MODICON 984 PLC的升級改造

控制系統《微計算機售息》(測控自動(dòng)化)2010年第26卷第6-1期文章編號:1008057002010)06-1-007602MODICON984PLc的升級改造Upgrading and Transformation of MODICON 984 PLca內蒙古化工職業(yè)學(xué)院2內蒙古工業(yè)大學(xué)孫家瑞1侯慧姝SUN Jia-nui HOU Hui- shu摘要:內蒙古天野化工公司合成氯生產(chǎn)裝置的PLC采用 Modicon公司的984-785E產(chǎn)品,該PLC自1996年授入使用以來(lái)工作正常、運行穩定。但由于 Modicon公司被法國 Schneider電氣兼并,該PLC產(chǎn)品已經(jīng)停產(chǎn)備品備件采購困難,存在系統停機的重大隱患。為此本公司將 Modicon984-785E升級改造為 Schneider公司可兼客984系列的 Quantum系列PLC。 Quantum PLC升級改造投入運行后一直工作正常,升級改造圓滿(mǎn)完成。關(guān)鍵詞:可編程邏輯控制器;升級改造;控制界面中圖分類(lèi)號:TP273文獻標識碼:BAbstract: Inner Mongolia Tianye Chemical Corporation ammonia production plant adopted 984-785E PLC made by Modicon Corpora-tion. The 984-785E PLC had been worked normally and run stably from 1996. As the Modicon Corporation had been merged bySchneider Electric France, and the 984-785E PLC had stopped producing, the spare parts of 984 were unavailable that posed a ma-jor potential halting risk to PLC system of the ammonia production plant. In view of this, Tianye Corporation decided to upgrade andtransform the Modicon984-785E by Schneider Electric France Quantum PLC which may compatible 984 series. Quantum PLC hasbeen worked stably since it was put into use, the upgrading and transformation was succeededKey words: PLC; Upgrading and transformation; Control interface引言結構化文本和指令表)改造后的PC系統新增雙機熱備 Quantum系列cPU模中國海洋石油天野化工公司位于內蒙古呼和浩特市19板、以太網(wǎng)模板、通訊模板、切換單元、電源模板。即將原984系年12月投產(chǎn)成功是年產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨52萬(wàn)噸尿素的國有大統的主機姑換成 Quantum的主機站原系統Ro遠程站用相應型化工企業(yè)。合成氨生產(chǎn)裝置的PLC采用美國 Modicon公司的的 Quantum系列O模板替代。984系列PLC控制器型號為984-785E。該PC為國內外七十原PLC系統的控制L0硬件總點(diǎn)數為1752點(diǎn),改造后系年代末期至九十年代初期業(yè)界的主流產(chǎn)品,自投人使用以來(lái)運統增加模擬量卡件2塊數字輸入卡件4塊數字輸出卡件2塊,行穩定性能可靠。隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展原有984系列產(chǎn)品已經(jīng)?？傸c(diǎn)數達到2000點(diǎn)。產(chǎn)本公司經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)運行該產(chǎn)品庫存的備品備件已所剩系統的通訊點(diǎn)數為1024點(diǎn)通訊方案采用施耐德自動(dòng)化公無(wú)幾,一旦CPU、電源模板通訊模板或O模板出現故障將可司高速可靠的實(shí)時(shí)工業(yè)控制局域網(wǎng) Modbus plu實(shí)現PLC站與能導致系統長(cháng)期停機,給企業(yè)造成極大的經(jīng)濟損失。