西门子中国授权一级代理商|PLC总代理商公司

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1 引言

空气压缩机作为气动控制系统的气源设备，其在运行过程中的稳定程度和性直接关系到生产性。由于早期的电气控制多为继电器线路，长期运行容易老化，从而使灵敏度降低，在运行过程中会经常出现停机故障，给正常生产造成影响。采用可编程控制器技术改造空气压缩机的控制，克服了传统的纯继电器控制电路的不足，不仅可以完成对开关量控制，还能实现对模拟量进行控制。满足了系统对控制准确性和性的要求。

本文采用西门子公司的s7-300可编程控制器，对两台柳州柳二空机械股份有限公司（原柳州二空气压缩机总厂）生产的zw-3/7型无油润滑空气压缩机及其气体干燥器进行控制。本控制系统是在原生产线控制基础上，进行i/o口扩展从而达到空压机的控制目的。

2 系统工作过程

2.1空气压缩机组的工作过程

在设备上电开机后，系统对空缩机的运行条件进行检查，当冷却水压力、空压机曲轴箱油压满足要求时，1＃机启动，2＃机作为备用，其启动方式均采用y-δ起动方式，y-δ起动延时为6秒。起动后，储气罐开始充气，在储气罐压力达到设定值0.7mpa时空缩机进气阀关闭，机器空运转。当储气罐压力下降到0.65mpa时，进气阀打开，再次进行充气。由于故障等原因使储气罐压力降到设定值0.55mpa时，且1#机处于停机状态，则2#机起动并正常运行，其运行原理同1#机相同，继续对储气罐充气。在储气罐压力降到0.55mpa时，且2#机处于停机状态，1＃机起动并正常运行。与此同时，两台机器的正常运行时间均为12小时，也就是说，一台机器运行到12小时时，无论其有无故障，或是储气罐压力是否0.55mpa，均要停机并启动另一台机器。

2.2气体干燥设备的工作原理

两台压缩机共用一台气体干燥设备。该设备是采用柳州柳二空机械股份有限公司生产的gwu系列无热气体干燥器，其工作原理如图1所示。开机后，a塔先做吸附运行，b塔做再生运行。在设定的时序控制下，进气电磁阀a2打开a1、b1、b2均关闭，压缩空气经a2阀，从底部进入a塔，在向上运输过程中，气体中的水分被塔内吸附剂吸掉，干燥的气体通过梭阀c进入储气缺罐，与此同时，在a2打开后，经延时10秒b1打开，用b塔中的残余气体从上到下运动，将吸附剂中的小分从b1阀带出，经排空。其开启的10秒时间是进行b塔脱附工作。在a2打开后延时十分钟后b2电磁阀打开，同时a2阀关闭，b塔进行充气，十秒后，a1阀打开，a塔中剩余气体从上至下经a1阀，从d排出，并将a塔中水分带出，使a塔脱附，经延时十秒a1阀关闭。此时，由于a塔中的压力下降，b塔中的压力上长，梭阀c将a排气口关闭，将b排气口打开。同理，在b2阀开启十分钟后，a2阀打开，b2阀关闭，延时十秒，b1阀打开，使b塔进行脱附运行。就这样两塔交替运行，进行对气体的干燥。

