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1、基于PLC的组态软件在空分中的应用guyan导语：具有丰富和开放式的网络接口，编程软件包和监控软件包技术成熟、使用方便.【摘要】介绍了GE9030PLC的控制构造和组态软件在空气别离装置中的运用。【关键词】PLC组态软件分布式空分一、前言随着工业自动化程度的日益进步，可编程序控制器PLC的使用越来越普遍，PLC使用简单方便，故障率低，对现场环境要求不高，因此倍受青昧。在目前的很多自控系统中，经常选用PLC作为控制设备，用于数据收集和控制，而在系统上位机上利用组态软件来完成工业流程及控制参数的显示，实现消费监控和治理等功能，KDON3005000空气别离装置中自控系统就是采用PLC控制方式。二、
2、系统大概情况1.工艺流程KDON-3005000型空分设备的工作原理是利用空气中各组分沸点不同，先使之液化再进展精馏，进而获得纯氧、纯氮产品。空分流程为原料空气在离心压缩机中被压缩至0.78MPaG，经冷气机组将空气冷却，进入HXK-150008.0型纯化器，去除H2O、CO2、C2H2等，净化后的空气进入分馏塔，通过主换热器及液化器与返流的低温废气、产品氮气进展热交换，然后进入精馏塔底部，经过精馏别离为产品氮气和富氧液空，塔底液空经过冷后节流进入冷凝蒸发器，在0.38MPaG压力下与氮气相变换热，氮气液化作为分馏塔回流液，液空蒸发为废气。废气经过冷器、液化器升温至151，再经透平膨胀机，绝热
3、膨胀至0.03MPaG给装置补偿冷量。产品氮气从精馏塔顶引出，经液化器、主换热器复热至常温，送至用户。2.自动控制自动控制系统采用美国GE-Fanuc公司的90-30PLC控制器和VersaMaxIO模块组建成控制站，采用CimplicityHMI人机界软件和高性能的上位机建成系统的操纵站。该自动控制系统实现对空分装置的空气压缩机系统、预冷系统、分馏塔系统、透平膨胀机系统、纯化系统等工艺经过的监视和控制.该自动控制系统的控制站和操纵站一个以太网，支持“TCPIP协议。PLC控制站由两套90-30PLC控制器和三个VersaMaxIO模块组及两个操纵站组成。控制站的9030系统采用机架式构造，I
4、O模块组采用具有紧凑和开放式构造的VersaMaxIO系统。控制站通过GBC模块与IO模块组的Genius接口模块以Genius总线方式连接，进而实现对IO模块点的收集和控制。系统的所有控制站、操纵站将通过以太网连接，控制站中配置具有10Mbits双绞线以太网接口的主处理器IC693CPU364模块，操纵站上位机配置10100Mbits自适应以太网卡，来共同实现局域网连接。三、网络构造整个控制系统分为两层网络1最底层使用CE的Genius总线，实现9030PLC控制器对IO模块组控制。2上层9030PLC控制器通过10Mbits以太网与上位机联接，操纵站的通过以太网卡与相应的PLC通讯，实现对
5、空分系统的实时监控。3该控制系统以后可以很方便的与其他计算机网络联接，上位机通过以太网能与工厂治理网联接，上位机中冗余的CimplicitvHMI通过Web效劳器功能，实现与工厂远程调度的通讯。四、控制站和操纵机1.控制站PLC控制站由两套9030PLC控制器和3个VersaMax：IO模块组组成，每个控制器和IO模块组通过一条自己的Genius网络和IO模块组通讯，当主控制器出现故障时，备用的控制器立即自动投入控制，不会影响对IO模块组的控制，仍能进展数据收集、数据存储、模拟控制、顺序控制等功能。GE-Fanuc9030PLC特点：该PLC构造小，配置灵敏，提供了开放的网络构造，提供多种网络
