1 引言

      寶二電廠(4x300mw機(jī)組)外圍輔助系統(tǒng)，包括除灰系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、化水系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)等都采用的是相互獨(dú)立、分散的常規(guī)plc控制系統(tǒng)，由于各輔助系統(tǒng)工藝有其不同的特性，所以采用的控制系統(tǒng)配置不同、技術(shù)水平、監(jiān)控方式各異。在寶二電廠的外圍輔助plc控制系統(tǒng)中全部采用上位機(jī)——法國施耐德 modicon quantum系列plc組成集成監(jiān)控系統(tǒng)。plc組態(tài)軟件modsoft2.6，監(jiān)控軟件采用美國wonderware公司的intouch(運(yùn)行版和開發(fā)版)。

2 plc控制系統(tǒng)配置組態(tài)方式

      modiconquantum系列plc提供高度靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從集中控制到高級分布系統(tǒng)及聯(lián)網(wǎng)的分布控制系統(tǒng)，靈活組合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最大程度滿足控制需要。plc控制系統(tǒng)配置組態(tài)方式有多種，在寶二公司輔助系統(tǒng)設(shè)計時，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行重要性不同，對plc控制系統(tǒng)配置分為三種情況：①雙cpu熱備雙i/o網(wǎng)冗余單路mb+配置；②雙cpu熱備雙i/o網(wǎng)雙路mb+配置；③單cpu單i/o網(wǎng)單路mb+配置。其中②性能最可靠，工程造價也最高；③性能較差，工程造價也低。

2.1 雙cpu熱備雙i/o網(wǎng)冗余單路mb+配置

      雙cpu熱備雙i/o網(wǎng)冗余單路mb+配置參見圖1所示。寶二公司的除灰網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、輸煤程控系統(tǒng)采用這種配置。plc系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備配置可以提高控制系統(tǒng)可靠性。雙機(jī)熱備系統(tǒng)必須包括兩個機(jī)架配置組態(tài)完全相同，每個機(jī)架上分別裝有一塊140cps電源模塊、一塊cpu模塊、一塊140crp遠(yuǎn)程通訊處理器及一塊140chs11000熱備通訊模塊，組成了雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)配置。兩塊熱備模塊通過兩芯光纜彼此相連，每個掃描周期，主cpu都要根據(jù)自身的i/o狀態(tài)表，通過熱備模塊間的通訊來更新備用cpu的i/o狀態(tài)表，使備用cpu始終與主cpu保持同步，從而當(dāng)主cpu模塊或系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過熱備通訊模塊及熱備通訊組件，可以完全同步地、無擾動地進(jìn)行cpu模塊的切換，此時輔助(熱備)cpu模塊支持系統(tǒng)不間斷地繼續(xù)工作。程控系統(tǒng)主機(jī)采用2臺研華工控機(jī)，組成一套完整的雙機(jī)熱備系統(tǒng)，對系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)控。其中，一臺為運(yùn)行主控器，另一臺為工程師開發(fā)機(jī)。當(dāng)一臺出現(xiàn)故障時，另一臺依然保證運(yùn)行人員操作，保證系統(tǒng)可靠連續(xù)運(yùn)行，工控機(jī)監(jiān)控軟件采用wonderware的intouch軟件，plc開發(fā)組態(tài)軟件是modsoft 2.6，操作系統(tǒng)是bbbbbbs 98/95，采用modbus plus通訊協(xié)議，以sa85卡提供的rs485電氣接口連接plc的控制器cpu卡件，另配打印機(jī)組成一個監(jiān)控系統(tǒng)，作為運(yùn)行人員監(jiān)控之用。

圖1 cpu熱備雙i/o網(wǎng)單路mb+通訊

      熱備雙i/o網(wǎng)通信介質(zhì)為雙路同軸電纜，遠(yuǎn)程通訊卡140cra與本地站通訊卡140crp之間采用了與modbus plus相同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(稱為quantuam分布式i/o通信技術(shù))雙路同軸電纜連接，傳輸距離最長為4.5km，傳輸速率為1.5mhz。本系統(tǒng)設(shè)計傳輸距離為300m。傳輸速率為1.5mhz。遠(yuǎn)程站有雙接口的140cra與本地站有雙接口140crp之間用雙路同軸電纜連接。

2.2 雙cpu熱備雙i/o網(wǎng)雙路mb+配置

      雙cpu熱備雙i/o網(wǎng)雙路mb+配置參見圖2所示。寶二公司的化學(xué)循環(huán)水處理控制系統(tǒng)采用這種配置。該項工程建設(shè)于2004年，plc技術(shù)水平比97年有很大發(fā)展，由于其經(jīng)濟(jì)成本下降和該工程的環(huán)保節(jié)約型重要性，并且plc控制柜與上位機(jī)相距50多米，所以采用了雙cpu熱備雙i/o網(wǎng)雙路mb+配置。雙路mb+保證了遠(yuǎn)距離監(jiān)控可靠性。