而且其Ds站之間數據的通訊。新系統新增兩臺上位機,配置完全DOs下的Mdst組態(tài)、 Windows31下的Uncl上位監控都致均裝有PLC編程軟件和畫(huà)面組態(tài)軟件每臺可獨立實(shí)現完整遠遠落后于計算機技術(shù)的發(fā)展給生產(chǎn)操作和控制帶來(lái)很大不的功能,并互為后備。上位軟件采用施耐德公司的vEC!便。因此2008年8月裝置大檢修期間對PLC進(jìn)行了升級改造。TEcr軟件包。編程軟件采用施耐德公司的 Concep26軟件包1改造后系統的軟硬件配置確保改造前后系統的連鎖邏輯程序能夠無(wú)縫升級。上位機與PLC系統的通訊協(xié)議采用100M的TCPP工業(yè)以太網(wǎng),實(shí)現高按原有 Modicon PLC-984E系統配置需求,合成氨裝置的速的程序維護及畫(huà)面監控。Jo站仍采用遠程9o8可靠高速PLC改用法國 Schneider公司的Qumm系列美國 Modicon公的網(wǎng)絡(luò )實(shí)現Ro擴展既保證通訊效率又實(shí)現網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的統司現在是法國 Schneider公司的一個(gè)下屬公司uamm系列性。編程軟件選用的指令結構與984系列完全兼容但界面更友PC是 Schneider公司的高性能PLC對94系統特別是其Ro好指令系統更加豐富可幫助用戶(hù)更方便地完成系統的開(kāi)發(fā)具有兼容性能直接與984的RO進(jìn)行通訊。其14C03414A再開(kāi)發(fā)及維護?？刂破骶哂邢铝行阅躕86133MHz、M閃存 M SRAM57K改造項目很重要的問(wèn)題就是DS與PC通訊。施耐德寄存器984梯形邏輯解算時(shí)間009-045m/K標準通訊端口支PLC是整個(gè)合成氨裝置DCS系統中的一個(gè)子站,DCS為主站持 Modbus和 Modbus Plus聯(lián)網(wǎng)通訊控制器背面的旋轉開(kāi)關(guān)用PC作為請業(yè)數捏的通信。合成氨裝置的DCS系來(lái)設定14個(gè)有效MB+地址:控制器內含一個(gè)基于通用984統采中國煤化工通訊卡RS2的接口Rs指令集的80多條指令;提供984梯形邏輯圖編程語(yǔ)言和IEC61131-3的5種標準編程語(yǔ)言(梯形圖順序功能圖功能塊圖、232CNMHGBM85網(wǎng)橋相連,采用Modbus e, Point-to- Point/ Multipoint接口。 Modbus協(xié)議具有孫家瑞:副教授偵錯能力強數據傳輸量大實(shí)時(shí)性好、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)是目前76-360元/年郵局訂閱號:82946《現場(chǎng)總線(xiàn)術(shù)應用20例》愿的論文得到兩院院士關(guān)注控制系統白控領(lǐng)域使用非常廣泛的通訊語(yǔ)言。該協(xié)議在原來(lái)系統運行中只是工位號有所區別未出現過(guò)故障所以升級改造依舊沿用 Modbus協(xié)議。2升級改造的實(shí)施過(guò)程合成氨P(pán)C項目的改造從方案論證現場(chǎng)調研,立項合同簽訂、訂貨、到程序編制、圖紙繪制、聯(lián)調、大修改造、調試投運護航等過(guò)程前后歷經(jīng)半年左右。按照事先擬定的改造工作計劃書(shū)的方案和步驟,對合成氨裝置的系統進(jìn)行了全面改造整個(gè)過(guò)程大致經(jīng)歷了如下幾個(gè)階段1、確定改造方案依據現有的圖紙資料當前的上位機程序經(jīng)過(guò)現場(chǎng)考察并與丁藝人員確認制定了全面的升級改造方案。改造涉及的方面主要有16個(gè)機架擴展方式的細節;CPU、電源220V和24V空開(kāi)和保險的大小及安放位置;走線(xiàn)路由;操作臺和上位機的放圖1數據一覽界面置位置以太網(wǎng)絡(luò )拓撲形式;上位機顯示的內容強制和連鎖的內容J0點(diǎn)號表;信號類(lèi)型有源還是無(wú)源信號等各方面的細節。2、設備的準備和安裝根據最終的改造方案訂購設備先準備硬件、網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品、電腦工具網(wǎng)線(xiàn)、空開(kāi)、保險管等外圍設備。 