在棉纺织企业广泛使用喷气织机的情况下，空压站建设是一项重要的辅助工程。在天津纺织园区所有空压站配备的主要设备为离心式空气压缩机、冷冻式空气干燥器，通过储气罐、连接管道和阀门等组成压缩空气供气系统，并配套冷却系统、仪表空气系统，计算机检测系统，以实现空压站为生产保证不同压力、不同负荷的用气需求。在此前提下确保合格的供气品质，满足稳定的气源压力，自动调节供气等是空压站自动控制的基本任务。随着自动化水平的不断提高，关于建设无人值守空压站的讨论，是一个发展过程中的必然的课题。
空气系统自动控制的必要性
应用在天纺控股有限公司棉纺一工厂的空压站，安装有4台70M3/min4台，53M3/min4台，48M3/min2台，43M3/min4台离心式空压机和1台42.5M3/min螺杆式空压机，配有相应处理量的冷冻式干燥器。空压机设备自身带有的CMC控制器，能够自动控制和保护主机的运转，自动提示工作信息，具有故障报警和保护停机功能，能自动根据用气量的大小加载或卸载，并配有LCD显示屏供现场观察各工艺参数和设备状态，具有RS422/485通讯接口，可以实现与现场控制室计算机监控系统的完整连接。
目前，空压站的自控系统通过西门子S7-300可编程控制器，将部分空压机的实时运行数据通过RS422/485通讯接口采集进PLC控制系统，并将数据传送到现场控制室计算机上进行显示，以代替传统仪表。但是没有对空压机进行控制。
空压机设备自带的CMC控制器已经能很好的控制单台空压机，但是不具备对空压系统的整体调控能力。在空压系统中，相对单台空压机的调整，空压系统的整体自动调控具有重要的意义：
■单台空压机无法保证空压系统整体供气压力的稳定，而空压系统的整体自控可以有效保持系统内空气压力稳定。
■整体的负载平衡，减少排气放空，可以节约多的能源，节省人力成本。
■可以实现无人操作，根据实际需要自动开机或加载空压机以保持系统压力。
■可以定时间断地记录空压机运行数据和报警，如跳车、喘振、通讯故障、压力等。
在已有的PLC系统中，没有实现空压系统的整体调控功能。由于空压机自带的CMC控制器提供了RS422/485通讯接口，所有的数据采集和控制功能都通过通讯接口来实现，对比原有的控制系统，不需要增加硬件设备的投资，只需要改进和增加控制软件即可实现空压系统的整体控制。
除空压机设备外，还可以将与空压机配套的冷冻式干燥器集成到RS422/485网络中来，实现空压供气设备的自控。
空压站其他系统的自动控制
除空压供气系统外，空压站的其他系统也需要进行自动控制，如水循环冷却系统等。这些系统的控制方法与空压供气系统不同，主要是采用传统控制模式。使用仪表采集需要的运行参数，进行数据处理和分析运算后，输出控制信号给执行机构就可以实现系统的自动控制。
自动控制具有以下优点：
■操作简单，可以实现无人值守；
■良好的实时调节，防止了人为因素滞后；
■具有高性；
■减轻工作人员负担；
■节省人力成本。
需要控制的参数和可能的控制方式
空压站需要的控制需求；⑴高、低压供气压力控制（机组自动开停控制）；⑵系统自动排水控制；⑶循环水液位控制和自动加药控制；⑷所需压缩空气温度、循环水温度等参数控制等等。
空压系统的整体自动调控一般可以使用以下2种方法之一来实现：
⑴采用PLC系统进行通讯和控制。
⑵可以采用英格索兰公司或自己编制的控制软件。
种方法性高，适用于工业控制系统。当监控计算机出现故障时，PLC还可以按照设定的程序进行自动控制。
二种方法是通过控制系统的计算机进行单的分析运算进行控制，它具有较好的灵活性，但缺点是如果出现如计算机死机等故障时，有可能影响系统的正常运行。好在计算机的一般恢复往往不需要太多的时间。
除空压供气系统自控外，空压站可与制冷站、热力站系统一起建立设备控制网络，实现集中控制，或与工厂控制联网，由控制的控制器实时远程监控，实现真正的无人值守。
系统构成
对于以上讨论，如果需要实现空压站的整体自控，又许多成熟PLC自控系统可以选用，现以ZH公司的PLC自控系统为例。
该自控系统选用西门子S7-300系列可编程控制器，带有RS422/485网络接口，支持MODBUS等相关网络通讯协议。该系统可以采用工业通讯网络技术实施远程联网。空压站自控设备可根据生产实际情况和各设备的特点，以及可能存在的问题，综合各方面因素后确立分级控制网络的实施方案，如图1所示。
■硬件配置
现场仪表，受控设备、执行器、带有串行通讯接口的设备（如空压机，冷干机等），PLC和监控计算机。
■软件功能
选用的工业组态软件（如WINCC或iFIX）用来监视和操作整个生产过程，为控制系统提供通讯、显示及报表管理等功能，各设备控制器自成一子系统，其应用程序功能包括：信息，设备控制，故障报警，连锁保护，以及数据处理和通信传输。
在系统实施过程中，还可引入故障检测和故障诊断的处理程序，能够提高系统的智能化程度，有利于进一步改善自控系统的有效性和性，通过优化调度策略，软件连锁保护等自动控制功能模式的应用，有望将自动化水平提升到高层次，可以为确定空压机设备状态检修点提供依据，并由此获得大的效益。
结论
总之通过自动化控制可以克服由于人为因素造成的调节滞后等不利因素，减少运行参数的波动，达到减少用工和节约能源的目的。对于提升天纺控股有限公司的整体技术水平是相当重要的。

