造紙廠PLC控制系統(tǒng)的冗余配置與應(yīng)用
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3.1 系統(tǒng)配置
除了西門子PLC冗余系統(tǒng)，在造紙廠控制系統(tǒng)考慮可靠性、安全性、兼容性的因素情況下，PLC還可以選用施耐德公司QuantumUnity系列產(chǎn)品。由圖6可知該造紙系統(tǒng)由光纜、工業(yè)交換機(jī)、冗余PLC構(gòu)成100M以太冗余環(huán)網(wǎng)，冗余PLC系統(tǒng)對流送系統(tǒng)、水系統(tǒng)、蒸汽冷凝系統(tǒng)、損紙系統(tǒng)等進(jìn)行控制，交換機(jī)選用TP-TX/TX系列499NES07100，集線器選用3TP/2FL系列499NEH00410。
圖6系統(tǒng)配置
3.2 系統(tǒng)軟件配置及功能
3.2.1冗余系統(tǒng)的切換
造紙控制系統(tǒng)采用的是冗余PLC系統(tǒng)，其切換功能包括：當(dāng)主控PLC發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)將數(shù)據(jù)流、程序邏輯切換到冗余備用PLC；當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)決定PLC的主/備狀態(tài)；當(dāng)主控PLC從故障中恢復(fù)后，自動(dòng)解決PLC間的狀態(tài)沖突。
為了確保在實(shí)際運(yùn)行的冗余切換問題，必須對冗余CPU切換進(jìn)行測試，包括兩種：
一種是利用CPU控制器前面板鍵盤熱備子菜單進(jìn)行切換：
（1）鍵盤切換
① 操作主控制器鍵盤；
② 進(jìn)入PLC操作菜單；
③ 進(jìn)入熱備子菜單；
④ 進(jìn)入熱備模式；
⑤ 將運(yùn)行狀態(tài)改為離線狀態(tài)；（注意：確保備用控制器切換為主控制器）
⑥ 將離線狀態(tài)改為運(yùn)行狀態(tài)。（注意：確保液晶顯示屏顯示“運(yùn)行備用”）
另外一種是利用命令寄存器系統(tǒng)位％SW60.1或％SW60.2進(jìn)行切換在切換過程中，必須觀察切換對I/O模塊的影響：
（2）寄存器切換
① 連接主控制器；
② 觀察主控制器的順序是A還是B（注意：用以下基中一個(gè)辦法來進(jìn)行觀察）;
主控制器前面板鍵盤（PLC操作/熱備/熱備順序）
Unity Pro狀態(tài)對話械（當(dāng)在線連接時(shí)參考Unity Pro窗口底部）
③ 存取命令寄存器系統(tǒng)位；
%SW60.1（如果連接的主控制器順序是A）
%SW60.2（如果連接的主控制器順序是B）
④ 將位設(shè)備為0（注意：確認(rèn)備用控制器已切換為主控制器）；
?、?連接新的主控制器。
⑥ 存取命令寄存器系統(tǒng)位。選擇與步驟3中相同的位；
⑦ 將位設(shè)置為1（注意：確保備用控制器顯示“運(yùn)行備用控制器”）；
⑧ 確保主控制器和備用控制器片于“運(yùn)行主控制器”模式和“運(yùn)行備用控制器”模式。
3.2.2冗余系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理
在造紙系統(tǒng)冗余PLC系統(tǒng)運(yùn)行中，在主控PLC和備用PLC之間自動(dòng)同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（如圖7所示）；主控PLC發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)將數(shù)據(jù)流切換到備用PLC，并將所有故障和切換信息記錄到備用PLC。這種實(shí)時(shí)更新以掃描周期為基準(zhǔn)，在每一個(gè)掃描周期后，主控PLC都會(huì)向備用PLC發(fā)送以下信息：定位變量、所有非定位變量、所有DFB和EFB類型實(shí)例、SFC變量區(qū)、系統(tǒng)位與字。
圖7冗余系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理
4結(jié)束語
PLC系統(tǒng)在造紙廠生產(chǎn)過程和傳動(dòng)控制中的冗余設(shè)計(jì)選型和應(yīng)用需要按照以下原則進(jìn)行：
?。?）按過程控制系統(tǒng)的控制規(guī)模和復(fù)雜程度
控制規(guī)模越大、復(fù)雜程度越高，則優(yōu)先選擇冗余系統(tǒng)和高速CPU系統(tǒng)，因?yàn)樗鼙ＷC安全可靠性，并能對大量的模擬量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、分析和運(yùn)算，能完成各種復(fù)雜、繁瑣的調(diào)節(jié)控制計(jì)算。
（2）按投資規(guī)模和項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益合理選擇
在一些中小型造紙廠項(xiàng)目中，投資規(guī)模較小，則應(yīng)優(yōu)先選用相對低廉、性價(jià)比好的中型PLC，包括國產(chǎn)中型PLC，因?yàn)槟壳暗膰a(chǎn)PLC也開始有了冗余系統(tǒng)。
?。?）考慮到系統(tǒng)連續(xù)性、兼容性及通訊指標(biāo)
如原造紙廠項(xiàng)目已有PLC控制系統(tǒng)，要考慮到系統(tǒng)的連續(xù)性和兼容性。因?yàn)檫@些PLC廠家能在很多方面做到兼容性，并確保程序的順利轉(zhuǎn)換和冗余控制。
?。?）考慮到系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的技術(shù)服務(wù)性
由于在造紙工業(yè)設(shè)備中，各PLC廠家的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、銷售策略、市場占有方向各不相同，合并或兼并后，將會(huì)對最終用戶產(chǎn)生大的影響，因此在選擇時(shí)必須周全考慮。如選擇有造紙背景的PLC廠商、選擇與原DCS系統(tǒng)一致的PLC廠商等。
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