MODICON 984 PLC的升级改造

控制系统《微计算机售息》(测控自动化)2010年第26卷第6-1期文章编号:1008057002010)06-1-007602MODICON984PLc的升级改造Upgrading and Transformation of MODICON 984 PLca内蒙古化工职业学院2内蒙古工业大学孙家瑞1侯慧姝SUN Jia-nui HOU Hui- shu摘要:内蒙古天野化工公司合成氯生产装置的PLC采用 Modicon公司的984-785E产品,该PLC自1996年授入使用以来工作正常、运行稳定。但由于 Modicon公司被法国 Schneider电气兼并,该PLC产品已经停产备品备件采购困难,存在系统停机的重大隐患。为此本公司将 Modicon984-785E升级改造为 Schneider公司可兼客984系列的 Quantum系列PLC。 Quantum PLC升级改造投入运行后一直工作正常,升级改造圆满完成。关键词:可编程逻辑控制器;升级改造;控制界面中图分类号:TP273文獻标识码: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引言结构化文本和指令表)改造后的PC系统新增双机热备 Quantum系列cPU模中国海洋石油天野化工公司位于内蒙古呼和浩特市19板、以太网模板、通讯模板、切换单元、电源模板。即将原984系年12月投产成功是年产30万吨合成氨52万吨尿素的国有大统的主机姑换成 Quantum的主机站原系统Ro远程站用相应型化工企业。合成氨生产装置的PLC采用美国 Modicon公司的的 Quantum系列O模板替代。984系列PLC控制器型号为984-785E。该PC为国内外七十原PLC系统的控制L0硬件总点数为1752点,改造后系年代末期至九十年代初期业界的主流产品,自投人使用以来运统增加模拟量卡件2块数字输入卡件4块数字输出卡件2块,行稳定性能可靠。随着时代的发展原有984系列产品已经停总点数达到2000点。产本公司经过多年的生产运行该产品库存的备品备件已所剩系统的通讯点数为1024点通讯方案采用施耐德自动化公无几,一旦CPU、电源模板通讯模板或O模板出现故障将可司高速可靠的实时工业控制局域网 Modbus plu实现PLC站与能导致系统长期停机,给企业造成极大的经济损失。而且其Ds站之间数据的通讯。新系统新增两台上位机,配置完全DOs下的Mdst组态、 Windows31下的Uncl上位监控都致均装有PLC编程软件和画面组态软件每台可独立实现完整远远落后于计算机技术的发展给生产操作和控制带来很大不的功能,并互为后备。上位软件采用施耐德公司的vEC!便。因此2008年8月装置大检修期间对PLC进行了升级改造。TEcr软件包。编程软件采用施耐德公司的 Concep26软件包1改造后系统的软硬件配置确保改造前后系统的连锁逻辑程序能够无缝升级。上位机与PLC系统的通讯协议采用100M的TCPP工业以太网,实现高按原有 Modicon PLC-984E系统配置需求,合成氨装置的速的程序维护及画面监控。Jo站仍采用远程9o8可靠高速PLC改用法国 Schneider公司的Qumm系列美国 Modicon公的网络实现Ro扩展既保证通讯效率又实现网络协议的统司现在是法国 Schneider公司的一个下属公司uamm系列性。编程软件选用的指令结构与984系列完全兼容但界面更友PC是 Schneider公司的高性能PLC对94系统特别是其Ro好指令系统更加丰富可帮助用户更方便地完成系统的开发具有兼容性能直接与984的RO进行通讯。其14C03414A再开发及维护。控制器具有下列性能X86133MHz、M闪存 M SRAM57K改造项目很重要的问题就是DS与PC通讯。施耐德寄存器984梯形逻辑解算时间009-045m/K标准通讯端口支PLC是整个合成氨装置DCS系统中的一个子站,DCS为主站持 Modbus和 Modbus Plus联网通讯控制器背面的旋转开关用PC作为请业数捏的通信。合成氨装置的DCS系来设定14个有效MB+地址:控制器内含一个基于通用984统采中国煤化工通讯卡RS2的接口Rs指令集的80多条指令;提供984梯形逻辑图编程语言和IEC61131-3的5种标准编程语言(梯形图顺序功能图功能块图、232CNMHGBM85网桥相连,采用Modbus e, Point-to- Point/ Multipoint接口。 