著工業(yè)自動化程度的日益提高，可編程序控制器（PLC）的使用越來越普遍，PLC使用簡單方便，故障率低，對現(xiàn)場環(huán)境要求不高，因而倍受青昧。在目前的很多自控系統(tǒng)中，常常選用PLC作為控制設備，用于數據采集和控制，而在系統(tǒng)上位機上利用組態(tài)軟件來完成工業(yè)流程及控制參數的顯示，實現(xiàn)生產監(jiān)控和管理等功能，KDON300／5000空氣分離裝置中自控系統(tǒng)就是采用PLC控制方式。
二、系統(tǒng)概況
1.工藝流程
KDON-300／5000型空分設備的工作原理是利用空氣中各組分沸點不同，先使之液化再進行精餾，從而獲得純氧、純氮產品。空分流程為原料空氣在離心壓縮機中被壓縮至0.78MPa（G），經冷氣機組將空氣冷卻，進入HXK-15000／8.0型純化器，去除H2O、CO2、C2H2等，凈化后的空氣進入分餾塔，通過主換熱器及液化器與返流的低溫廢氣、產品氮氣進行熱交換，然后進入精餾塔底部，經過精餾分離為產品氮氣和富氧液空，塔底液空經過冷后節(jié)流進入冷凝蒸發(fā)器，在0.38MPa（G）壓力下與氮氣相變換熱，氮氣液化作為分餾塔回流液，液空蒸發(fā)為廢氣。廢氣經過冷器、液化器升溫至－151℃，再經透平膨脹機，絕熱膨脹至0.03MPa（G）給裝置補償冷量。產品氮氣從精餾塔頂引出，經液化器、主換熱器復熱至常溫，送至用戶。
2.自動控制
自動控制系統(tǒng)采用美國GE-Fanuc公司的90-30PLC控制器和VersaMaxI／O模塊組建成控制站，采用CimplicityHMI人機界軟件和高性能的上位機建成系統(tǒng)的操作站。該自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對空分裝置的空氣壓縮機系統(tǒng)、預冷系統(tǒng)、分餾塔系統(tǒng)、透平膨脹機系統(tǒng)、純化系統(tǒng)等工藝過程的監(jiān)視和控制.
該自動控制系統(tǒng)的控制站和操作站一個以太網，支持“TCP／IP”協(xié)議。PLC控制站由兩套90-30PLC控制器和三個VersaMaxI／O模塊組及兩個操作站組成?？刂普镜?0—30系統(tǒng)采用機架式結構，I／O模塊組采用具有緊湊和開放式結構的VersaMaxI／O系統(tǒng)。控制站通過GBC模塊與 I／O模塊組的Genius接口模塊以Genius總線方式連接，從而實現(xiàn)對I／O模塊點的采集和控制。系統(tǒng)的所有控制站、操作站將通過以太網連接，控制站中配置具有10Mbit／s雙絞線以太網接口的主處理器IC693CPU364模塊，操作站上位機配置10／100Mbit／s自適應以太網卡，來共同實現(xiàn)局域網連接。
三、網絡結構
整個控制系統(tǒng)分為兩層網絡
（1）最底層使用CE的Genius總線，實現(xiàn)90—30PLC控制器對I／O模塊組控制。
（2）上層90—30PLC控制器通過10Mbit／s以太網與上位機聯(lián)接，操作站的通過以太網卡與相應的PLC通訊，實現(xiàn)對空分系統(tǒng)的實時監(jiān)控。
（3）該控制系統(tǒng)以后能夠很方便的與其他計算機網絡聯(lián)接，上位機通過以太網能與工廠管理網聯(lián)接，上位機中冗余的CimplicitvHMI通過Web服務器功能，實現(xiàn)與工廠遠程調度的通信。
四、控制站和操作機
1.控制站
PLC控制站由兩套90—30PLC控制器和3個VersaMax：I／O模塊組組成，每個控制器和I／O模塊組通過一條自己的Genius網絡和 I／O模塊組通信，當主控制器出現(xiàn)故障時，備用的控制器立即自動投入控制，不會影響對I／O模塊組的控制，仍能進行數據采集、數據存儲、模擬控制、順序控制等功能。
GE-Fanuc90—30PLC特點：該PLC結構小，配置靈活，提供了開放的網絡結構，提供多種網絡接口和先進的編程特性。內置 RS232／RS485通信口，用于硬件組態(tài)和邏輯編程或串性通信。后備電池存儲器和多級口令保護和存儲器保護功能，大范圍模塊診斷功能，診斷到網絡和通道級故障，并提供PLC和I／O故障表，便于定位故障時間和目標以排除故障。
VetsaMaxI／O模塊的特點：該系統(tǒng)的產品為模塊化和可擴展結構，是現(xiàn)代開放式控制系統(tǒng)最佳的解決方案。I／O模塊和通信模塊都可帶電插拔，自動配置I／O地址，真正的即插即用，無機架的緊湊結構，模塊安裝方便，可靈活地水平或垂直安裝在I／O底座上，I／O底座安裝在DIN導軌上，無電纜連接，I／O模塊裝卸時無須變動現(xiàn)場接線，易擴展，系統(tǒng)具有高可靠性和連續(xù)性，先進的故障診斷，可診斷網絡狀態(tài)錯誤信號、強制信號和電源狀態(tài)，可恢復的電子短路過載保護，拔掉模塊的狀態(tài)可預先設定，開放的結構，支持多種網絡通信協(xié)議（Modbus、RTU、Profibus、Genius總線、 Ethernet等）。
2.操作站
操作站配置性能優(yōu)良的兩臺奔騰工業(yè)機型，采用bbbbbbsNT操作系統(tǒng)，安裝CimplicityHMI組態(tài)軟件。兩個操作站都通過配置的以太網卡連接在系統(tǒng)網絡上，兩臺上位機均可以通過網絡獲取網絡上所有PLC的數據，實現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)控。
中控室的兩套操作站組成冗余服務器系統(tǒng)，一套安裝CimplicityHMI300點監(jiān)控軟件開發(fā)版，另一臺安裝CimplicityHMI300 點運行版軟件，正常工作時兩臺上位機可以同步操作，可以進行監(jiān)控畫面的組態(tài)、數據點的建立功能，并始終保持數據同步，當一臺上位機故障（軟硬件或通訊故障），它將自動被切除，由另一臺執(zhí)行所有的功能，當故障的上位機恢復后，可以自動切回執(zhí)行控制。兩臺上位機通過以太網直接從PLC讀取各類數據，從而實現(xiàn)對工藝過程的狀態(tài)監(jiān)控和報警、趨勢的顯示功能。可以將實時數據錄入ACCESS數據庫，形成通用的數據庫格式，實現(xiàn)整個裝置數據的集中處理功能，編制各類報表，繪制歷史趨勢。
設置一臺打印機，連接其中的一臺上位機，通過以太網共享打印機，用于數據、報警、報表、趨勢的打印。
以后當公司需要遠程監(jiān)控時，其中作為主服務器的上位機，可以同時作為Web服務器，用于實現(xiàn)遠程監(jiān)控，通過公司局域網絡（以太網或電話線）可以把現(xiàn)場的設備狀態(tài)、報警、流程圖等HMI畫面?zhèn)魉偷綇S調度、公司調度或網絡上的任何一臺終端上，在遠程客戶端可以通過IE瀏覽到以上內容。
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：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
