6ES7212-1AB23-0XB8技术支持

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近年来，随着市场上石化产品的竞争日趋激烈。与国外同类产品相比，国内的石化产品无论在生产工艺上，还是产品质量上，都存在着相当大的差距。为改变我国石化产品发展严重滞后的局面，国内石化行业的许多厂家已开始向产品的多样化、添加剂材料和配方的高科技化迈进。针对石化产品生产工艺复杂、添加剂配比要求严格、品种多样、互换性差的特点，这套计算机与三菱PLC集成的控制系统、操作简便、开放性强、性能价格比高，在国内数家企业推广石化控制系统应用后，受到客户的。

1系统组成

计算机与三菱PLC集成控制系统由生产系统和非生产系统二部分组成(如图1)。生产系统主要由微型机、适配器、PLC、执行机构及现场仪表等部分组成。非生产系统主要由工艺流程模拟显示屏、电视、现场通话设备、质量检查系统、管理信息系统等部分组成。控制室负责处理来自生产系统和非生产系统的大量信息。通过计算机与PLC集成控制系统，将润滑油厂的各生产车间、附属部门以及总厂厂部联成了密不可分的整体，从而大限度地利用了信息资源。

2系统功能

为满足用户提出的技术要求和现场的工况，此控制系统的设计具有以下功能：

1.根据用户提出的技术要求，按照添加剂配方的比例地配制生产各种型号的石化产品，并且通过微型机和现场PLC控制系统实现整个生产过程的自动化。

2.通过自行开发的计算机软件，实现生产现场的动态监控。良好的人机界面、清晰的组态图形，使得操作人员通过计算机屏幕，对于现场的各种工况变化一目了然。

3.在现场生产中，为提高整个控制系统的性，在搅拌器、电动机、电动阀、电磁阀等设备上均设计了局部反馈功能，这些相互立系统的局部反馈功能构成了对总系统反馈控制的有力支持。

4.当系统出现压力报警或油面报警时，一方面通过PLC程序实现自动停车，另一方面借助于语音卡，在控制间的操作人员可以立即听到报警信号，及时采取相应措施。

5.考虑到生产现场某些部位属于高温、有害气体残留处，技术人员不宜靠近，在现场设置了电视，让技术人员实现远程监控。为便于管理，还安装了现场通话设备。

6.在控制室设置了1个大屏幕模拟显示屏，在屏幕上不仅可以显示总厂所有管道线路，而且能够动态显示油的液位、流向，让高层管理人员从宏观上掌握全厂的生产状况。

7.通过微机联网，质量检查部门可以直接得到工业现场的信息，各管理部门之间也可以实现数据通信与数据共享。

3硬件与软件设计

3.1硬件设计

在本系统中，工业现场控制是，而工业现场控制主要由PLC系统完成，所以如何合理有效地使用PLC技术就成了设计的关键。PLC的特点是控制，编程简单，但程序内存不大，不能进行复杂的编程;而石化产品的特点是生产工艺复杂，产品型号繁多，往往1条生产线就能够生产几十种型号的产品。这就形成了一对矛盾。如果设计时采用常规的PLC控制系统，那么1条生产线就需要20几台三菱PLC基本模块和A/D转换模块。投资，而且按照现代控制理论，在1个控制系统中配置的控制模块越多，控制越不。为了减少投资和增强控制的性，在PLC控制系统的硬件配置上进行了多项。

以润滑油生产线为例，在润滑油生产车间，有搅拌温度、添加剂温度、输油泵压力、油罐的液面等共计32路模拟信号需要检测。如果按常规设计，需要8块FX2N-4AD三菱PLC模块。为减少投资，设计了多路开关切换电路，只用2块FX2N-4AD三菱PLC模块就完成了全部功能。图2为FX2N-4AD模块的多路开关切换示意图。

图2中，FX2N-4AD三菱PLC模块为12位4通道模拟量输入模块，Y0、Y1、Y2、Y3为PLC的任意输出触点。FX-4AD模块的多路开关切换电路的设计实质上是通过1个多路开关控制FX2N-4AD模块分别去完成搅拌温度检测、添加剂温度检测、输油泵压力检测及油罐液面检测4项功能，其中多路开关的4个转换触点接三菱PLC的输出触点，由PLC编程控制。这个多路开关切换电路简单实用，而且节省了大量投资，实践证明，该电路在控制精度上满足用户的需要。

3.2软件设计

在计算机与PLC集成控制系统的软件设计中，也采用了许多新的设计思想。

仍以润滑油生产车间为例，按照用户提出的72种润滑油的生产工艺和技术要求，如果用常规方法编程，需要12台PLC基本模块。为节约投资，我们充分利用PLC的文件寄存器(2000点)，用逐项查表的方法编写了1个72种润滑油的通用程序，用1台PLC基本模块带2台PLC扩展模块的方式完成了过去需要12台PLC才能实现的功能。

