PLC冗余控制系统在大机组中的应用.pdf
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1、64 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第10期解决方案 SOLUTIONPLC冗余控制系统在大机组中的应用Application of PLC Redundancy Control System in Large Units王 峰(大庆炼化公司电仪运行中心,黑龙江 大庆 163411)Wang Feng(Electrical Instrument Operation Center of Daqing Refining&Chemical Company,Daqing Heilongjiang 163411)摘要:对离心压缩机组仪表控制系统改造,选用冗余的RX3i PLC作为
2、控制核心,保持原有的控制方案不变,将程序解读转化,对PLC、HMI进行重新编程,保持原有的操作界面及风格,使上位机与PLC系统紧密结合,实现过程的监控。该项目的成功实施,为RX3i冗余系统的使用和编程奠定坚实基础,并为国内大机组控制系统改造提供一整套的硬件配置及软件组态方案。关键词:冗余 容错 程序 编程Abstract:For the centrifugal compressor group instrument control system transformation,choose redundant RX3i PLC as the control core,keep the origi
3、nal control scheme unchanged,the program interpretation,to the PLC,HMI reprogramming,maintain the original operation interface and style,so that the upper computer and PLC system closely combined,to achieve the process monitoring.The successful implementation of this project lays a solid foundation
4、for the use and programming of RX3i redundant system,and provides a complete set of hardware configuration and software configuration scheme for the transformation of domestic large unit control system.Key words:Redundancy Fault-tolerant Program Programming收稿日期:2023-04-14作者简介:王峰(1973-),男,河南南阳,汉族,大学本
5、科,工程师,主要研究方向为自动控制及应用。机架的IP为10.0.0.1,从机架的IP为10.0.0.2。另外,主从机架的GBC模块配置有所不同,主机架GBC模块的地址为31,从机架GBC模块的地址为30。PLC通过GBC对分布式I/O进行控制及管理,并通过令牌式网络协议,访问分布式I/O系统,完成对现场的过程数据显示及控制。上述方案存在的隐患主要有以下几方面:(1)控制系统冗余方案为软冗余,正常时只有地址为31的GBC机架有控制权。当有故障发生时,自动切换到地址为30的GBC,当GBC31恢复后又自动切换到GBC31机架控制,无法实现人为的主从机1 控制系统改造的背景与环境原丙烷压缩机、循环氢
6、压缩机仪表控制系统采用GE公司的冗余的90-70控制系统,如图1所示,共采用2套PLC槽架,硬件组成上完全相同,但在硬件配置上有所不同,其中主、从机架的IP有所不同,主65中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第10期SOLUTION 解决方案为防止电源波动,PLC机架电源模块被设计成直流24VDC电源,防止交流电压一旦出现波动给系统带来影响。同时无论在主从机架还是远程机架上都插入两个电源模块,以防止电源模块故障给系统带来影响。2.3 控制器冗余GE控制器有两种,一种是非冗余的CPU,另一种是用于冗余机架的CRU,均能够实现冗余设计。但通过CPU实现的冗余通常为软
7、冗余,通过CRU可真正实现控制机架之间控制的硬冗余,同时实现冗余机架之间的手动切换。机架之间的切换有两种,一种是自动切换,由系统直接控制,当与上位机的以太网环路出现故障或用于控制分布式I/O的以太网模块故障(控制分布式I/O的以太网模块有2个,需要同时出现故障)时,系统将自动切换主从机架;另一种是手动切换,可按照人的需求进行切换,长时间按住任意机架RXM模块的切换键实现手动 切换。2.4 在用机架的判断正常情况下,主从机架之间只有1个机架处于在用位置,具有实际的控制权,必须通过RXM上的状架之间的切换。(2)冗余方式为单网,所有的分布I/O模块并接在网络上,只有1条控制网络。一旦出现网络故障,
8、I/O模块将无法控制,将直接导致机组停机。(3)控制系统老化,备件成本较高。上位机依然采用WIN2000操作系统,由于现有的上位机硬件无法提供WIN2000的硬件驱动,一旦上位机出现故障,无法及时恢复。(4)主从机架对I/O的控制只采用1个GBC模块,未实现I/O控制模块的冗余。鉴于以上原因,对控制系统进行了改造,将90-70控制系统更换为 GE PAC RX3i控制系统。2 改造系统的构成2.1 控制机柜电源冗余在本次改造中,为防止电源系统波动造成机组停机事故,在实际中采用了两路供电,一路由UPS供给,另一路由市电供给,分别作用在2个24VDC电源箱上,电源的输出端通过二极管模块输出,保证了
9、24VDC电源系统的稳定性。2.2 PLC机架电源冗余图1 原GE公司的冗余的90-70控制系统66 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第10期解决方案 SOLUTIONI/O实现双网络、双控制器的冗余。硬件配置图如图2所示。2.6 机架之间数据同步为保证冗余机架之间的互为备用,必须保证做到冗余机架之间数据的同步,当出现切换时才能保证无扰动。数据的同步是通过RXM模块实现的,在RXM模块上设有光纤连接接口,将主从机架的RXM模块相连接就可实现数据的同步。同时,在组态方面需配置同步的数据类型及同步的字节长度。在主机架上有2个RXM模块分别与从机架上的RXM模块进行配对,实现同
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