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聚酯装置DCS与PLC系统的通讯
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1 引言

天津石化公司化纤厂2001年投产的20万吨聚酯装置采用pta工艺路线法生产,工艺主装置采用的是美国honeywell公司最新推出的tps集散控制系统进行控制,而pta n2输送系统是从德国waeschle公司引进的,控制系统采用的是西门子s5 135u系列plc,它们之间采用的是串行通信方式进行信号联系。本文就西门子s5 plc如何与tps集散控制系统进行通讯问题进行讨论。它们之间的硬件配置方式见图1。

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2 plc与tps系统串行通讯的实现

pta氮气输送系统采用的是西门子公司的s5-135u型可编程控制器,硬件结构配置为:1个cpu 928b(6es5928-2ub12),3个数字量输出模块,4个数字量输入模块,2个模拟量输入模块,1个模拟量输出模块,1个通讯处理器cp524(6es5524-3ua13)。

cp524是用来实现一种计算机和计算机的链接,这种链接是一种两个单元之间用以交换数据的串行点对点连接,这两个单元可以都是simatic s5系列可编程控制器,也可以是simatic s5控制器与另外类型控制器之间的通讯,s5侧标准控制程序为3964r。cp524通讯处理器有一个串行接口,它包括一块接口板和一个25针的插座连接器,cp524模板前板包括有用户内存子模块插口。用户存储器子模块包含了由设备指定的接口程序(解释程序和规程),和由用户指定的链路参数以及作业管理器。设备指定的程序需占8k字的内存容量,作业管理器则占1k字。用户存储器子模块是一块eprom,可使用编程器及com525软件在其上进行离线编程。cp524的传输速率为9600baud, 其中通讯接口配置如下:

(1) 接口方式:rs485 半双工
(2) 数据位:8
(3) 停止位: 1
(4) 设备地址:1
(5) 奇偶校验:none

工艺主装置采用的是honeywell公司tps集散控制系统,它的siiop(串行通讯卡)与该系统hpm(high-performance process manager)的modbus,allen-bradley 子系统相连接,每个siiop挂2个fta,每个fta有1个通讯接口对应16个数组点。化纤厂采用的是modbus 系统 ,sifta串行接口的通讯方式为r485d。si与子系统进行直接的数字通讯,子系统的数据通过数组点(array)被采集到hpm中,这些数据可以直接用于数据采集或者用于控制算法中,si iop 模件有32个槽,其中16个槽与fta1通讯,另外16个槽与fta2通讯,其中每个sifta用16个数组点来映象子系统的数据,si iop 支持对子系统数据进行读和写。数组点(array)再按预先编好的程序连接到指定fta的si iop上的槽,连接好后可以自动进行通讯。

数组点(array)是honeywell公司设计的一种非常灵活的数据结构,它更容易存取用户的自定义数据,对先进控制和批量顺序控制程序特别有用。数组点(array)可用于串行口通讯,即将子系统的数据读到数组点的参量子集中,或将数组点的参量(包括旗标量点(flag),数值点(numeric),字符变量(string)等写到子系统中,这样实现了与任何串行接口数组点的双向通讯。

数组点所映相的子系统的数据可在操作站gus上显示,也可用于控制算法中,这些数据再与hpm的数字组合点,设备控制点,常规控制点和cl程序相配合,最终实现了外部串行通讯系统与tps的有机结合。

除了上述说明外,由设计人员所编写的映相数据表是非常重要的,它详细记录了各数组点中各参量的名称,内容,解释说明及在s5侧的数据库的地址,符号,位置等,设计和维护人员只有应用这个映相表,才能将s5侧的内容与tps系统中的数组点参量一一对应,将预先编好的两套系统连接起来,并且可以便于今后查看信息及功能维护。如果没有这个映相表,则无法弄清楚数组点中各参量的意义,不知道s5程序中通讯的内容与tps系统数组点参量的对应关系。

s5 plc与tps系统之间串行通讯的数据流向见图2。

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图2 s5 plc与tps系统之间串行通讯的数据流向

3 系统在实际运行中存在的问题及解决

20万吨聚酯装置的tps系统与s5plc系统调试成功以后,在一段时间内经常出现gus站上显示短暂的数值为坏值(badpv),操作人员经复位后正常,笔者仔细的检查了dcs和plc的硬件和软件设置,并未发现有异常。于是怀疑通讯线路中存在有干扰,于是从以下两个方面进行检查:

(1) 接地问题:通讯线路中的第七脚为接地端,笔者认真地检查了plc端cp524通讯卡,dcs端的si iop 卡接地端是否有效的连接,经确认,接地连接和接地电阻均正常,于是由接地引入干扰的可能性被排除。

(2) 通讯线路的安装及设置:根据rs485通讯协议知,通讯线路阻抗不连续点会发生信号的反射,我厂总线的不同区段采用了不同材质的电缆,这样就会造成阻抗的不连续,于是笔者将tps控制室内的总线电缆全部更换为与原电缆材质一样的电缆,并重新焊接了一个25针d型插头,后观察效果,再也没有出现过通讯故障的现象。

4 结束语

dcs和plc的通讯技术到目前来说,技术已经相当成熟,特别是国际知名品牌系统之间的通讯,是相当容易实现的,并且是可靠的,因此,在出现两个系统间的通讯不能建立时,在确认相关的通讯卡无硬件故障时,应主要检查通讯线路的连接和通讯参数的设置是否存在问题。

该系统自投入运行以来,一直运行良好,控制稳定,利用串行通讯将pta输送站与中控室紧密的结合起来,将现场信息及时显示于gus站上,便于操作和监视生产过程,保证了生产稳定运行。特别是因为采用了通讯技术,可以不用重新布线,就可以更改程序组态,变更控制功能。并且节约了大量的信号电缆及安装维护费用,大大降低了投资成本,克服了传统方式检查维护量大的缺点,收到了良好经济效益。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (10/19/2011)
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