计算机和网络技术飞速发展，引起了可编程控制器结构和性能变革，可编程控制器已经深深介入机械制造、电气控制以及生产过程控制等各个领域中。本文叙述可编程控制器压缩机联锁保护系统中应用，着重阐述了可编程控制器控制系统硬件和软件应用。
引言：
可编程序控制器（PLC）是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术新型、通用自动控制装置。它具有功能强、性高、使用灵活方便、易于编程及适应性强等一系列优点。近年来，它工业自动化、机电一体化、传统产业技术等方面应用越来越广，成为现代工业控制三大支柱之一。其紧凑设计、良好扩展性、低廉价格、强大指令以及较高性和简便维护,近乎满足了小规模控制要求。压缩机组是动力，从避免事故和对机组保护角度考虑，对机组温度、压力、和防喘震等都设计了严密联锁程序，机组正常运转过程中，一旦有控制参数标或有危害机组因素，控制系统都要联锁保护程序做出相应处理。PLC处理功能强大、扫描速度快，抗干扰能力强，机组联锁保护系统中到了广泛应用。本文以聚丙烯生产中制冷降温冰机为例介绍PLC连锁保护设计和应用。
一、联锁保护必要性和压缩机控制要求
联琐保护主要作用是当机组启停和运行过程中发生危及设备和人身故障时，自动采取保护或联锁措施，防止事故产生和避免事故扩大，保证机组正常启停和运行。是对设备工作状态和机组运行参数严密监视，发生异常情况时，及时发出报警信号，必要时自动启动或切除某些设备或系统，使机组维持原负荷运行或减负荷运行。当发生重大故障而危及机组设备时，停止机组（或某一部分）运行，避免事故进一步扩大。上述压缩机控制中，当温度70℃、入口压力1Mpa、机组润滑油压力0.5Mpa、出口压力9Mpa操作员按下紧急停车按扭时，PLC启动压缩机联锁保护程序，机组停止运行。
二、硬件配置
１、ＰＬＣ硬件
PLC选用西门子S7-300，S7-300属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。冰机控制系统PLC硬件配置中，电源选用PS307电源模块，CPU选用标准型315-2DP。数字量输入模板选用SM321DI16x24VDC，数字量输出模板选用SM322DO8x24VDC/0.，模拟量输入模板选用SM331AI8×12位，模拟量输出模板选用SM332AO4×16位。
2、人机界面
操作界面上配置触摸屏。选用5.7″LCD显示屏，具有操作简单，显示直观特点，可直接触动屏幕进行操作。触摸屏内置通用端口，可串行通讯电缆直接与计算机及其它含有RS-232C端口设备相连。
本套生产线实际应用中，为人机界面设置了生产线运行状态显示、I/O监控、手动操作、设备自动运行指示及故障报警和报警帮助等多个画面，并应用了操作人员等级密码设定等功能。
三、软件设计
1、软件运行
用户写好程序并下载到PLC后，一旦开机运行，PLC就循环执行用户程序。