6、接口和先进的编程特性。内置RS232RS485通讯口，用于硬件组态和逻辑编程或者串性通讯。后备电池存储器和多级口令保护和存储器保护功能，大范围模块诊断功能，诊断到网络和通道级故障，并提供PLC和IO故障表，便于定位故障时间和目的以排除故障。VetsaMaxIO模块的特点：该系统的产品为模块化和可扩展构造，是当代开放式控制系统最正确的解决方案。IO模块和通讯模块都可带电插拔，自动配置IO地址，真正的即插即用，无机架的紧凑构造，模块安装方便，可灵敏地程度或者垂直安装在IO底座上，IO底座安装在DIN导轨上，无电缆连接，IO模块装卸时无须变动现场接线，易扩展，系统具有高可靠性和连续性，先进的故障诊断
7、，可诊断网络状态错误信号、强迫信号和电源状态，可恢复的电子短途经载保护，拔掉模块的状态可预先设定，开放的构造，支持多种网络通讯协议Modbus、RTU、Profibus、Genius总线、Ethernet等。2.操纵站操纵站配置性能优良的两台奔腾工业机型，采用WindowsNT操纵系统，安装CimplicityHMI组态软件。两个操纵站都通过配置的以太网卡连接在系统网络上，两台上位机均可以通过网络获取网络上所有PLC的数据，实现对现场的监控。中控室的两套操纵站组成冗余效劳器系统，一套安装CimplicityHMI300点监控软件开发版，另一台安装CimplicityHMI300点运行版软件，正
8、常工作时两台上位机可以同步操纵，可以进展监控画面的组态、数据点的建立功能，并始终保持数据同步，当一台上位机故障软硬件或者通讯故障，它将自动被切除，由另一台执行所有的功能，当故障的上位机恢复后，可以自动切回执行控制。两台上位机通过以太网直接从PLC读取各类数据，进而实现对工艺经过的状态监控和报警、趋势的显示功能。可以将实时数据录入ACCESS数据库，形成通用的数据库格式，实现整个装置数据的集中处理功能，编制各类报表，绘制历史趋势。设置一台打印机，连接其中的一台上位机，通过以太网分享打印机，用于数据、报警、报表、趋势的打印。以后当公司需要远程监控时，其中作为主效劳器的上位机，可以同时作为Web效劳
9、器，用于实现远程监控，通过公司局域网络以太网或者线可以把现场的设备状态、报警、流程图等HMI画面传送到厂调度、公司调度或者网络上的任何一台终端上，在远程客户端可以通过IE阅读到以上内容。五、软件1.系统操纵系统采用MicrosoftWindows2000NT2.PLC编程软件GE90-30PLC编程、实时监控和系统诊断维护软件：VersaPro2.0，该软件运行在WindowsNT平台上。VersaPro编程软件的主要功能为；1具有梯形图、顺序功能图和指令语句多种编程方式。2图形式硬件组态画面，离线开发梯形图程序，在线编辑、监控和修改初始值，可以使用变量名引用IO点；支持浮点运算、PID功能、
10、子程序中断。34个等级密码程序保护，子程序加密。4在磁盘上自动存储程序，可打印程序和配置、变量穿插引用表。5通过串行SNP协议或者以太网协议与PLC设备通讯，下载程序、在线监控内存状态，强迫IO状态，设置CPU实时时钟。6强大的诊断功能，提供PLC和IO两个故障表，明晰地指出故障时间、部位和内容。3.操纵站监控软件采用CimplicityHMI开发版和运行版各一套，其中一套300点开发版支持工艺的开发的需要，另一套300点版用于中控室对空气别离装置进展实时控制，VersaPro编程软件的主要功能为；1CimplicitvHMI是基于Windows平台的组态软件。内部采用多线程技术，进而能完成复