Quantum設備到貨后,根據現場(chǎng)機柜結構機架尺寸位置制作底板、RIO同軸網(wǎng)線(xiàn)、以太網(wǎng)網(wǎng)線(xiàn)安裝好硬件設備。3軟件的編制將原 Modicon984PLC程序升級為 Quantum PLC程序編制上位機程序畫(huà)面、強制連鎖程序、網(wǎng)橋程序并編寫(xiě)測試程序。編三三≡三三≡寫(xiě)完成后安裝驅動(dòng)程序、監控軟件和上位機操作系統4整個(gè)系統聯(lián)調將所有新系統的主站和分站硬件系統安裝到位,確認各模圖2旁路A界面圖板接線(xiàn)正確無(wú)誤進(jìn)行輸入輸出及模擬量信號測試測試系統3氧化界面連鎖邏輯。經(jīng)測試DCS與PLC通訊正常,DCS顯示的狀態(tài)數據、氧化工段是最重要同時(shí)也是最危險的生產(chǎn)工序,需要特別報警提示信息均正?，F場(chǎng)閥門(mén)泵等設備通過(guò)PLC和上位機的監控。氧化畫(huà)面顯示氧化工段的工藝管路結構、閥門(mén)狀態(tài)流可正常顯示狀態(tài)。量壓力溫度等實(shí)時(shí)信息如圖3所示控制系統運行10多天后軟件、硬件工作正常。至此改造工作圓滿(mǎn)完成3上位機主要監視、控制界面PLC控制系統可監控整個(gè)合成氨裝置的連鎖狀態(tài)并實(shí)施連鎖控制登陸系統后進(jìn)入系統主界面。主界面包括四機組SOE、數據一覽、氧化、旁路A旁路B、報警、控制系統監視等按鈕點(diǎn)擊這些按鈕可進(jìn)入下級監控界面下面介紹幾個(gè)重要的監控界面。數據一覽界面此畫(huà)面顯示系統重要的閥位信號狀態(tài)和儀表數值,如圖1所示2、旁路A界面旁路A畫(huà)面可顯示氣化爐A爐當前軟強制的狀態(tài),如下圖圖3氧化界面2所示。方塊綠色標示位號為on”,方塊紅色標示位號為or。4控制系統監視界面用戶(hù)登錄后點(diǎn)擊相應位號按鈕,還可進(jìn)行“軟旁路”操作?！罢鳡顟B(tài)如PIC熱備狀態(tài)電池電壓低、?！北硎敬宋惶枦](méi)有被軟旁路,“強制”表示此位號已經(jīng)被軟旁各RIO中國煤化工狀態(tài)方塊為綠色若路。只要有一個(gè)位號被強制,則畫(huà)面右下方就會(huì )顯示提示信息顯示紅笆CNMHG別故障的種類(lèi)進(jìn)而軟旁路操作”。此畫(huà)面影響控制系統的連鎖邏輯程序因此要慎排除故障。在時(shí)雙詛仕雯叱咧PLC在工作,與上位重操作。氣化丁段是雙爐運行旁路B界面同旁路A界面相似,機通訊正常如圖4所示下轉第65頁(yè)《PLc技術(shù)應用200例》■自控網(wǎng)郵局訂閱號:82946360元/年-77-您的論文得到兩院院士關(guān)控制系統饋環(huán)節同時(shí)在軟件上應用了PID控制算法。本系統直接利用三 Mechanical& Electrieal Engineering菱PLC自帶的PID控制指令其中PD指令目標值sl指PC機(310018浙江杭州中國計量學(xué)院機電工程學(xué)院)魏艷紅許昌(上位機發(fā)送的相應軸的理想目標位置測定值s2指MD模塊李運堂實(shí)時(shí)采樣電子尺反饋的實(shí)際位置輸出值D指D∥A模塊的輸出 College of Mechanical& Electrical Engineerin, China Ji值控制比例閥的開(kāi)度。對于參數s3而言由于被控對象很復雜, iang University, Hangzhou,310018, China) WEI Yan-hong很難用解析的方法建立其數學(xué)模型,因而選用擴充臨界比例度 XU Chang Li Yun-tang法進(jìn)行PD參數的預整定,然后采用試湊法進(jìn)行PD參數的實(shí)通訊地址:310018浙江省杭州市下沙高教園區中國計量學(xué)院際確定及反復優(yōu)化。機電學(xué)院機械電子學(xué)科)魏艷紅由于PD指令測定值S2指AD模塊實(shí)時(shí)采樣電子尺反饋收稿日期:200907.16(修稿日期200910.16的實(shí)際位置,因而AD模塊的選型直接影響了PID控制的效果。本系統中采用了三菱公司12位的AD采樣模塊實(shí)際運行(上接第7頁(yè)時(shí)該座椅平臺每個(gè)氣缸垂直方向運動(dòng)的距離為20mm而12位AD模塊其數據表示范圍為0-2047,因而平臺的控制精度為20072047=0098mm,由此產(chǎn)生約0.0987200=0048%系統誤差現場(chǎng)調試證明此時(shí)平臺的動(dòng)作比較平滑幾乎感覺(jué)不到振動(dòng)效果極佳達到了系統的控制要求。