Modbus协议具有孙家瑞:副教授侦错能力强数据传输量大实时性好、工作可靠等优点是目前76-360元/年邮局订阅号:82946《现场总线术应用20例》愿的论文得到两院院士关注控制系统白控领域使用非常广泛的通讯语言。该协议在原来系统运行中只是工位号有所区别未出现过故障所以升级改造依旧沿用 Modbus协议。2升级改造的实施过程合成氨PC项目的改造从方案论证现场调研,立项合同签订、订货、到程序编制、图纸绘制、联调、大修改造、调试投运护航等过程前后历经半年左右。按照事先拟定的改造工作计划书的方案和步骤,对合成氨装置的系统进行了全面改造整个过程大致经历了如下几个阶段1、确定改造方案依据现有的图纸资料当前的上位机程序经过现场考察并与丁艺人员确认制定了全面的升级改造方案。改造涉及的方面主要有16个机架扩展方式的细节;CPU、电源220V和24V空开和保险的大小及安放位置;走线路由;操作台和上位机的放图1数据一览界面置位置以太网络拓扑形式;上位机显示的内容强制和连锁的内容J0点号表;信号类型有源还是无源信号等各方面的细节。2、设备的准备和安装根据最终的改造方案订购设备先准备硬件、网络产品、电脑工具网线、空开、保险管等外围设备。 Quantum设备到货后,根据现场机柜结构机架尺寸位置制作底板、RIO同轴网线、以太网网线安装好硬件设备。3软件的编制将原 Modicon984PLC程序升级为 Quantum PLC程序编制上位机程序画面、强制连锁程序、网桥程序并编写测试程序。编三三≡三三≡写完成后安装驱动程序、监控软件和上位机操作系统4整个系统联调将所有新系统的主站和分站硬件系统安装到位,确认各模图2旁路A界面图板接线正确无误进行输入输出及模拟量信号测试测试系统3氧化界面连锁逻辑。经测试DCS与PLC通讯正常,DCS显示的状态数据、氧化工段是最重要同时也是最危险的生产工序,需要特别报警提示信息均正常现场阀门泵等设备通过PLC和上位机的监控。氧化画面显示氧化工段的工艺管路结构、阀门状态流可正常显示状态。量压力温度等实时信息如图3所示控制系统运行10多天后软件、硬件工作正常。至此改造工作圆满完成3上位机主要监视、控制界面PLC控制系统可监控整个合成氨装置的连锁状态并实施连锁控制登陆系统后进入系统主界面。主界面包括四机组SOE、数据一览、氧化、旁路A旁路B、报警、控制系统监视等按钮点击这些按钮可进入下级监控界面下面介绍几个重要的监控界面。数据一览界面此画面显示系统重要的阀位信号状态和仪表数值,如图1所示2、旁路A界面旁路A画面可显示气化炉A炉当前软强制的状态,如下图图3氧化界面2所示。方块绿色标示位号为on”,方块红色标示位号为or。4控制系统监视界面用户登录后点击相应位号按钮,还可进行“软旁路”操作。“正作状态如PIC热备状态电池电压低、常”表示此位号没有被软旁路,“强制”表示此位号已经被软旁各RIO中国煤化工状态方块为绿色若路。只要有一个位号被强制,则画面右下方就会显示提示信息显示红笆CNMHG别故障的种类进而软旁路操作”。此画面影响控制系统的连锁逻辑程序因此要慎排除故障。在时双诅仕雯叱咧PLC在工作,与上位重操作。气化丁段是双炉运行旁路B界面同旁路A界面相似,机通讯正常如图4所示下转第65页《PLc技术应用200例》■自控网邮局订阅号:82946360元/年-77-您的论文得到两院院士关控制系统馈环节同时在软件上应用了PID控制算法。本系统直接利用三 Mechanical& Electrieal Engineering菱PLC自带的PID控制指令其中PD指令目标值sl指PC机(310018浙江杭州中国计量学院机电工程学院)魏艳红许昌(上位机发送的相应轴的理想目标位置测定值s2指MD模块李运堂实时采样电子尺反馈的实际位置输出值D指D∥A模块的输出 College of Mechanical& Electrical Engineerin, China Ji值控制比例阀的开度。