西門子6ES7221-1BH22-0XA8現貨包郵

1 、概述

大慶油田天然氣紅壓深冷裝置是天然氣分公司較大的氣處理裝置，每天處理天然氣量達到90萬方，生產輕烴200余噸。根據天然氣深冷分離裝置自動化監控系統的設計要求，由于相關的PLC設備分布廣泛，監控功能要求自動化程度高，而且有關的信息要迅速獲取及處理，并要易于管理。因此自動控制系統以OPTO 22公司SNAP I/O系統作為骨干框架，結合其較其**易用的應用開發組態軟件包Factory Floor Suit 4.0c，在32位的bbbbbbS操作系統平臺上，開發出既能很簡便完成系統各種監控功能，又具有使用靈活的人機界面的天然氣深冷分離裝置自動化監控系統應用軟件，監控裝置區各工藝點的溫度、壓力、差壓、調節閥、電磁閥等。裝置內壓縮機、膨脹機、丙烷制冷機、ESD緊急停車系統等與OPTO22 SNAP I/O系統通過通訊進行數據交換，由于機組自帶的PLC系統出自多個廠家，通訊標準不同，技術難度較大。

我們通過不斷摸索、實踐，在較短時間內，順利完成了多個系統間的通信問題，使系統具有可靠性高、兼容性強、操作簡便等優點，并且為項目節省了投資。

2、通訊系統的要求

1) 具備實時通訊功能，利用OPTO22 產品的強大的通訊優勢，將生產數據實時傳輸到OPTO22 SNAP I/O系統。
2) 完善的安全監控功能。OPTO22 SNAP I/O系統接收到機組通訊傳出的報警信號，能夠及時記錄并執行相應現場控制流程。
3) 支持多通訊協議；
4) 良好的中文人機界面；
5) 采用工業組態軟件實現，便于維護、擴充和升級；

3、技術實現

紅壓深冷裝置項目由壓縮機控制子系統、膨脹機控制子系統、丙烷機控制子系統、ESD緊急停車子系統和OPTO 22公司OPTO22 SNAP I/O控制系統(ME系統)五部分組成。其中**個系統只是進行局部的單體控制，與OPTO22 SNAP I/O控制系統之間通過網絡通訊實現數據交換。OPTO22 SNAP I/O系統(ME系統)在整個系統中處于全局控制和監視的至關重要的地位。

在本項目中我們使用OPTO22 SNAP I/O控制系統的OPTO22 SNAP LCM4做為主控制器，該控制器CPU采用32位Motorola 68EC030 處理器，4MB內存帶電池后備，2MB快閃可讀寫內存，四個串行接口，一個固定的RS-485，三個可分別獨立設定為RS-232/485。我們利用控制器自帶的串行接口進行編程實現。

在現場應用中，首先我們分析ESD系統。ESD緊急停車系統是紅壓深冷裝置安全**的基礎，它采用SIEMENS S7-400 可編程序控制器實現，自身設計成主站工作，無上位機顯示設備，監視完全在OPTO22 SNAP I/O中實現。OPTO22 SNAP I/O控制系統中的LCM4控制器的COM0---COM3 通訊端口可以根據需要設置成232或485方式，根據現場的多次通訊實驗，通訊采用標準MODBUS 方式實現不了。主要原因是ESD 系統采用的是主站方式，若改為從站通訊方式需更換所有 ESD軟、硬件。費用太高，實現不可能。經過對ESD PLC的進一步分析,我們決定采用自由口通訊方式，把SIEMENS S7-400 通訊端口用485接線方式連接到與其標準兼容的LCM4控制器的COM3上。通過編制數據交換程序，設定起始碼、奇偶效驗、每個數組的位數、傳輸波特率等。調試過程中，DCS接收到了ESD發送的數據，但穩定性差,在線（ONLINE）程序中看到有時出現空棧錯誤，程序運行至通訊時邏輯不正常，經過反復分析及多次試驗，在程序中加了數據同步處理，至此，與ESD通訊完全正常，實現了DCS與緊急停車系統的通訊。

在與壓縮機系統PLC通訊時，壓縮機系統采用GE公司的90-70，我們采用MODBUS RTU方式，編制相應程序，在程序編制完成后，通過下裝、運行，不斷調試，較終順利的進行了連接。