OB1是用于循环处理组织块（主程序），它可以调用别逻辑块，或被中断程序（组织块）中断。起动完成后，不断循环调用OB1，OB1中可以调用其它逻辑块（FB,SFB,FC或SFC）。循环程序处理过程可以被某些事件中断。循环程序处理过程中，CPU并不直接访问I/O模块中输入址区和输出址区，访问CPU内部输入/输出过程映像区，批量输入、批量输出。
２、测量参数运算
PLC从传统继电器回路发展而来，初PLC没有模拟量处理能力，PLC从开始就强调是逻辑运算能力。科技发展，控制技术突飞猛进，PLC发展到今天，已经移植到计算机系统控制上了，已经具备了强大模拟量处理能力。机组控制，前期PLC模拟量处理能力局限，大部分模拟量参数控制都采用开关，如压力开关、液位开关等。这些开关大部分是机械式，是设定器设定报警点，转换成数字量。这样往往控制精度相对较低，难免有误动作。PLC模拟量处理能力强大，模拟量处理模块产生，可以把测量变送器信号直接引入PLC处理模块，程序中写入联锁动作点。大大提高控制精度，减少了误动作。
上述机组控制，压缩机出口压力控制，压力变送器传输4-20mA信号直接引入模拟量输入模板SM331AI8×12。CPU只能以二进制形式处理模拟量，模拟量输入模块用于将模拟过程信号转化为数字形式，模拟量输出模块用于将数字输出之转化为模拟信号。模块硬件配置和软件设置中写入相应参数，就可以写入处理程序。本压缩机控制要求，压缩机出口压力变送器量程是0～10Mpa，出口压力过8Mpa，PLC输出报警，蜂鸣器响，当出口压力达到9Mpa时，压缩机，就要打开泄压阀门，模拟量输入址为PIW256，PLC报警输出点址为Q2.0，泄压阀门控制输出址为Q2.1，程序如下：
压缩机温度也是压缩机联锁保护中很重要参数，温度测量，直接采用热电阻，把测量欧姆信号引入模拟量输入模板SM331AI8×12，设置好相应硬件参数后，写入联锁动作程序，上述压缩机控制，温度达到70℃，防止事故发生，则停止压缩机，温度输入点址为PIW260,压缩机停机控制址为Q2.2。
３、连锁保护程序
机组具备开机状态下，操作员按下开车按扭，压缩机自检没有报警信号后，启动运行。压缩机运行过程中，PLC程序循环扫描控制参数，严密监控压缩机状态，当温度70℃、入口压力1Mpa、机组润滑油压力0.5Mpa、出口压力9Mpa、操作员按下停止或紧急停车按扭时，压缩机自动进入联琐程序，调用联琐处理子程序或事故级别直接停止压缩机运行，实现设备自保和防止事故进一步扩大。下面是压缩机启停联琐运行一段程序。
四、总结
PLC内部资源其丰富，内部存储器（软继电器）数量往往数以千数。
PLC采用“软器件”、“软触点”进行联锁，它并不改变PLC外部电路结构，不存使电路复杂化问题。而这种联锁本质上是增加PLC运算条件，使PLC进行输出之前需要进行多性判断，使系统性到提高。系统保护程序开发与运行，使PLC能及时感知系统故障或存事故隐患，并保护程序做出相应反应，止事故发生或扩大，好保护人身和设备。