我们选用了三菱公司生产的FX系列的三菱PLC，文件寄存器共计2 000点(D1000～D2999)。为节约程序内存，充分利用三菱PLC本身提供的指令资源，我们选用了字传送方式，用1个16bit的字来控制PLC触点的16个输出触点，而不必像过去那样，1条指令只能控制1个输出触点。例如在图3中，X0导通，十进制数K6送入数据寄存器D0，接着X1导通，数据寄存器D0的数值K6转化为二进制数“0000000000000110”送入K4Y0，控制输出Y0～Y17共计16个触点的动作，其开关动作和数据寄存器D0的数值K6一一对应。如图4所示，“1”控制输出触点导通，“0”控制输出触点关断。在此例中，Y1、Y2触点导通，其余输出触点关断。

通过字传送方式，我们用1条指令就可控制16个电动阀及输油泵的动作，大大节省了程序空间。在这种设计思想下，我们把72种润滑油的工艺流程全部用字方式编写，然后输入文件寄存器，并在此基础上，编制了72种润滑油的通用程序。在通用程序运行时，根据某一润滑油的型号，通过查表的方式，在文件寄存器中调出对应的数据段(这些数据段也就是该种润滑油的工艺流程)，然后该数据自动输入PLC的控制程序，使得PLC按照规定的工艺流程控制整个执行机构工作。如图5所示之例，润滑油品种LSO-1的工艺状态字存于文件寄存器D1050～D1060 10个字节中。程序运行时，根据润滑油型号在文件寄存器中寻址，查到正确的后，调出D1050～D1060 10个字节的数据，然后输入到通用程序的相应寄存器，参与工业控制。

4计算机与PLC的通信技术

在计算机与PLC集成控制系统中，一个关键的技术问题是计算机与PLC的通信。若在整个系统设计中全部采用进口器件，软件也选用相应的进口产品，那么，整个工程造价惊人。针对这种情况，我们自行开发了计算机与PLC的串行通信技术。该技术设计思想，软硬件简单实用，性高，性能价格比好，兼容性强，可适用于市场上多种型号的计算机与PLC。

从硬件上讲，现在中国市场上使用的PLC，在通信接口上多采用RS422接口或RS485接口;而微型机多采用RS232接口。这样在计算机与PLC通信时就不可避免地要选用RS422-RS232转换模块，同时考虑到恶劣工况下的抗干扰要求，这个转换模块具有良好的隔离功能和放大功能，而选用进口模块，必定提高工程造价。

针对这种情况，为降低工程造价，我们在硬件上用1根普通的通信电缆代替进口的通信模块，在电缆的接口处采用的电路设计技术和单片机技术，以完成信号的隔离和放大功能。实践证明，通信的性可以和国外的进口模块，而且造价低。

从软件上讲，计算机和PLC的通信技术属于保密技术，长期为国外公司。这就使得我们只要选用了该厂家生产的PLC，用它开发的工控软件，提高工程造价。针对这种情况，我们开发了自己的工控软件。下面以三菱公司生产的FX系列可编程序控制器为例，介绍我们的软件设计。FX系列可编程序控制器命令格式如表1所示。

表1FX系列可编程序控制器的命令格式

命令 命令号 日标设备 功能

设备读 命令‘0’ X/Y/M/S/T/C/D 读位设备或字设备状态

设备写 命令‘1’ X/Y/M/S/T/C/D 写位设备或字设备

强制开 命令‘7’ X/Y/M/S/T/C 打开位设备

强制关 命令‘8’ X/Y/M/S/T/C 关闭位设备

每一个字符都以ASCII码形式串行传输，传输格式如图6。

例如，字符‘F’(ASCII码是46H)的传输格式如图7。

一般文本数据的传输格式如图8。

图8中，STX为文本的开始，其ASCII码定为02H;ETX为文本的结束，其ASCII码定为03H;CMD为命令字符，取‘0’、‘1’、‘7’、‘8’。

在STX之后，被传送数据的ASCII之和，也被作为2个字符码发送。

例如，实现从地址10F6(10F6为寄存器D123的地址)处读取4个字节数据，执行传输格式如图9。

求和：

30H+31H+30H+46H+36H+30H+34H+03H

=74H

通过改变命令号和地址号，就可以实现计算机与三菱PLC之间的读、写、强制开关等基本功能，用户可以使用我们研制的通信软件，也可以在该软件基础上，根据实际情况灵活地用C语言开发自己的通信程序，这正体现了该软件的开放性特点

由于FX2N系列三菱PLC预计于2013年3月末停产，所以已不在主推FX2N该款PLC，FX2N停产后由三代FX3U系列PLC替代，在新旧替换方面总结了以下几点客户的疑问供大家分享：

