摘要：介紹美國羅克韋爾自動化可編程序控制器PLC-5組成的控制系統(tǒng)，改造為ControlLogix系統(tǒng)時碰到的技術(shù)問題和解決方法。

關(guān)鍵詞：ControlLogix 設(shè)備網(wǎng) 程序變換

1 引 言

　　臺塑集團熱電（寧波）有限公司系由臺塑關(guān)系企業(yè)臺灣化學(xué)纖維股份有限公司通過英屬開曼群島臺化投資（開曼）有限公司獨資建設(shè)。作為臺塑石化專區(qū)的自備熱電廠，配備有3套150兆瓦燃煤抽凝發(fā)電機組。為了適應(yīng)臺塑石化專區(qū)的生產(chǎn)需求，每套機組配備了每小時500噸蒸汽鍋爐及150兆瓦的發(fā)電機組，用于為石化專區(qū)內(nèi)的各個工廠提供生產(chǎn)所需的蒸汽、工業(yè)用水以及電力。

　　室內(nèi)煤場是一個大型的煤中轉(zhuǎn)站，該煤場每天提供3200噸燃燒用煤。

　　煤場由入煤、布煤、挖煤和出煤四個子系統(tǒng)組成。①入煤：通過一系列傳動皮帶將煤從停靠在碼頭的船倉輸送到室內(nèi)煤場的入口，同時將大塊煤進行初步粉碎處理；②布煤：通過傳動皮帶將煤提升到室內(nèi)幾十米高處，再沿著特定的漏斗落到地面，堆積成金字塔形狀，當(dāng)煤層堆積到設(shè)定高度后，漏斗向前移動一定距離，繼續(xù)布煤，最后，在地面上形狀類似水平放置的三菱尺一樣的煤山；③挖煤：將上述堆積成形的煤，按預(yù)定的速度和方向一層一層的扒到輸送皮帶上；④出煤：進一步將煤粉碎，把挖煤機扒到皮帶上的煤輸送到鍋爐燃燒口。

　　整個控制系統(tǒng)由SLC500、PLC-5和1793遠程I/O組成，通過RSView32實時監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)煤場的全自動無人操作。

　　PLC-5和1793遠程I/O是羅克韋爾自動化早期產(chǎn)品，目前已經(jīng)停產(chǎn)，這給設(shè)備正常維修帶來極大困難。為此需要將PLC-5和1793遠程I/O組成的系統(tǒng)（圖1）改造為ControlLogix和1794 I/O系統(tǒng)（圖2）。

圖1 室內(nèi)煤場控制系統(tǒng)（改造前）

圖2 改造后的設(shè)備網(wǎng)

2 工程特點和施工策略

2.1 工程特點

　　(1)現(xiàn)場施工時間短

　　為確保電廠正常發(fā)電，要求在一周天內(nèi)完成整個改造工程

　　(2)技術(shù)領(lǐng)域廣

　　涉及到設(shè)備網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)，SLC500、PLC-5、ControlLogix三種PLC的編程及PLC之間的通信技術(shù)，RSView32上位機監(jiān)控技術(shù)和觸摸屏控制技術(shù)。

2.2 施工策略

　　(1)策略1：做好全面、深入的技術(shù)準備工作

　　在實驗室搭建模擬裝置，變換后的所有程序都必須通過模擬試驗（包括I/O測試，連鎖測試）

　　利用備件（編碼器，變頻器等）在實驗室組態(tài)設(shè)備網(wǎng)，進行數(shù)據(jù)映射實驗

　　在熟悉PLC-5和1793模塊資料基礎(chǔ)上，繪制詳細的現(xiàn)場接線工藝圖

　　(1)策略2：統(tǒng)一指揮，分工合作

　　將施工人員分為2組，同時進行：

　　第1組：現(xiàn)場接線安裝，第2組：控制室編程和修改RSView32圖控程序。

　　由于采取了上述措施，使工程如期圓滿完成。

3 主要技術(shù)問題

　　在選擇替換模塊時需要考慮：傳感器或負載的性質(zhì)（灌入和拉出）；公共接點；模擬量模塊的精度和分辨率。

　　系統(tǒng)程序原來用RSLogix5軟件編制，改造工程首先要將PLC-5程序轉(zhuǎn)換為ControlLogix程序，可以利用RSLogix5000自帶的變換工具完成^[1]，變換的正確性是肯定的。但變換并不完整，一些重要功能需要人工完成，如I/O地址映射，設(shè)備網(wǎng)地址映射，MSG指令等，另外，在Logix5000中找不到對應(yīng)指令時（如BTR，BTW，INV），需要根據(jù)邏輯關(guān)系自行處理。

　　特別要注意：PLC-5是16位數(shù)據(jù)格式INT，ControlLogix是32位數(shù)據(jù)格式DINT，在編程時注意地址偏移量。

3.1 I/O地址映射

　　圖1中，PLC-5為1/2槽尋址，需要把物理I/O映射到變換地址中，以布煤機為例，PLC-5和1756模塊的I/O對應(yīng)關(guān)系見表1，對應(yīng)梯形圖程序見圖3，4。

