ControlLogix PLC在压缩机中的应用

1引言

美国罗克韦尔自动化公司生产的controllogix 系列高性能plc在工业自动化系统得到广泛的应用。克拉玛依电厂现有#3压缩机和新上#4压缩机都采用 controllogix plc作为自动控制系统，其中#3压缩机使用ethernet/ip网络结构，为单控制器模式，有hmi人机界面，上位软件使用rsview32；#4压缩机使用controlnet网络结构，为冗余控制器模式，无hmi人机界面，采用就地触摸屏控制。

2系统框架设计

2.1 #3压缩机

#3压缩机系统由2台操作站(其中1台兼工程师站)、1个控制器本地框架组成组成。控制器通过背板与i/o模块相连，通过通信模块1756-enbt与上位机通讯，为ethernet/ip网络结构。下位编程软件采用rslogix 5000，上位机编程软件采用rsv iew32软件，通信软件采用rslinx软件。系统结构如图1所示。



图1#3压缩机系统结构图

2.2 #4压缩机

#4压缩机系统由2个冗余控制器本地框架和2个扩展i/o框架组成。通过同轴电缆和t形头把冗余控制器框架、i/o框架和触摸屏连在一起，组成下层controlnet网络。2个控制器通过冗余通讯模块，用专用电缆连起来互为冗余备用。下位编程软件采用rslogix 5000，无hmi监控系统。系统结构如图2所示。



图2#4压缩机系统结构图

3软件系统框架

3.1 下位机编程软件rslogix 5000

两台压缩机均使用rslogix 5000下位机编程软件。rslogix 5000是controllogix plc处理器的梯形逻辑编程软件包，是一个32位的windows软件，能用自由形态的梯形图编辑plc程序，组态通信端口连接硬件模块使处理器进行数据的采集和输出，检查各模块状态。rslogix 5000指令功能丰富强大，能够创建复杂的程序和各数据表文件，能输入各逻辑程序完成设备的控制和监测，完成程序后还可以校验程序逻辑，检查程序是否出错。程序正确后可以在在线模式进行程序下装，下装正确后就可以运行。

3.2人机界面rsview32

#3压缩机使用rockwell software开发的rsview32软件，可有效地监视plc的运行数据和运行状态。rsview32是一种基于microsoft windows平台设计的易用、可集成的人机对话系统并且是一个可以把activex控制嵌入画面的mmi软件包。由于可与rstool和其它rockwell software产品集成，rsview32为监视和运行生产控制系统提供了极大的灵活性。

2.3 通信软件rslinx

#3压缩机使用ab公司开发的rslinx软件，它为ab的plc与各种rockwell software及ab应用软件之间建立起通信联系，从而实现操作站和plc之间的连接，网络连通后，在rslinx软件中建立topic，选定相应topic建立上位数据库，rsview32软件所有人机交互功能即可实现。

4问题及解决方案

4.1 #3压缩机改造

现有1台压缩机plc为单控制器模式，这种模式下，控制器一旦发生故障，系统就丧失预定功能，可把原cpu控制器方案改为控制站框架冗余方案，即并联模型。改造后控制器cpu、通讯模块、电源模块均可做到冗余配置，改造后的系统能大大减少控制器故障比率。假若单个控制器可靠度r1为90%，则并联后系统的可靠度rs=1-(1-r1)(1-r2)…(1-rn)，从此公式中看出改为双冗余控制器后rs=1-(1-90%)(1-90%)=99%，可靠性增加了9%；改为三冗余控制器后rs=1-(1-90%)(1-90%)(1-90%)=99.99%,可靠度比双重冗余增加0.99%，由此看来，三冗余对系统可靠性增加不明显，且投资较大，所以压缩机控制器改为双冗余配置即可。

4.2 #4压缩机改造

#4压缩机操作员站为就地触摸屏控制，给操作运行人员带来极大不便。可仿照#3压缩机建设hmi人机接口操作员站。最终将#4压缩机纳入#3压缩机网络系统，形成所有操作员站互为备用的网络系统。

4台压缩机控制系统改造后配置如下：整套系统由2台操作站、2套冗余控制器框架、3套扩展i/o框架组成。用controlnet网络把控制器本地框架和扩展i/o框架连在一起，组成下层controlnet网络。通过以太网交换机把plc处理器和pc操作员站连起来，组成上层以太网。通过光缆将数据远传至远程操作员站。新系统结构如图3所示。



图3新系统结构图

5结束语

该系统结构采用了生产者/用户技术，提供了具有高性能、确定性的分布式解决方案，这种灵活的结构允许多个处理器、网络、以及i/o在一个机架中搭配使用而没有限制。随着系统的扩展，controlnet将提供分布控制的链路至附加的机架。这种由系统提供的灵活性使它能成功地应用于多种控制领域中。

作者简介

周斌(1976-)男工学士/工程师，石化企业自动化装备工程。

参考文献

[1] rockwell automation公司. 罗克韦尔自动化设计选型手册,2006

[2] 浙江大学罗克韦尔自动化技术中心.可编程序控制器系统[m]. 杭州：浙江大学出版社，1999

[3] 伍锦荣. 可编程控制器系统应用与维护技术[m]. 广州：华南理工大学出版社，2004