在實現上述兩個機組通訊實現的基礎上，利用積累的經驗，根據機組各自的特點，實現了DCS與全部機組的通訊。

4、系統結構及配置方案

在本系統中，采用OPTO 22的**且成熟可靠的OPTO22 SNAP I/O系統，這是一個應用串行通訊多次重發技術的三層分布式網絡。本系統由自控中心的監控主機PC和四臺OPTO 22的主控制器OPTO22 SNAP-LCM4以及7個可分布安裝放置的智能I/O單元B3000組成。較上一層是由PC組成，使用ETHERNET網絡連接，作為監控系統的人機界面，動態顯示各種設備運轉的實時狀態，顯示和記錄設備的異常和故障報警，設定設備的自動運行時間及條件，操作者可切換系統設備按自動或手動的方式運行。另外如用戶有所要求，可把監控主機設立為Web Sever，所有的監控圖畫轉換為Web Page，用戶可在局域網和互聯網上，使用標準的網頁瀏覽器Internet Explorer，對系統實行監視甚至進行操作控制。

*二層由四臺OPTO 22控制器OPTO22 SNAP-LCM4組成，各控制器與監控主機之間采用以太網通訊方式，組成監控網絡（C-Net）。其中兩臺控制器與現場I/O相聯，另外每臺控制器與現場PLC相聯。

*三層是由多臺PLC及7個I/O智能單元B3000組成。I/O單元之間及相關控制器之間由RS-485,組成I/O網絡(I/O-NET)，I/O單元的距離是1000m，加通訊重發器可延長分布距離。這樣就可以把I/O單元和I/O模塊分散安置在各相關設備附近，使連接的信號線減到較少，大大減少信號傳輸過程中受到干擾的機會。I/O單元直接獲取設備的工作狀態和報警信號，設備的檢測信號數值，同時可自動或手動控制設備的運轉，對有關的PID運算控制回路，進行本地的運算和調節，大大加強了系統的實時控制及快捷反應能力。

1 概述

隧道自動化是一個整體的概念,包括消防管理系統、交通控制系統、照明控制系統、通風控制系統、報警系統、攝像監控系統、信息管理系統、電源及配電控 制系統和交通自動化等。而以*計算機+隧道可編程序控制器（現場總線+PLC+手操屏），構成的隧道自動化系統既能完成隧道機電設備、隧道環境狀況監控 的功能,又可完成隧道信息管理的功能,其中的監控部分采用了具有高可靠性的PLC組成的，基于現場總線的集散控制結構的隧道可編程序控制器。使得整個自動 化系統的可靠性得到保。同時,PLC可以獨立工作,完成基本控制任務;現場總線的采用將使各個區域的監控任務變成相應PLC的分散監控任務,使得隧道布 線更加簡單、合理。PLC的靈活配置使得隧道監控系統形成模塊結構,PLC系統可大可小,可根據現場要求進行合理分布。下面就福建漳州至龍巖高速公路大龍 頭為主的隧道通、照明及通風監控系統為例介紹隧道可編程序控制器在實際中的開發和應用。

2 系統要求

高速公路共有多個隧道在雙洞單向行駛時,設計車速為80km/h,當單洞雙向行駛時,設計車速為60km/h。為了達到上述要求,洞內交通、照明和通風均有相應的 要求,分別由所對應機電設備的數量、功率、安裝位置來**。由相應的控制系統、監測系統對洞內照明和通風進行優化控制,以達到節能和安全行駛。如,由照明 監控系統**洞內照明,在白天,由洞口到洞內的照度能夠較平緩地過渡等措施避免玄光和黑洞現象;由通風控制系統**洞內CO濃度、能見度和洞內風速達到設 計要求。

3 系統構成

3.1道可編程控制器介紹

隧道可編程控制器遵循人民共和國交通行業標準JT/T 608-2004，此標準2005年1月1日實施，北京云星宇交通工程公司依此行業標準研發了相應的產品YXY-RTU。隧道可編程控制器PCT是現場總線+PLC+手操屏的集成產品，此產品充分利用了PLC的高穩定性，現場總線的率，以及手操屏的現場靈活控制，實現了公路隧道的安全穩定控制。