表1 I/O對應(yīng)關(guān)系

圖3將布煤機第1個1771-IBN映射到1756-IB32

圖4 將布煤機1771-OBN映射到1756-OB32

3.2 設(shè)備網(wǎng)數(shù)據(jù)映射

　　1771-SDN設(shè)備網(wǎng)掃描器模塊共有6個輸入/輸出存儲塊^[2]，分別是Block Xfer62至Block Xfer57,共計357個輸入字和357個輸出字。如表2所示。

表2 1771-SDN

　　今使用Block Xfer62存儲塊，因此，輸入數(shù)據(jù)映射到N10:0至N10:61;輸出數(shù)據(jù)映射到N11:0至N11:61.見圖5（說明：觸摸屏使用Block Xfer 61存儲塊）。

圖5 A網(wǎng)和B網(wǎng)改造前輸入/輸出數(shù)據(jù)映射

　　1756-DNB設(shè)備網(wǎng)掃描器模塊輸入/輸出為124個雙字和123個雙字，分別映射到Local:2:I.DATA[0]至Local:2:I.DATA[123]和Local:3:O.DATA[0]至Local:3:O.DATA[122]　　圖6，7，8為設(shè)備網(wǎng)改造后數(shù)據(jù)映射

圖6 改造后A網(wǎng)絡(luò)輸入映射

圖7 改造后A網(wǎng)絡(luò)輸出映射

圖8 改造后B網(wǎng)絡(luò)輸入/輸出映射

　　根據(jù)設(shè)備網(wǎng)B改造前后數(shù)據(jù)映射，編寫相關(guān)傳送指令，如圖9示：

圖9將挖煤機1794-IB16數(shù)據(jù)映射到N10[20]

　　圖10 ，11，12為改造前、后的網(wǎng)絡(luò)。

圖10 改造前的網(wǎng)絡(luò)

圖11 改造后A網(wǎng)絡(luò)

圖12 改造后B網(wǎng)絡(luò)

3.3 CPU之間的通信

　　讀懂原程序各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信是本次改造工程成敗的關(guān)鍵。在仔細閱讀原程序基礎(chǔ)上，可以得到如圖13示各個子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系。

圖13 PLC之間的通信

　　由于PLC類型不同，因此使用了三種通信指令，如表3所示。

表3 三種通信指令

　　在ControlLogix系統(tǒng)中CPU之間的參數(shù)傳遞既可以通過MSG指令實現(xiàn)，也可以通過定義生產(chǎn)者/消費者標簽實現(xiàn)，本工程采用后一方式。

　　以布煤機和挖煤機通信為例，按兩步進行：

　　第1步：在布煤機程序中定義N15[0]為生產(chǎn)者，定義N14[0]為消費者；在挖煤機程序中定義N16[0]為生產(chǎn)者，定義N14[0]為消費者；

　　第2步：在布煤機和挖煤機的I/O配置中，分別添加對方的以太網(wǎng)通信模塊和CPU（見圖14,15）：

圖14 布煤機I/O配置

圖15 挖煤機I/O配置

3.4 監(jiān)控畫面

　　對監(jiān)控畫面的改造主要是改造數(shù)據(jù)庫，有兩種方法來實現(xiàn)。

　　(1)第一種方法是

　　可按3步進行：

　　第1步：新建OPC Server，取代原Direct Drive（直接驅(qū)動）

　　第2步：新建數(shù)據(jù)庫，將原來的TAG復(fù)制到新的節(jié)點地址內(nèi)

　　第3步：修改畫面中每一個TAG路徑

　　(2)第二種方法是

　　可分2步進行：

　　第1步：新建OPC Server，取代原Direct Drive（直接驅(qū)動）

　　第2步：修改數(shù)據(jù)庫節(jié)點名稱，并將原程序地址改為轉(zhuǎn)換后的程序地址。

　　圖16，17，18為室內(nèi)煤場監(jiān)控畫面：

圖16 室內(nèi)煤場監(jiān)控系統(tǒng)主畫面

圖17 布煤機監(jiān)控畫面

圖18 挖煤機監(jiān)控畫面

4 結(jié)束語

　　RSLogix5000自帶的變換工具可以完成絕大部分程序轉(zhuǎn)換工作，安全可靠，不但大大減輕了工程師的勞動強度，而且使他們可以騰出精力，安心地去處理不能自動轉(zhuǎn)換的功能。

　　改造工程的順利完成，再次證明Rockwell Automation集成架構(gòu)具有強大的生命力。

參考文獻

[1]Rockwell Automation:Converting PLC-5 or SLC500 Logic to Logix-Based Logic

[2] Rockwell Automation:PLC-5 DeviceNet Scanner Module 1771-SDN User Manual

作者簡介

潘芝渭(1947-) 高級工程，現(xiàn)就職于師寧波捷創(chuàng)技術(shù)有限公司，負責(zé)產(chǎn)品的應(yīng)用項目開發(fā)。