对于参数s3而言由于被控对象很复杂, iang University, Hangzhou,310018, China) WEI Yan-hong很难用解析的方法建立其数学模型,因而选用扩充临界比例度 XU Chang Li Yun-tang法进行PD参数的预整定,然后采用试凑法进行PD参数的实通讯地址:310018浙江省杭州市下沙高教园区中国计量学院际确定及反复优化。机电学院机械电子学科)魏艳红由于PD指令测定值S2指AD模块实时采样电子尺反馈收稿日期:200907.16(修稿日期200910.16的实际位置,因而AD模块的选型直接影响了PID控制的效果。本系统中采用了三菱公司12位的AD采样模块实际运行(上接第7页时该座椅平台每个气缸垂直方向运动的距离为20mm而12位AD模块其数据表示范围为0-2047,因而平台的控制精度为20072047=0098mm,由此产生约0.0987200=0048%系统误差现场调试证明此时平台的动作比较平滑几乎感觉不到振动效果极佳达到了系统的控制要求。己动条件1自保关闭条图5关闭为主式的梯形图4结论图4控制系统监视界面座椅平台控制系统采用带位置反馈的闭环控制,同时应用4结论了PID控制算法保证了位置控制的精度提高了系统运动控制的可靠性和稳定性而且其控制软件的开发相对容易缩短了整内蒙古天野化工公司合成氨装置PLC控制系统的升级改个系统的开发周期。采用气动方式驱动的座椅平台不仅可以应造工作从2008年8月初开始实施于8月底改造完成并投入使用于航天模拟器、飞行模拟器动感电影等常规场合,而且可以用到目前为止该系统一直正常运行达到了升级改造的目的应用于某些有易燃或爆炸潜在危险的特殊场合。本文作者刨新点:不改变原有连锁逻辑和网络通讯协议实本文创新点:1采用气动方式驱动座椅平台环保、安全费现 Modicon984PLC到 Quantum PLC的升级改造,加强了监控用低可以应用于某些有易燃等潜在危险的场合;2采用带位的可操作性和安全性系统运行更加稳定可靠置反馈的闭环控制并应用了PID控制算法控制精度高系统运参考文献行稳定;3采用PC作为主控系统用启动为主式的梯形图实现叶正文,王兴璞管裹华等984主机升级为 Quantum[冶金SFC图的功能其控制软件的开发相对容易缩短了开发周期自动化2004,1(1)5参考文献[2]周铭刘晓军王箭等 MODBUS协议在 CENTUM CS系统中的李东动感电影运动控制系统研制北京机械工业学院学报,应用自动化与仪器仪表20016251-53[3祝木田,师勇Mbus协议通讯的应用J微计算机信息2004,2甘红胜六维动感平台控制系统的设计[D]上海交通大学00420(6:9-11B姜波气动技术应用于稳定平台系统相关问题的研究D]哈尔作者简介:孙家瑞(1955男汉族内蒙古呼和浩特人副教授滨工程大学,2006学士内蒙古化工职业学院计算机与信息工程系主任研究领域:]三菱电机株式会社FX系列特殊功能模块用户手册320,人工智能、人工神经网络及微计算机在企业中的应用三菱电机株式会社, FXIS. FXIN, FX2NFX2NC系列编程手册Hlo, Inner Mongolia, associate professor,BA、osd8-11:139142.M]2001,274-283Department of Computer and Information Engineering, Inner6张运刚末小春从入门到精通一三菱FX2NPC技术与应用 Mongolia Chemical Engineering Professional College. ResearchM人民邮电出版社2007,279-283field: artificial intelligence, artificial neural network and micro7]陆武魁李发英基于PLC的飞行弹射模拟器控制系统设计门 computer微计算机信息20087-191-93.(010011中国煤化工工程系)孙家瑞作者简介魏艳红(1982-,女,山西朔州人中国计量学院机电工(010051程学院机械电子学科老师;许昌男,中国计量学院教授通讯地址CNMH木路84号石油宿舍Biography: WEI Yan-hong(1982-) female, Shanxi Province,东单元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技术应用200G数峰订间号8290630元1年-65