按照GB/T18567-2001的規定，隧道可編程控制器按照其安裝位置的不同可分為隧道監控站內和隧道洞內的區域可編程控制器。

3.1.1隧道監控站內的可編成控制器是指：

a) 隧道監控系統的*節點，公路交通監控子系統（隧道監控）的節點端機。
b) 與公路監控（分）中心遠程通訊，執行（分）中心上位機的動作指令和本機的控制程序。

3.1.2隧道洞內的區域可編程控制器是指：

a) 環網（或總線）拓撲結構的隧道監控子系統（區與監控）的節點端機；
b) 通過光、電傳輸介質的連接，執行隧道站上位機的動作指令和本機的控制程序。

隧道的現場控制網絡選用OMRON公司的controller bbbb工業級控制網絡，具有高可靠性和穩定性。采用4芯多模光纜，每個現場控制器通過Controller bbbb光纖接口模塊連接構成多模光纖冗余環結構，其中2芯為備用，即環網上任何一點被截斷，通信傳輸依然可以保持，**了現場總線避免外界干擾，傳輸通 暢，并提高了的可靠性。

特點：
1）網絡為對等網，任意節點故障不會影響干網運行。
2）光纖自愈環網的通訊速度2Mbps。
3）光纖ST頭直接進模塊，減少了中間環節，工作更可靠。
4）網絡節點之間無須編程可以傳輸數據，便于今后檢修與維護。

3.1.3隧道可編程序控制器PCT的功能

隧道可編程序控制器PCT的監控任務分成以下幾個部分:
(1) 自動時通過檢測交通、氣象等參數，根據運算可得出交通狀況，采用相應的控制方案。手動時中央控制計算機或手操屏根據實際情況確定交通模式。
(2) 通過現場總線,將車流量信息、CO/VI/TW信息送到CS1,在中央控制計算機中,生成通風工作狀態和照明工作狀態。
(3) 通風PLC從現場總線讀取風機組啟/停控制要求,進行風機組的現場控制。
(4) 照明PLC,根據照度進行洞內照明的控制或控制中央控制室的定時控制指令來控制照明。

3.2隧道群的系統構成

本隧道群自動化方案采用中央控制計算機+隧道可編程序控制器YXY-RTU,中央控制計算機由多臺互連的工業PC組成,構成隧道信息中心，負責隧道各種信息 的匯集和處理、控制指令的產生和發布、隧道模擬大屏幕的控制、各種報表的生成及緊急事故的處理等任務,并進行整個系統的協調。隧道可編程序控制器采用北京云星宇交通工程公司的YXY-RTU,隧道可編程序控制器中，現場總線采用OMRON Controller bbbb,總控PLC為OMRON CS1-G-42H,現場PLC采用OMRON CS1-G-42H。網絡由數據上傳和現場控制網絡組成。

4 系統工作過程概述

光強檢測儀測得反映光照度的4～20mA形式電信號,送到相應的隧道可編程序控制器PCT。由該控制器控制相應的照明開關(交流接觸器),使洞內照度與洞外 照度得到比較平緩的過渡。照明控制也可以采用按季節定時控制方式。每個控制點具有回檢信號和報警信號,PLC通過現場總線將照明系統的現場檢測結果返回到 中央控制計算機,進行信息匯總、協調,并顯示在隧道大屏幕上。

VI/CO/TW檢測儀以4～20mA形式電信號,送到就近的隧道可編程序控 制器,由現場總線返回到中央控制計算機,由中央控制計算機根據這些參數斷定所開啟的風機是否合適,進行合適的增加、減少或不變,修正風機控制規則表,同時 將風機控制指令發送到風機控制器,在大屏幕中顯示洞內環境信息。

車流量檢測線圈以串行碼信息的形式送入相應的隧道可編程序控制器,由現場總 線返回到中央控制計算機,根據車流量決定風機開啟組數,經現場總線下載到風機控制器,對風機組的啟/停進行控制。風機控制器同時檢測各個風機的回檢信號和 告警信號,將它們返回到中央控制計算機斷定風機的運行是否正常,并在大屏幕中進行顯示和整個通風系統的協調。
5 控制軟件的二次開發

PLC采用OMRON公司的CS1-G-42H系列產品，現場總線采用OMRON Controller bbbb現場總線,其軟件是對CX-PROGRAMMER控制組態軟件及通訊軟件的二次開發,定義各個控制器的通訊地址,進行有關信息的交換。各個控制器 的直接控制和檢測軟件根據系統的硬件來實現,可以用CX-PROGRAMMER的梯形圖或語句表等語言來設計和實現。成功的OMRON CONTROLLER bbbb現場總線，使所有編程工作變得比較簡單，大大縮短了開發和施工周期。

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