應(yīng)用PLC控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)空壓站無人值守

　設(shè)計(jì)要求
　　 1）每臺設(shè)備應(yīng)有自動控制和連鎖保護(hù)裝置，并配有觸摸屏供現(xiàn)場觀察各工藝參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)，可手動／自動切換操作及緊急停機(jī)。
　　 2）現(xiàn)場控制室應(yīng)有計(jì)算機(jī)操作站，通過建立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控整個生產(chǎn)過程。
　　 3）空壓房的操作站應(yīng)與廠區(qū)控制中心聯(lián)網(wǎng)，由控制中心的控制器實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)空壓站無人值守。
　　系統(tǒng)構(gòu)成
　　 1．控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確立
　　 由于控制中心選用AB公司的PLC構(gòu)筑自控系統(tǒng)，并指定采用DH+網(wǎng)絡(luò)實(shí)施遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)，為保持一致性，空壓站自控設(shè)備選用AB公司的小型PLC——LC-500系列可編程序控制器，其帶有DH+網(wǎng)絡(luò)接口，支持DH+和DH-485網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。原設(shè)計(jì)推薦為單一DH+網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，后仔細(xì)分析綜合各方面因素后確立了分級控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施方案，如圖1所示。其基本理由是：
　　
　　
　　 1）從技術(shù)性考慮，單一結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點(diǎn)數(shù)量較大時安全性不夠理想。因?yàn)楦髟O(shè)備控制器均掛在同一網(wǎng)絡(luò)上，任何一臺出現(xiàn)通信故障都可能影響整個網(wǎng)絡(luò)，嚴(yán)重時會引起網(wǎng)絡(luò)癱瘓，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。雖然本案例的設(shè)備總數(shù)并不算很多，但考慮到對無人值守的高標(biāo)準(zhǔn)要求，將設(shè)備網(wǎng)分為上層DH+和下層DH-485兩級網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)到分散危險，提高網(wǎng)絡(luò)有效性和可靠性的目的。
　　 2）從經(jīng)濟(jì)性考慮，滿足基本要求的前提下，采用低成本的微型PLC替代。干燥器設(shè)備的生產(chǎn)工藝相對較簡單，控制點(diǎn)數(shù)不到10點(diǎn)，模擬量信號輸入點(diǎn)數(shù)也不多，動態(tài)響應(yīng)的時間常數(shù)相對較大，微型PLC——Micrologix1200可以滿足要求。其成本可降低一半。
　　 DH+網(wǎng)絡(luò)為AB公司推出的工業(yè)局域網(wǎng)之一，它是最早為可編程序控制器提供遠(yuǎn)程編程支持的控制網(wǎng)絡(luò)。它可以在可編程序控制器（PLC-5、PLC-3、SLC5／04）、操作員界面系統(tǒng)、個人計(jì)算機(jī)、主計(jì)算機(jī)、數(shù)字控制設(shè)備、可編程的具有RS-232-C／RS-422接口的設(shè)備之間提供點(diǎn)對點(diǎn)通信。一個DH+網(wǎng)絡(luò)最多可以連接99個DH+鏈路，每個DH+鏈路最多可以連接64個節(jié)點(diǎn)（智能化設(shè)備）。它采用雙絞線或屏蔽同軸電纜連接，每個鏈路的傳輸速率為57.6Kbit／s，115,2Kbit／s和230.4Kbit三種可選，傳輸距離可達(dá)10000ft（3048m）。DH+網(wǎng)絡(luò)支持從遠(yuǎn)程鏈路進(jìn)行組態(tài)、編程以及故障查詢等。
　　 DH-485是一種對信息傳送有時間苛刻要求的、高速確定性的工業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)，主要用于車間級各種設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳遞；具有多種功能，在令牌傳送協(xié)議下工作，網(wǎng)絡(luò)的最大長度為1219m。DH-485能夠連接多達(dá)32個節(jié)點(diǎn)的設(shè)備，包括SLC 500和Micrologixl200可編程序控制器、操作員終端和個人計(jì)算機(jī)等。其最大傳輸速率可達(dá)19.2Kbiffs。