圖2 cpu熱備雙i/o網(wǎng)冗余mb+通訊

      plc系統(tǒng)配置同第1種基本一致。雙機(jī)熱備系統(tǒng)必須包括兩個機(jī)架配置組態(tài)完全相同，每個機(jī)架上分別裝有一塊140cps電源模塊、一塊cpu模塊、一塊140crp遠(yuǎn)程通訊處理器及一塊140chs11000熱備通訊模塊，另外還有一塊雙mb+口的140nom2120網(wǎng)絡(luò)模塊，組成了雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)配置。兩塊熱備模塊通過兩芯光纜彼此相連，使備用cpu始終與主cpu保持同步，從而當(dāng)主cpu模塊或系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過熱備通訊模塊及熱備通訊組件，可以完全同步地、無擾動地進(jìn)行cpu模塊的切換，此時輔助(熱備)cpu模塊支持系統(tǒng)不間斷地繼續(xù)工作。

      程控系統(tǒng)主機(jī)采用2臺研華610工控機(jī)，組成一套完整的雙機(jī)熱備雙網(wǎng)絡(luò)冗余系統(tǒng)，對系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)控。其中，一臺為運(yùn)行主控器，另一臺為工程師開發(fā)機(jī)。當(dāng)一臺出現(xiàn)故障時，另一臺依然保證運(yùn)行人員操作，一條通訊線路故障時、另一條通訊線路依然保證系統(tǒng)可靠連續(xù)運(yùn)行，工控機(jī)監(jiān)控軟件采用wonderware的intouch軟件，plc開發(fā)組態(tài)軟件是 concept2.6，操作系統(tǒng)是bbbbbbs 2000/nt，采用modbus plus通訊協(xié)議，以nhm30032卡提供的雙rs485電氣接口連接plc系統(tǒng)的兩塊雙mb+口的 140nom2120網(wǎng)絡(luò)模塊，另配打印機(jī)組成一個監(jiān)控系統(tǒng)，作為運(yùn)行人員監(jiān)控之用。其i/o網(wǎng)通信方式和協(xié)議，配置與第①方式完全一樣。

2.3 單cpu單i/o網(wǎng)單路mb+配置

      單cpu單i/o網(wǎng)單路mb+配置參見圖3所示。寶二公司的除渣控制系統(tǒng)、化學(xué)補(bǔ)給水處理控制系統(tǒng)、凝結(jié)水處理控制系統(tǒng)采用這種配置。plc系統(tǒng)采用單機(jī)cpu配置，一般分成一本地站和幾個遠(yuǎn)程站，本地站機(jī)架上分別裝有一塊140cps電源模塊、一塊cpu模塊、一塊140crp遠(yuǎn)程通訊處理器及幾塊i/o模塊，遠(yuǎn)程站組成一塊140cps電源模塊、一塊140cra本地通訊模塊和幾塊i/o模塊。

圖3 單cpu單i/o網(wǎng)mb+通訊

      程控系統(tǒng)主機(jī)采用1臺或2臺研華工控機(jī)，對系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)控。1臺工控機(jī)時安裝的開發(fā)狗，它既是工程師站又是操作站，機(jī)組除渣控制系統(tǒng)采用該模式；2臺工控機(jī)其中一臺為運(yùn)行主控器，另一臺為工程師開發(fā)機(jī)。當(dāng)一臺出現(xiàn)故障時，另一臺依然保證運(yùn)行人員操作，保證系統(tǒng)可靠連續(xù)運(yùn)行，工控機(jī)監(jiān)控軟件采用wonderware的intouch軟件，plc開發(fā)組態(tài)軟件是modsoft2.6，操作系統(tǒng)是bbbbbbs 98/95，采用modbus plus通訊協(xié)議，以rs485電氣接口連接plc的控制器cpu卡件，另配打印機(jī)組成一個監(jiān)控系統(tǒng)，作為運(yùn)行人員監(jiān)控之用。

      遠(yuǎn)程站與本地站之間采用與modbus plus相同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，稱為quantuam分布式i/o通信技術(shù)，單介質(zhì)為單路同軸電纜，即140crp與140cra之間只有一路通訊線。當(dāng)該通訊線路故障時，控制系統(tǒng)將失去監(jiān)控功能。所以保證該系統(tǒng)i/o網(wǎng)通信功能顯得尤為重要。