PDF《两段式冷净煤气站电气控制系统的改进》

?????????? ?? ?????????? ?? 信息化建设 信息化建设 摘要: 通过运用Modubs串口协议、 Proufbs现场总线及TCP/IP以太网络等形式, 将现场仪表、 可编程控制器、 变频控制器、 上位监控计算机等有机地融为一体, 对两段式冷净煤气站所属配套电气控制系统进行改进, 实现了通过屏幕即可对站内所 属煤气发生炉进行远程控制操作、 信号数据检测、 参数设置修改、 历史资料查询等多种功能.

关键词: 两段式冷净煤气站;

电气控制系统;

Modubs协议;

TCP/IP以太网 中 中图分类号 号: TP273 文献标识码: B 文章编号: 1004-4620 (2011) 01-0063-02

1 前言山东冶金机械厂制作的煤气发生炉、 站等配套 设施控制系统多采用西门子 S7-200 PLC 结合传统 操作及仪表显示台柜.随着电气控制系统的技术 进步, 人机界面操作及信息远程通讯传输技术已成 为发展趋势.山东冶金机械厂开发并实施了以原 有两段式冷净煤气站控制系统为参照、 人机界面监 控为基调、 远程通讯传输为手段的电气控制系统, 满足了客户需要.

2 功能请求与系统配置 冷净煤气站包含

8 台单体煤气发生炉, 而每个 单体煤气发生炉都需要实现自动加煤、 定时除灰、 干油润滑、 汽化剂温度调节、 汽包水位调节等多个 环节的控制, 每个环节的实现都需要在其炉体的运 行过程中进行相应信号数据的收集、 计算、 处理等 多项功能, 而这些功能的实现由西门子S7-200可编 程控制器来实施.为完成数据的信息共享和传输, 在每一炉体的 CPU224-XP 主模块之后, 均附加 S7-243 以太网通讯扩展模块, 再通过配置

2 组五口 以太网交换机, 以实现PLC与PLC之间、 CRT与PLC 之间所组成的TCP/IP网络协议方式通讯, 而诸多热 工仪表及物理模拟量数据, 是通过RS-485串口通讯 Modbus的协议方式, 来完成和众多仪表与PLC之间 的远距离数据采集与传递. 本系统采用西门子 MM430 变频控制器对各空 气加压机实施旋转驱动, 通过各自附加的DP通讯模 块形成现场总线串联方式, 最后交由 CPU-315- 2DP 来完成主、 从通讯的远程控制, 再对 SFC

14、 SFC15系统块进行编写、 调用, 使其达到并完成多台 变频控制器远距离通讯控制和驱动的目的. 本系统采用2台研华工控机作为其监控系统的 操作、 监视界面及热备, 通过运用MCGS通用工控组 态软件, 分别为用户展现其不同炉体的操作运行、 仪表数据、 报警限位、 参数设定、 曲线

