益阳西门子PLC代理

1、引言

    为适应国民经济持续发展的需要，缓解山西、陕西、内蒙古西部煤炭外运通道港口装船能力不足的状况，秦皇岛港于2004年下半年正式启动煤四期升级工程。利用煤四期工程预留的卸车能力，增加相应工艺设备及配套设施，新建5万吨级和3.5万吨级泊位各一个，增加吞吐能力1500万吨。

    基于此对原plc自动化控制系统进行升级，升级后的控制系统将与已投产的煤四期合成一个完整的生产系统，在中控室的统一控制下，实现各个装卸生产任务。

    2、系统设计

    2.1 升级内容

    本次升级内容包括：中控室的处理器从plc5升级至controllogix系列；中控室i/o模块升级至controllogix系列；处理器程序增加升级部分、数据库传输以及通信部分；中控室广播系统在原有的基础上升级；除尘洒水处理器从plc5-40e升级至plc5-80e，程序在原有基础上增加以太网通讯指令；其余变电所plc程序主体不变，与升级后的controllogix成为一体；监控系统与plc通讯软件升级；监控系统开发软件由intouch v7.0升级至intouch v9.0，遵循程序改动小原则。

    2.2 升级系统设计

    中控室部分把plc5升级至controllogix系列，主处理器为1756-l55m24，i/o模块的容量留有15%以上的余量，存储器具有后备电池保护功能，plc具有远程i/o能力和故障诊断功能，所有的plc i/o模块、电源模块及其它功能模块均能带电插拔，所有模块插入机架都有锁定装置[1]。处理器程序预先在实验室内进行流程的模拟与测试，保证在现场切换后可以立即投入到生产中。切换plc5模块时，首先拆除plc5系列模块，并在原有位置安装controllogix系列模块。输出模块的电压等级与原有系统保持一致，输入模块的电压等级更改为dc 24v，模拟量模块与原有模块的电压等级一致。在升级前，仔细检查并做好每一根控制电缆的标记，保证切换过程中正确无误，并且占用小的停产时间来进行系统切换。更换后，系统将保证基本的工作需要，并在调试过程中逐步完善。

    升级后的plc框架结构如图1所示。

图1 中控室框架结构示意

    中控室原通信柜内包含光纤收发器、无线调制解调器和交换机三类主要设备，其中光纤收发器和无线调制解调器主要指各个变电所、各个大机通讯所用的数据收发器。所有通讯设备将择机从原通信柜切换至新通信柜中，而后切换各个大机信号设备，同时对通信路径作明确标示，以便于维护。

    在中控操作台、新柜内各放置一台3com交换机，用于中控室内pc机与其他设备的数据交换。中控操作台交换机通过双绞线与plc室内交换机相连。ccr plc、各变电所plc、原有大机plc通过光纤与ccr plc进行数据交换。

    升级后形成了一个以中控室plc处理器为中心，与现场变电所和各个单机实时通信的以太网控制系统。该系统采用tcp/ip协议，利用msg指令进行设备间通信。整个控制系统网络的通讯结构如图2所示。

图2 plc控制系统网络结构示意图

    中控室内原有3台cgp，此次新增3台cgp，同时对原系统的3台cgp的intouch监控软件做相应的升级。

    中控室plc主要完成原有系统plc的所有功能，新系统翻堆、取装线的流程操作功能，以及向数据库提供生产作业数据等功能。

    对于老系统，所有程序位于“_2_ladder ”内，原有程序保持不变，完成原有系统的流程选择、大机的流程控制等工作。

    程序段“comm”完成通讯功能。主要完成与取装线plc处理器、翻堆线plc处理器、r52处理器、r62处理器、cd5处理器、ccr_dc处理器等6个处理器的以太网通讯读写控制。当取装线或者翻堆线通讯异常时，正在运行的流程将立刻停止。当ccr_dc处理器通讯异常时，相当于ccr处理器与所有其他老系统处理器的通讯中断，此时涉及到老系统设备的流程不能作业。当r52、r62、cd5这3台处理器通讯异常时，系统会产生报警信息，提示相关人员维修检查。

    程序段“database”用于整理数据，把数据库需要的信息整理好，向数据库提供数据。

    程序段“flownoview”用于向上位画面提供流程号码的显示。当有流程选中、启动、停止、故障、授权时，升级部分的上位画面就会有相应的流程号码显示。

    程序段“new”为升级部分流程选择、启动、停止、授权的控制主程序。

    煤四期升级工程建成后，与原煤四期工程要形成一个统一完整的生产系统。包括31个plc节点，彼此之间的通信传输的数据量非常大，要求作为通信中心的中控plc必须采取有效的通信方式，以避免数据传输缓慢或出现丢包、堵塞问题。中控室plc由plc5系列升级为controllogix系列后，由于产品更新换代的原因，plc5/40e中c.e系列之前的产品不支持cip协议，无法直接与controllogix通讯，这就意味着老系统中的plc将无法与中控plc直接通信。基于此，采用如图3所示的通信结构。

图3 老系统数据方向通讯示意图

    这种通信路径减少了与中控plc直接通信的plc数量，使plc的资源能得到合理利用。

    15号变电所有两个plc处理器ss15_fd、ss15_qz，分别实现的是翻堆线流程和取装线流程。现场各大机与该处理器通信，然后该处理器再与中控plc通信。升级系统通信结构示意图见图4。

图4 扩容系统通信结构示意图

    在msg的通讯指令控制上，采用轮循方案控制。每个plc5或者controllogix处理器中都有不止一条的指令。上一条指令执行的完成或者故障触发为下一条指令的使能位。以此类推，直到后一条指令的完成或者故障位触发条指令的完成。为防止connection碰撞发生，在每两条msg指令的执行中间，增加500ms左右的延时等待。这种方式要比以往的广播方式更优化，能避免同时通信造成网络堵塞和大数据流的发生。

    3、结束语

    自动控制系统升级以来的生产情况表明，系统运行稳定、可靠，网络速度明显提升，设备的运行率较之前有所提高，各项指标均达到既定目标，说明本次升级很好地解决了不同系列plc组网的问题。