1 引言

随着城市经济的腾飞，停车难已到了刻不容缓的地步。在的市，特别是宾馆、商场、购物等车辆集中的地区，只有向空中、向地下发展，建造相当数量的立体停车库已是。上海市机械设备成套集团科贸公司是一家专门从事机械式立体停车库生产设计的公司，受文定苑徐房（集团）物业管理公司的委托，建造机械式两层升降横移立体停车设备。

2 总体方案设计

根据业主的要求，通过实地考察，总体方案设计如图1所示:远程小区监控具有系统管理员功能，可查看车库泊位状态（即车位板上是否停有车辆），修改存取车辆的密码，并实时监控下位控制器的运行状态;设计两个存取车辆出入口（即东出入口和西出入口），可加快车主存取车辆的速度，在两个出入口处各放置一台触摸屏，车主输入操作密码即可存取自己的车辆;下位机为PLC，通过信号的输入输出，存取的车辆和车位板是否到位、故障等，并控制电机运转，完成车辆的存取工作。

行程开关判别横移车位板或升降车位板是否到位，泊位开关判别车位板上是否停有车辆，光电开关判别存入的车辆是否高、长，并有保护作用，接触器用来直接控制电机的运动，指示灯可方便车主根据信息灯状态—前进、后退、运行、故障等，方便存取车辆。

3 系统工作原理

以7个车位为例说明从上层3号车位板存（取）车工作原理:车主输入正确的存（取）车密码;下层4、6号车位板同时向右横移，6号横移至空位，4号横移至6号位，然后3号车位板下降至下层4号位;车主即可把自己车辆驶上（驶出）3号车位板，存（取）车完成后，延时60s，3号车位板自动上升至原来的位置，然后4、6号车位板复位。

每个横移车位板对应一个行程开关，开关状态为“1”时表示此时车位板到位，为“0”时表示车位板未到位，根据行程开关的状态可判别出横移车位板是否到位。每个升降车位板对应一个上定位行程开关和一个下定位行程开关，根据行程开关的状态可判别升降车位板的位置。自动运行过程中，根据行程开关的状态控制接触器触点的通断，进而控制电机的运行和停止。

泊位开关用来检测车位板上是否停有车辆，其实质是一个镜面反射的光电开关，工作原理是:该车位板上停有车辆时，泊位开关处于“1”状态;车位板上无车辆时，泊位开关处于“0”状态，根据泊位开关的状态可知PLC对应输入点的状态，远程小区监控上位计算机根据松下电工的通讯协议可读出PLC寄存器状态，从而监控立体停车库的泊位状态、停车状况等。

4 控制系统硬件设计

控制系统的是下位控制器PLC，松下FP1的控制器因其较高的性价比受到用户的青睐。

（1） FP1具有计算机bbbb功能，可由上位计算机根据MEWTOCOL-COM通讯协议，直接通过编程口RS422读取FP1中的接点信息和其数据寄存器中的内容，实现数据采集，监视运行状态的功能;同时RS232可直接与操作界面触摸屏进行通讯。

（2） 扩展方便、灵活，可根据输入输出的点数的多少选择主机CPU单元和扩展单元。

（3） 控制单元和扩展单元输出功能强大:各个“COM”端均为立的，可使用不同的电压;输出点额定控制能力强，为2A/250VAC或2A/30VDC，可直接控制接触器动作。

车库设置两个车辆出入口，主要目的是加快存取车辆的速度。系统配置时选用一个PLC，在东西出入口处各放置一台触摸屏，东出入口触摸屏和PLC距离约为 8m，所以直接通过RS232接口通讯;两个触摸屏之间的距离约为20m，选用RS485通讯接口。图3为其通讯接口协议接线图。

由于立体停车库领域的特殊性，对电机的要求很高，一般都采用三合一电机（即减速、制动、刹车为一体），本车库使用德国汉森电机，横移电机为0.25kW，升降电机为 2.2kW，规格为三相380V，通过接触器的通断直接控制电机的运行和停止，可以达到车位板的定位要求。

综合以上因素，根据I/O点数、输入输出信号特点、输出驱动能力、通讯等要求，选择FP1系列C72C继电器输出型PLC，扩展模块为继电器输出型E40（I 24/O 16），即可满足设计要求。

5 控制系统软件设计

本系统软件部分的是根据输入的存（取）车密码，对应的车位板运行到的位置。主要有四部分组成:（1）自动操作程序—根据车主输入的密码，对应的车位板运行，完成车辆的存取。（2）单步操作程序—按下按钮，执行一个车位板的完整动作。（3）手动操作程序—按钮按下时，车位板运动，直至车位板到位，否则停止，可方便维修、故障查找。（4）操作显示程序—在存（取）车过程中，应显示必要的提示信息，方便车主存（取）车;为方便维护人员，在系统故障时，应显示对应的故障代码。

