吴道虎,华中科技大学水电与数字化工程学院 王绪军,中国船舶重工公司第710研究所
为实现城市煤气恒压供给和安全输送,采用了现代变频供气技术。整个控制系统设计采用三菱新型MELSEC-Q型PLC、并采用CC-Link现场局域控制网络技术,由一台主站、一台备用主站以及四个现地控制单元和两个备用现地控制单元架构了一套基于CC-Link的分布式城市煤气变频供给分布式控制系统。由于CC-Link具有完善的RAS功能,使整个控制系统的可维护性以及可靠性极大提高,自系统投运以来,性能稳定,控制品质好,极大提高了城市煤气供给质量。
一、引言
城市的管道煤气一般采用储气罐集中供气的方式,在居民用气高峰CONTROL ENGINEERING China版权所有,特别是晚上,煤气气压波动较大,极大地影响了居民的生活质量,为消除这种影响,使煤气气压基本恒定,采用现代变频供气技术,使气压稳定,较传统的供气方式相比,不仅可保证供气质量,还可降低控制成本。
山东某城市的集中储气线路有东西南北四条管路,分别
二、系统设计与实现
1 系统架构图
整个分布式控制系统分为两层结构,煤气储存罐管理系统以及现地实时控制系统,管理系统由过程控制服务器、生产计划服务器、控制中心Web服务器以及CC-Link网络管理服务器,现地控制系统由四个现地控制单元和两个备用从站组成。四个现地控制单元分别控制城区的东南西北四条煤气管路,两个备用从站,一旦四个现地控制单元的其中一个出现故障,将无缝挂接,起到备用作用。变频器选用三菱FR-500型,利用PLC可以监测其电流、电压、频率、转速、压力等,也可以控制变频器的各类参数。系统架构图详见图1所示。
2 CC-Link局域控制网
安全可靠的煤气供给对整个控制系统的可靠性提出了很高的要求,除系统硬件本身具有极高的可靠性外,另一解决方法需要设置主站和备用主站构成冗余系统。虽然CC-Link是一现场级的局域测控网络,但是CC-Link提供了很多高一等级网络所具有的功能,如:可以对其设定主站和备用主站,由于其造价低廉,因此性价比较高,采用CC-Link可以构成一个简易的PLC控制网,与真正的控制网相比,价格极为低廉。在系统中,采用CC-Link给系统带来了如下优势与特点:
1)自动刷新功能、预约站功能使控制系统无缝连接备用从站,实现无扰控制。
2)完善的RAS(Reliability可靠性、Availability有效性、Serviceability可维护性)功能使控制系统可维护性极大提高。
3)互操作性和即插即用功能给系统备件的储存提供了多生产厂家的选择。
4)循环传送和瞬时传送功能提高了系统数据通信的速率。
5)优异抗噪性能和兼容性。
3 CC-Link网络设置与编程
在基于CC-Link现场总线的应用过程中,最为重要的一部分便是对系统进行通信初始化设置。目前CC-Link通信初始化设置的方法一般有三种,1)采用的是最基本的方法,即通过编程来设置通信初始化参数。2)使用CC-Link通信配置的组态软件GX-Configurator for CC-Link,采用通信初试化设置的方法。该组态软件可以对A系列和QnA系列的PLC进行组态,实现通信参数的设置,整个组态的过程十分简单,但遗憾的是,目前该方法还不支持Q系列的PLC。3)通过CC-Link网络参数来实现通信参数设定。这是Q系列的PLC新增的功能,而A系列和QnA系列PLC并不具备这项功能。整个设置的过程相当方便。只要在GPPW软件的网络配置菜单中控制工程网版权所有,设置相应的网络参数,远程I/O信号就可自动刷新到CPU内存,还能自动设置CC-Link远程元件的初始参数。如果整个CC-Link现场总线系统是由Q系列和64个远程I/O模块构成的,甚至不须设置网络参数即可自动完成通信设置的初试化。
由于本系统采用的是Q型PLC,所以利用网络参数设置的方法是最为简单有效的,他只要按规定填写一定量的参数之后就能够很好的取代繁冗复杂的顺控程序。在发生错误或是需要修改参数时,同组态软件一样,也能很快地完成,减少设置时间。然而它的不足之处,在于