11、杂的任务。软件的构造采用面向Web级的设计，为ClientServer构造。2CimplicityHMI的界面编辑功能特别强大，支持OLE技术，进而可以方便的使用第三方控件。3CimplicityHMI与SQLServer结合，能完成数据、报警和事件的自动登录和日常的数据库维护。通过ODBC与数据库连接，提供与SQL数据库操纵的接口命令。4可以通过给不同用户分配不同的角色和资源来完成系统的平安受权。5界面设计针对本消费线工段多、消费工艺复杂、监控变量多等特点，为防止用户在监控时频繁切换窗口和监视方便，采用FrameContainer将各工段的实时界面、实时曲线、历史曲线、报警信息和数据查询打印
12、报-表等界面置于一个FrameContainer中。在相应的属性页标签的MouseUp事件的响应脚本中。6设备点的定义Cimplicity的设备点用来完成IO功能。IO点的实现是所有组态软件的技术核心，也是组态软件的一个重要局部。7故障报警这里把报警分为两类：现场报警和通讯报警。现场报警，即从PLC收集到的报警点。通讯报警，即上位机和PLC通讯失败。可为每种报警定义不同的声音，并起动AlarmSoundManager。这样在报警发生时，将会有不同的报警声音。8数据库本系统的后台数据库是SQLServer。通过数据源与Cimplicitv相连。9用户受权为了便于治理和系统平安，用户权限为两级进展
13、受权：治理员和操纵员。对治理员授予所有权限。对操纵员，通过分配不同的角色Roles和资源Resource，使这类用户只具有阅读各个界面、打印报表、处理报警的权限，而没有对工程进展重新配置、调整控制参数、停顿系统运行等高级权限。10打印报表。CimplicityHMI有很强的打印功能。六、系统功能1流程图的动态显示功能利用丰富的绘图工具和控件库及对象连接功能，很轻易完成工艺经过各种流程图画面的组态。通过动态连接和图形对象属性组态，可以把流程图与PLC设备点连接起来，在运行状态下，实现流程的动态显示如颜色变化、动态填充、数据动态显示等。工艺消费经过状态以流程图的方式显示，图像由一系列图例组成，并可
14、取出每幅图的部分进展放大，便于分分组显示。流程图上有实时经过动态参数显示：2测量值显示仪表测量值用棒图方式实时显示。测量值的上下限可以组态和修改，并可以自动进展工程量转换。3报警显示所有开关量点和模拟量点均可以被组态为记录报警，所有报警和操纵事件可以被登录到数据库中，用于记录和打印。具有内置的报警图例，只需要进展简单的组态来知足现场的要求。可组态多幅报警画面，报警可以根据等级被分类、分组显示在不同的报警画面中。报警可以具有声音、闪烁、颜色指示和确定等功能。4趋势图实时趋势和历史曲线可以在同一张图表上，同一张图表上可以有来自不同数据源的数据，每个图表的曲线不受限制，在运行时可以动态改变趋势和增加
15、趋势曲线。5设定值更改操纵方便可以通过键盘或者鼠标方便地在上位机上进展现场设备控制和设定值更改操纵。并可对设定功能增加权限保护，设立用户操纵口令，防止误操纵。并只允许具有设定值修改权限的操纵员进展操纵。6数据处理和存储采用CimplicityHMI标准的ODBC接口作数据登录。报警、事件和数据点均可以登录到MicrosoftAccess数据库文件中或者其他数据库中。可以利用符合ODBC标准的应用程序如Excel检索这些数据，产生报表。中控室的上位机进展数据的集中处理。7班、日、月、年报表的产生利用上述数据库登录功能和报表生成软件及Excel、VB等工具软件，可以产生班、日、月、年报表，并且报表可以保存为文本文件存入磁盘。8丰富的图表和曲线各种压力、温度经过变化曲线、精馏塔纯氧塔液位变化经过曲线、产品氮气、氧气计量累计曲线、事故报警总表等，分日、月时段并衔接，以月为单位存入磁盘。七、完毕语空气别离PLC系统采用成熟和先进的控制技术，具有丰富和开放式的网络接口，编程软件包和监控软件包技术成熟、使用方便；系统各硬件的设计符合国际标准，经过一段时间的运行，整个系统运行平稳，平安可靠，消费参数实时收集、消费异常及时报警，消除了平安隐患，PLC系统控制精度高，确保了空气别离装置高效经济运行。0