所有实现上述功能的PLC软件程序采用步进结构，图4所示为软件流程图。

触摸屏的设计软件为 ADP3，要正确设置触摸屏的DIP开关和通讯参数，才能确保通讯的正常进行。东出入口的触摸屏为主站，通讯参数设置:人机界面站号为0，传输速率为 19200b/s，8位数据长、奇校验、1位停止位;与PLC连线所用的通讯端口为COM1，连线方式为“Multi-drop M aster”，共用寄存器区为DT200，长度为32，共用接点区为R200，长度为0;画面控制区地址为DT10，画面状态区地址为DT20;延迟画面启动时间为3s。西出入口的触摸屏为辅站，通讯参数设置:人机界面站号为1，传输速率为19200b/s，8位数据长、奇校验、1位停止位;连线方式为 “Multi-drop Slave”，共用寄存器区为DT200，长度为32，共用接点区为R200，长度为0;画面控制区地址为DT12，画面状态区地址为DT18;延迟画面启动时间为0s。按照以上的参数设置及通讯接口接线，才能保证系统通讯的正常。

6 FP1系统寄存器参数设置

在软件设计时，为了保证PLC与上位监控计算机和触摸屏通讯正常，一定要注意PLC系统寄存器的参数设置。

与上位计算机有关的系统寄存器配置:（1）编程口站号参数NO.410设置为K1;（2）编程口通讯格式参数NO.411设置为H0。

与操作界面触摸屏有关的系统寄存器配置:

（1）RS232C串口通讯方式参数NO.412设置为K1，表示RS232C串口用于计算机链接通讯;

（2） RS232C串口通讯格式参数NO.413设置为K1，表示RS232C串口通讯传输格式为8位数据长、奇校验、1位停止位、CR为结束符;

（3） RS232C串口波特率参数NO.414设置为K1，表示串口通讯波特率为19200b/s，同时应把PLC波特率选择开关设置为19200bps;

（4）RS232C串口站号参数NO.415设置为K1。

7 结束语

通过调试运行，整个停车设备的结构紧凑、设计合理、运行良好，充分发挥了FP1的高性、强抗干扰性、调试方便等特点，特别是FP1的功能特点在停车设备中的应用具有推广，对**业的机械式升降横移停车设备的设计具有借鉴意义

  摘要：本文介绍了在熔盐炉自动系统中，采用Allen-Bradley
ControlLogix双CPU的PLC控制器，以软件方式实现CPU冗余控制。这是一种花钱少、效果好的提高系统性的有效手段。
PLC是现代工业的三大支柱之一，是性高、应用非常广泛的工业控制产品。在中大型模块化的PLC产品中，CPU模块（处理器）是PLC的。一些重大的工业生产线往往要求连续运行不能停顿，而性再高的PLC也不能保证故障为零，因此，双CPU的冗余控制是一种满足连续生产要求、提高系统可用性的有效手段。下面以熔盐炉自控系统为实例详述双CPU冗余控制的实现方法。
一、熔盐炉自动系统综述
熔盐炉自控系统是一水硬铝管道化溶出生产线上的重要环节，控制熔盐的加热和循环，用熔盐的热量去循环加热铝矿石浆。铝矿石浆的加热至关重要，影响终产品—氧化铝的质量和产量，因此，熔盐的温度控制和循环控制非常重要。
由于熔盐炉系统在管道化工程中的重要性，同时考虑到熔盐是一种活跃的化学品，在不同的温度下有不同的形态，低温下凝固，高温下不稳定会发生化学反应，从而腐蚀管壁甚至于爆炸，所以、、操作简便和自动化管理是系统设计的关键，因此考虑用一套双CPU冗余的PLC、两套工控机、高质量的传感器、变送器和执行机构来控制两台1200万大卡的熔盐炉、一台盐泵、一组盐阀、一个熔盐槽和其他相关设备，实现熔盐的加热和循环过程自动化、计算机操作、监控和管理的自动化控制。该系统如图1所示。


