不同ControlLogix5000控制器之間控制網通訊方式在脫硫控制系統上的應用

楊文倫

【摘 要】結合火電廠煙氣脫硫系統的工藝特點，提出了采用AB_ControlLogix5000系列PLC實現控制系統的具體方案和通訊方式。控制系統的控制器采用冗余配置，網絡組態采用其典型的ControlNet和EtherNet方式。將不同控制器之間信號傳送由傳統硬接線改為控制網網絡傳輸，既降低了控制系統卡件成本又便于設備集中管理。本文著重闡述如何通過ControlNet網絡實現脫硫系統三套冗余ControlLogix5000控制器之間的通訊控制。

【關鍵詞】控制器 控制網 ControlNet CIP協議

1 引言

隨著新《環保法》的實施，環保要求也越來越高，火力發電企業對環境保護制定了一系列的措施，來減少污染物的排放，脫硫、脫硝系統幾乎與三大主機同等重要，其系統運行的可靠性直接關系著環保參數的達標，其中控制系統的自動化水平是保證系統可靠運行的重要組成部分。若采用DCS雖然自動化水平程度大為提高，但從控制點數和經濟性來講，很多電廠還是采用PLC作為控制主機然后將其納入全廠輔控網集中監控，既能保證可靠，又能大幅降低系統造價。我廠脫硫系統從工藝設計上分為1號機、2號機和共享系統，控制系統也按照工藝設計分為三套獨立的冗余控制主機。結合我廠實際，給出了脫硫控制系統硬件配置、軟件組態的具體的設計方案及各模塊間功能實現的方法。現場實際運行結果證明了該設計方案的有效性、可靠性和經濟性。

2 系統的硬件組成

為了實現我廠脫硫系統1號機、2號機及公用系統之間的通訊，每套冗余控制器采用7槽機架，以1號機冗余控制器為例（2號和公用系統配置與上述一樣），硬件設備主要有：

（1）1756-L62。主控制器。過程控制程序實時處理單元。（2）1756-CN2R。控制網模塊，一塊用于擴展機架，一塊用于不同主機間控制網通訊。（3）1756-EN2T。以太網通訊模塊，實現與上位機通訊。（4）1756-RM。熱備冗余模塊。實現雙CPU熱備冗余。在硬件配置完成后，用RSNetWorx軟件進行控制網網絡組態，硬件系統即可運行起來。

3 系統的軟件組成

控制系統軟件選用與硬件相匹配的羅克韋爾公司開發的系列產品：RSNetWorx、RSLink、ControlLogix5000等。RSNetWorx用于為ControlNet網絡提供設計和配置管理服務，進行網絡規劃，使網絡達到最佳應用效果。RSLink是運行于計算機上的設備驅動軟件，可以提供完善的通訊服務，為多種羅克韋爾軟件應用程序提供底層驅動聯通，它是羅克韋爾軟件應用軟件正常運行的底層平臺。ControlLogix5000是程序開發軟件，基于ControlLogix5000控制器運行，他能提供文本、梯形圖、功能塊圖、順序功能圖四種編程模式，實現不同控制模式要求。

4 系統的通訊實現

ControlNet網絡采用在工業通訊領域廣泛應用的通用工業協議（CIP協議），它采用先進的生產者/消費者網絡模式，最大限度的優化了寬帶的利用率，并可構成多主、主/從、對等的通訊結構。本文介紹的不同冗余控制器之間通訊就是采用1756-CN2R專用通訊模塊，來完成數據交換、傳送。為了實現我廠脫硫系統三套冗余控制器之間的通訊，在硬件組態正常的前提下，還需要編寫相應的軟件程序和必要的參數設置，如下：

4.1 創建生產者/消費者標簽

在各CPU邏輯中創建新的數據類型：TRANSFER，配置其數組元素，如下：

Number Name：REA Number Data Type：REAL[40] Number Style：Float

Number Name：DIN Number Data Type：DINT[40] Number Style：Decimal

Number Name：BOO Number Data Type：BOOL[64] Number Style：Decimal在#1PLC程序中創建標簽：

（1）FGD_10。用于#1PLC向#2PLC及公用PLC傳送數據，與#2 PLC及公用PLC程序中的FGD_10相對應，其參數配置為：Tag Type：Produced（Max Consumers：2） Data Type：TRANSFER。（2）FGD_20。用于#1PLC接收#2PLC傳送來的數據，與#2PLC及公用PLC程序中的FGD_20相對應，其參數配置為：Tag Type：Consumed（Producers：TL_20CPU； RPI：20ms）Data Type：TRANSFER。（3）FGD_A0。用于#1PLC接收公用PLC傳送來的數據，與#2PLC及公用PLC程序中的FGD_20相對應，其參數配置為：Tag Type：Consumed（Producers：TL_A0CPU；RPI：20ms）Data Type：TRANSFER#2PLC和公用PLC按照上述方法建立標簽，但需要注意兩點：一、在各PLC程序中建立標簽時必須是一一對應，即PLC有一個類型Produced的發送數據標簽，另外兩個PLC中就應有一個類型為Consumed的接收數據標簽與之對應，反之亦然。二、在PLC程序中發送方數據標簽與接收方數據標簽的數據類型和RPI必須一致。本例中包括40個浮點數、40個長整形、64個位的數組。

4.2 編寫通訊故障判斷程序

（1）創建通訊故障標簽。創建FGD_20_ERR和FGD_A0_ERR標簽，作為通訊異常判斷。（2）編寫通訊故障判斷邏輯。先設計一個每2S發一個掃描周期的脈沖方波信號，去觸發一個計數器（設定值為100），將其當前值賦給FGD_10.DIN[0]，超過設定值時自動復位。然后與FGD_20.DIN[0]和FGD_A0.DIN[0]的值比較，不匹配則認為通訊異常。

4.3 數據傳送

上述工作完成后，將邏輯下載到CPU中，將各個控制器置于正常運行狀態。在邏輯組態時，即可根據通訊需要進行程序的編寫。編程時（以#1號PLC為例），將要發送的數據傳送到FGD_10相應的數組的相應單元，FGD_20和FGD_A0的相應單元就能及時的接受到該數據；同樣，也可以從FGD_20和FGD_A0相應單元讀取相應CPU發送過來的數據，將接受到的數據進行下一步的處理。至此，該控制網通訊功能得以實現。通過長時間的現場實際運行，表明該通訊方式實時可靠。

5 結語

通過以上的硬件選型、通訊網絡配置、軟件設置以及PLC程序的編寫運行，實現我廠脫硫系統不同控制器之間信息的可靠傳送，性能優越。美國羅克韋爾公司ControlLogix5000系列PLC以其硬件配置靈活、控制功能全面、過程控制優良、響應速度快、指令系統完善、軟件開發功能強大及友好的人機界面，在國內發電企業輔控網得到了廣泛的認可和應用。因此本文介紹的控制網通訊控制方式的實現方法有著重要而現實的意義，為發電企業輔控網實現分散控制集中監控管理提供了設計的思路。