图表、 历史资 料等多幅画面, 使之更好地为操作、 控制和分析该 煤气站相应设施和工艺状况提供方便. 2.1 Modubs协议的运用 Modbus是一种工业控制系统串行通信协议, 当 在网络上通信时, Modbus协议决定了每个控制器唯 一的设备地址, 通过识别地址所传送的消息, 决定 产生回应行动的依据.届时控制器将生成应答并 使用 Modbus 协议发送给询问对方.该协议通常采 用RS-485串行接口电气通讯方式, 具有良好的干扰 抑制性、 传输距离长、 组网方便等特点, 非常适合组 成工业级的多机通信系统. 在系统中选用西门子 CPU224-XP 作为可编程 控制器, 应用库指令MBUS_CTR进行主站端口初始 化, 填写通讯传输波特率 Baud、 奇偶校验 Panty、 超 时参数 Timeout 等.又编写调用库指令 MBUS_MSG 模块的用户程序, 直接读取现场显示仪表实时数据 (这里必须正确填写各仪表从站地址Slave、 读写参数 RW、 离散输出地址Addr、 位字计数 Count、 间接指针 地址DataPtr、 完成输出Done等) , 且必须清楚程序在 执行中1次只能激活1条MBUS_MSG指令.若要保 证实时数据连续显现, 则须将多条MBUS_MSG指令 形成循环结构形式, 再将实时数据信息通过 MCGS 软件中的设备构件中的32位浮点数进行有效连接, 这样便可从屏幕上能够呈现出物理实时变化的动 态数据. 使用效果证明使用Modubs通讯协议, 可节省大 量布线成本, 可省却模拟变量扩展模块, 同时获得 质量稳定可靠的通讯信号. 2.2 TCP/IP 以太网络的运用 工业以太网采用载波监听、 冲突检测、 多路访 问的网络机制, 运用总线拓朴结合竞争机制的总线 两段式冷净煤气站电气控制系统的改进 于鲁南(山东冶金机械厂, 山东 淄博 255064) 收稿日期: 2010-09-15 作者简介: 于鲁南, 男, 1958年生, 1981年毕业于山东铝业工业大学 自控专业.现为山东冶金机械厂自动化工程公司工程师, 从事电 气技术设计开发工作.

63 结构, 适宜于大量数据且长远距离的通讯传输[1] . 本系统在应用中将每一炉体的 S7-200 CPU 控制单 元后都附加 CP243-1 以太网通讯扩展模块, 使用带 有TP Cord 连接头的 RJ-45 专用双绞电缆网线, 使 之与 Scalance X-005 以太网交换机形成连接, 同样 的方式也可完成 CP343-1 模块、 CRT 上位机与以太 网交换机间的连接.而CP243-1模块的通讯参数必 须用 STEP7-Micro/WIN 编程软件向导来设置, 另外 CP343-1 以太网通讯模块的参数, 需在 S7-STEP 软 件的硬件配置中设置完成.其中CP343-1模块的IP 地址必须与CP243-1和上位机都处于同一个子网中 的有效码址, 来保证通讯渠道的正确连接.最后再 对MCGS软件设备窗口中的CP243-1和CP343-1以 太网通讯模块参数进行相应填写, 主要包括 IP 地址、 远程端口号、 采集周期和相应通道地址的一一 连接等, 完成后便可通过窗口设备调试选项, 对系 统连接状况进行检验测试. 实践证明, 该网络协议具有通讯传输迅速、 设 备增减灵活、 通讯质量稳定可靠等特点. 2.3 变频控制器上Profibs-DP应用 西门子 Profibus-DP 现场总线网络结构通过其 远程分布式 I/O 从站 ET200M 等, 即可对现场所有 DI/DO、 AI/AO设备进行主、 从连接和控制, 同样的方 法也可通过 DP 总线达到对 Master Drivers 系列变频 器进行打包式收发通讯和控制, 使其各受控体器件 的实时参数都可送至主站 PLC, 再由 CRT 上位机实 施对系统进行直观、 迅捷的采集和监控. 实施DP总线对变频器进行通讯传输应包含: 将Profibus-DP接口模块安装于每一变频控制器上, 通 过硬件组态分配其相应所属总线网络从站的地 址.设置相应 Master Driver 变频器的 DB 通讯数据 区, 一般来说通讯数据区的设置与其应用方式有 关, 其相应的设定值和控制字以及它们的反馈数据 通常存放在 PZD 数据区域, 而读写 Master Driver 变 频器P参数等则需要存放在PKW参数数据区域, 另 外还需在相应用户程序中分别调用S7-STEP 7应用 软件的特殊功能块 SFC14 和SFC15, 来完成 PLC 主 站与Master Driver变频器从站的数据信息读写.除 通过对以上参数的正确理解和编制相应读写程序 外, 还需对变频器的有关参数进行相应正确设置, 方可实施对Master Driver变频器的通讯控制. 实践中, DP通讯线屏蔽接........