1.FX3U系列PLC是否可以直接替换FX2N系列PLC？

答：可以，程序兼容。

2.FX2N系列三菱PLC输入/输出扩展模块，三菱PLC模拟量模块，三菱PLC温度模块，三菱PLC定位模块是否可以与FX3U系列三菱PLC兼容？

答：FX2N系列三菱PLC模块可以兼容使用在FX3U系列PLC，如扩展模块FXN-8EX,16EX,8EYR,8EYT,8ER,16EYR,

16EYT,32ER,32ES,32ET,48ER,48ET等，三菱PLC模拟量模块FX2N-2AD,4AD,4DA,8AD等，三菱PLC温度模块FX2N-4AD-PT,FX2N-4AD-PT，三菱PLC定位模块FX2N-1HC,1PG,10PG,10GM,20GM等。

3. FX3U与FX2N有哪些区别？

答：主要有以下二点：

1）在处理速度上有大大提高，FX2N系列三菱PLC运算处理速度：基本指令0.08us/指令，应用指令1.52~数100us/指令；FX3U系列三菱PLC运算处理速度：基本指令0.065us/指令，应用指令0.642~数100us/指令。

2）FX3U比FX2N大的区别是比FX2N多了一路高速脉冲,以及定位指令,回原点指令,由原来的内置2轴控制，增加到可以3轴简易定位控制。

AB PLC 常见硬件

PLC 先容： 产物 特点 编程软件 PLC-5 大型，稳固，初期产物 RSLogix5 SLC 跟 MicroLogix 中小型，简单 RSLogix500 Logix5000 ControlLogix 大型，成果 RSLogix5000 Logix5000 CompactLogix 中小型 RSLogix5000

PLC-5 系列 CPU 模块型号多种多样，紧张分为以下 5 种： 比方 标准型 PLC-5/10；PLC-5/25 等 加强型 PLC-5/11；PLC-5/40 等 把持网通讯 PLC-5/20C；PLC-5/40C 等 以太网通讯 PLC-5/20E；PLC-5/40E 等 粉饰型 PLC-5/16；PLC-5/46 等 SLC 系列 SLC5/01 跟 SLC5/02 撑持 DH485 会合，如今用的很少了； SLC5/03 撑持 RS232 跟 DH485 通讯体例； SLC5/04 撑持 RS232 跟 DH+通讯体例； SLC5/05 撑持 RS232 跟 Ethernet 通讯体例；

MicroLogix 是一体机，属于小型 PLC。

Logix5000 系列 把持器 特点 Catalog ControlLogix 大型，成果大，I/O 带电插拔等 1756 CompactLogix 紧凑型，用于庖代 SLC 1769 FlexLogix 漫衍式把持 1794 DriveLogix 驱动把持 PowerFlex 700S SoftLogix 软 PLC，嵌入电脑或财产盘算机 1789 具体的斗劲信息参阅手册：Logix5000 Controllers Design Considerations 触摸屏先容： 型号 编程软件 比方 PanelView standard PanelBuilder32 PanelView600/1000 PanelView1000e PanelBuilder1400e PanelView1200e PanelView Plus RSView ME PVPlus600/1250 VersaView CE RSView ME VersaView CE 1000H/1500H 上位机数据软件先容： RSView32 单机版 RSView SE 单机版跟 办事器-客户端模式（Server-Client） RSView32 斥地版（Works）：收罗斥地跟 运行软件，可操纵这个软件斥地跟 运行 RSVi ew32 操纵法度榜样。

RSView32 运行版（Runtime）：仅包罗运行软件，可操纵这个软件来运行在 RSView32 斥地版下所斥地的操纵法度榜样。 RSView Supervisory Edition 包罗了多少个软件，操纵这些软件大概建立强大的主动化操纵 款式。根据采办跟 安装的软件包的特定性，用户的软件包大概包罗以下一个大概多个软件： RSView Studio 斥地软件，用于斥地或测试机器级大概监控办理级人机交互界面（HMI） 操纵项目标组态软件。 RSView SE Client 运行软件，大概用来运行 RSView Studio 斥地的操纵款式。 RSView SE Server 用于存储 HMI 工程组件（比方：图形表现画面），并将这些组件供给 给客户。该办事器包罗标签数据库，大概推行报警与汗青数据办理（日记）成果。 RSView Administration Console 是在 RSView SE 操纵款式设置装备安排今后，用于办理这些操纵 项目标软件。RSView Administration Console 包罗一少部分的 RSView Studio 编纂器， 是以大概对操纵款式举行一些藐小的修改，而不必安装 RSView Studio。

RSLinx 软件： 用于编程软件与 PLC 通讯，上位机数据软件与 PLC 的通讯，不合的版本有不合的成果 RSNetWorx 软件: RSNetWorx for ControlNet,用于组态把持网（ControlNet）； RSNetWorx for DeviceNet, 用于组态装备网（DeviceNet）； RSNetWorx for Ethernet, 用于组态以太网 （Ethernet）,如今个别不必。 

 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/min 4台，53M3/min 4台，48M3/min 2台，43M3/min 4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。