己動(dòng)條件1自保關(guān)閉條圖5關(guān)閉為主式的梯形圖4結論圖4控制系統監視界面座椅平臺控制系統采用帶位置反饋的閉環(huán)控制,同時(shí)應用4結論了PID控制算法保證了位置控制的精度提高了系統運動(dòng)控制的可靠性和穩定性而且其控制軟件的開(kāi)發(fā)相對容易縮短了整內蒙古天野化工公司合成氨裝置PLC控制系統的升級改個(gè)系統的開(kāi)發(fā)周期。采用氣動(dòng)方式驅動(dòng)的座椅平臺不僅可以應造工作從2008年8月初開(kāi)始實(shí)施于8月底改造完成并投入使用于航天模擬器、飛行模擬器動(dòng)感電影等常規場(chǎng)合,而且可以用到目前為止該系統一直正常運行達到了升級改造的目的應用于某些有易燃或爆炸潛在危險的特殊場(chǎng)合。本文作者刨新點(diǎn):不改變原有連鎖邏輯和網(wǎng)絡(luò )通訊協(xié)議實(shí)本文創(chuàng )新點(diǎn):1采用氣動(dòng)方式驅動(dòng)座椅平臺環(huán)保、安全費現 Modicon984PLC到 Quantum PLC的升級改造,加強了監控用低可以應用于某些有易燃等潛在危險的場(chǎng)合;2采用帶位的可操作性和安全性系統運行更加穩定可靠置反饋的閉環(huán)控制并應用了PID控制算法控制精度高系統運參考文獻行穩定;3采用PC作為主控系統用啟動(dòng)為主式的梯形圖實(shí)現葉正文,王興璞管裹華等984主機升級為 Quantum[冶金SFC圖的功能其控制軟件的開(kāi)發(fā)相對容易縮短了開(kāi)發(fā)周期自動(dòng)化2004,1(1)5參考文獻[2]周銘劉曉軍王箭等 MODBUS協(xié)議在 CENTUM CS系統中的李東動(dòng)感電影運動(dòng)控制系統研制北京機械工業(yè)學(xué)院學(xué)報,應用自動(dòng)化與儀器儀表20016251-53[3祝木田,師勇Mbus協(xié)議通訊的應用J微計算機信息2004,2甘紅勝六維動(dòng)感平臺控制系統的設計[D]上海交通大學(xué)00420(6:9-11B姜波氣動(dòng)技術(shù)應用于穩定平臺系統相關(guān)問(wèn)題的研究D]哈爾作者簡(jiǎn)介:孫家瑞(1955男漢族內蒙古呼和浩特人副教授濱工程大學(xué),2006學(xué)士?jì)让晒呕ぢ殬I(yè)學(xué)院計算機與信息工程系主任研究領(lǐng)域:]三菱電機株式會(huì )社FX系列特殊功能模塊用戶(hù)手冊320,人工智能、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )及微計算機在企業(yè)中的應用三菱電機株式會(huì )社, FXIS. FXIN, FX2NFX2NC系列編程手冊Hlo, Inner Mongolia, associate professor,BA、osd8-11:139142.M]2001,274-283Department of Computer and Information Engineering, Inner6張運剛末小春從入門(mén)到精通一三菱FX2NPC技術(shù)與應用 Mongolia Chemical Engineering Professional College. ResearchM人民郵電出版社2007,279-283field: artificial intelligence, artificial neural network and micro7]陸武魁李發(fā)英基于PLC的飛行彈射模擬器控制系統設計門(mén) computer微計算機信息20087-191-93.(010011中國煤化工工程系)孫家瑞作者簡(jiǎn)介魏艷紅(1982-,女,山西朔州人中國計量學(xué)院機電工(010051程學(xué)院機械電子學(xué)科老師;許昌男,中國計量學(xué)院教授通訊地址CNMH木路84號石油宿舍Biography: WEI Yan-hong(1982-) female, Shanxi Province,東單元202)侯慧蛛teacher, now is working in China Jiliang University, major in(收稿日期20907060(修稿日期209.106《Pc技術(shù)應用200G數峰訂間號8290630元1年-65