控制器PLC、工控机(包括显示器)、通讯网络和电源及关键测试点等系统中的重要部件均采用冗余结构，两套工控机和大屏幕显示器组成的两套监控操作管理台并行运行；两条冗余的ControlNet高速通讯网络同时传送数据；两套直流电源同时向控制器PLC、变送器和开关量输入模块供电，关键测试点同时设置两个传感器测试数据。
冗余设计使系统关键部件的性提高了一倍，而使系统的整体性大大的提高。
二、双CPU的PLC控制器
PLC控制器是系统控制的，采集系统的全部工况信号，实时控制相关的设备动作；同时监视生产过程参数和设备运行状态，当危险工况出现时，及时发出声光报警，当限工况出现时，联锁保护设备，生产过程。为此，我们选择了以产品性高著称的罗克韦尔自动化公司的新一代控制平台：A-B ControlLogix系列，同时考虑采用双CPU模块冗余，进一步提高系统性，避免因故障出现所引起的生产停顿或事故。
三、两种双CPU冗余方式的比较
ControlLogix提供有两种CPU冗余解决方法，一种为纯硬件冗余，另一种为软件冗余。
硬件冗余的方法，是将两个CPU模块插在不同的两个机架上，每个机架上除了CPU模块，还要有通讯模块CNBR、热备模块SRM和两个热备模块间的连接光缆，如图2所示。


软件冗余，是将两个CPU模块插在同一个框架上，利用背板通讯，进行冗余控制，如图3所示。


从以上可以看出，纯硬件冗余的方式硬件投入较多，成本开支较大大。而软件冗余，只需增加一块CPU模块，成本增加很少，因为一般像CPU这种PLC的心脏，厂家都会配有备件，用备件来实现冗余控制，既提高了系统的性和可维护性（可做到在线维护，不影响生产线运行），又不会显著增加成本开支。
单纯从性方面分析，纯硬件的冗余较之软件冗余并无优势。因为增加了较多的部件、模块，这些部件和模块的故障，也会影响系统的性。例如，当两个热备模块之间的连接光缆出现故障，同样会使冗余控制失效。而软件冗余，只增加了一块CPU模块，而两个CPU模块的同时故障率几乎为零。
纯硬件冗余的优点之一，就是不需要软件进行专门的编程，CPU的状态监视和控制权的转移是由两个热备模块来完成的。而软件冗余中两个CPU模块的状态监视和控制权的转移是通过软件编程解决的。因此，软件冗余编程相对比较复杂，工作量较大。
综合考虑以上因素，本熔盐炉自动系统采用软件方式实现PLC的双CPU冗余控制。两块CPU模块同时在系统中运行，一块运行于主控模式，另一块运行于热备份模式。当其中任一块CPU发生故障时另一块CPU立即监视到并发出报警，自动将正常的CPU投入主控模式。CPU的无扰动切换，使系统一直受控，确保了，同时，使管道化生产线一直处于正常运行的良好工况中。
四、软件实现
CPU冗余控制的软件实现编程主要从下面两方面考虑：

1、控制权的裁决和转移
两块CPU同时在线运行，一块处于主控制模式，另一块处于热备模式。拥有主控制权的CPU具有输出控制权，而热备CPU同时采集数据和保持通讯连接，但输出被禁止。

两个CPU模块互相监视对方的运行状态和通讯情况，一旦发现对方故障，立即发出报警，通过ControlNet网，传送给上位工控机，在操作管理台上显示报警。如果是主控CPU模块故障，热备CPU模块自动获得主控制权。控制权的裁决和转移的软件框图如图4所示。


2、两块CPU模块的控制
由于热备CPU随时准备着，一旦主CPU故障，就立即主控制权而成为主控CPU，因此，主CPU将自己的信息随时传递给热备CPU，而热备CPU跟踪主CPU的变化，与主CPU保持同步，这样，在两块CPU模块进行控制权的转移时，实现无扰动切换。CPU模块的控制程序框图如图5所示。


五、结束语
用A-B ControlLogix双CPU的PLC控制器实现的熔盐炉自动系统，已于2001年底开始成功运行于中国铝业河南分公司，运行情况良好，满足了一水硬铝管道化溶出氧化铝生产线的工艺要求。
我们的体会是，ControlLogix双CPU冗余控制的软件方式实现是一种经济、有效的方法，它成本支出不大，却能使系统的性大大提高。
另外，双CPU冗余控制时，如何利用Map命令，只将具有主控制权的CPU数据通过ControlNet网传送给其他控制设备，是值得进一步研究的。

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