　　 2．硬件配置
　　 現(xiàn)場控制室——操作站計(jì)算機(jī)PC，主控制器0#SLC（SLC-504）帶有標(biāo)準(zhǔn)RS-232C／DH+／8針圓形接口，共3個網(wǎng)絡(luò)接口。配置模擬量輸入／輸出模塊，開關(guān)量輸入／輸出模塊，共計(jì)128點(diǎn)，所有開關(guān)量輸出均采用繼電器隔離。0#SLC控制各設(shè)備子站以外的系統(tǒng)測點(diǎn)和閥門。
　　 空壓機(jī)子站——1#～6#SLC可編程序控制器（SLC-504），分別配有包括模擬量輸入在內(nèi)的64點(diǎn)I/O模塊，通過DH+接口連接到上層設(shè)備網(wǎng)。
　　 干燥器子站——1#～8#M1200微型可編程序控制器（Micrologixl200自帶24點(diǎn)FO），配接12點(diǎn)模擬量輸入FO模塊，通過NET-AIC通信模塊接入DH-485下層設(shè)備網(wǎng)。PV-500彩色觸模屏也由通信模塊的9針插頭連接到DH-485網(wǎng)。
　　 3．軟件組成和工作程序
　　 網(wǎng)絡(luò)連接軟件RSLinx在車間級設(shè)備與各種應(yīng)用軟件之間提供通信功能，它可組態(tài)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議（即選擇PLC控制網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議，如DH-485協(xié)議，DH+協(xié)議）、傳輸波特率、驅(qū)動程序等，完成網(wǎng)絡(luò)的初始化和令牌管理。
　　 編程軟件RSLogix500可使用戶在DH-485網(wǎng)或DH+網(wǎng)上對控制器（SLC 500、Micrologixl200）進(jìn)行編程，網(wǎng)絡(luò)上的任一個工業(yè)終端可以用來對網(wǎng)絡(luò)上的所有控制器編程。用戶既可以將程序下載到有關(guān)設(shè)備中，又可以從設(shè)備上載已有的程序，調(diào)試程序，監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行。
　　 工作站組態(tài)軟件RSView32設(shè)在現(xiàn)場控制室的操作站用來監(jiān)視和操作整個生產(chǎn)過程，為控制系統(tǒng)提供通信、顯示及報(bào)表管理等功能。
　　 各設(shè)備控制器自成一子系統(tǒng)，其應(yīng)用程序功能包括：信息采集、設(shè)備控制、故障報(bào)警、聯(lián)鎖保護(hù)以及數(shù)據(jù)處理和通信傳輸。
　　 通信傳輸工作程序如圖2所示。在本案例中，從控制中心控制器經(jīng)現(xiàn)場控制室操作站到7#SLC通信控制器，均采用自上而下的方式讀／寫目標(biāo)控制器的數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)傳送指令完成數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)信息集成和遠(yuǎn)程控制。
　　
　　
　　難點(diǎn)問題和解決方法
　　 整個控制系統(tǒng)隨同設(shè)備于2003年7月初步完成安裝調(diào)試工作，進(jìn)入試生產(chǎn)。2004年2月正式投產(chǎn)，滿負(fù)荷運(yùn)行，情況良好，達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。期間出現(xiàn)過的主要問題為：
　　 1）通信故障引起遠(yuǎn)程監(jiān)控失效兩次（上層設(shè)備網(wǎng)）。分析可能的原因，通信電纜使用了帶屏蔽的普通信號電纜而非控制設(shè)備規(guī)范要求的雙絞線屏蔽電纜，易受現(xiàn)場干擾，軟件方面對通信異常未設(shè)置必要的處理程序。
　　 解決方法——將原來115.2Kbit／s通信傳輸速率降低到57.6Kbit／s，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕卉浖矫孀隽讼鄳?yīng)的改動，此后未再出現(xiàn)過類似通信故障。
　　 2）通信傳輸延時，實(shí)時控制滯后（下層設(shè)備網(wǎng)）。經(jīng)分析獲悉，DH-485令牌總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的工作模式使得7#SLC通信控制器需要多個循環(huán)才能對下層網(wǎng)各設(shè)備控制器掃描一遍，加之網(wǎng)絡(luò)傳輸速率相對較低，在傳輸數(shù)據(jù)量較大時，出現(xiàn)控制延時達(dá)7～8s。
　　 解決方法——由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已定，硬件無法改變，所以在軟件方面加以改進(jìn)。數(shù)據(jù)傳輸速率提高到上限19.2Kbit／s；再修改軟件程序，采用控制操作指令優(yōu)先的策略，控制滯后的操作可得到改善。