1 引言
Compo Bus/D是OMRON一種開放式，多主控的器件網(wǎng)絡(luò)。它采用Device Net通信規(guī)約，主要功能有遠(yuǎn)程開關(guān)量和模擬量的I/O控制及信息通信，是一種控制功能齊全，配置靈活，實(shí)現(xiàn)方便的分散控制網(wǎng)絡(luò)。
鄭州熱電廠輸煤系統(tǒng)布置有5個(gè)儲(chǔ)煤筒倉，不同煤種分倉存放，下設(shè)有5臺(tái)環(huán)式給煤機(jī)(以下簡(jiǎn)稱:環(huán)給)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，一般啟動(dòng)2到3臺(tái)環(huán)給同時(shí)運(yùn)行以滿足向鍋爐上煤的配比要求。原控制系統(tǒng)為傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行方式為人工就地手動(dòng)控制方式，自動(dòng)化程度很低。在輸煤系統(tǒng)程控改造設(shè)計(jì)中，為5臺(tái)環(huán)給分別配置1臺(tái)CQM1H型PLC，并采用Compo Bus/D器件網(wǎng)絡(luò)連接。實(shí)現(xiàn)了對(duì)5臺(tái)環(huán)給的集散控制。
2 系統(tǒng)構(gòu)成
環(huán)給Compo Bus/D通信系統(tǒng)由一只配有Compo Bus/D主單元的PLC—C200HE、5只配有鏈接從單元的PLC—CQM1H及3只模擬輸入終端(Compo Bus/D從單元)等構(gòu)成，系統(tǒng)連接見圖1。裝有Compo Bus/D主單元的PLC—C200HE，同時(shí)是構(gòu)成輸煤程控系統(tǒng)的Controller Link網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)(配有CLK單元)，負(fù)責(zé)控制輸煤系統(tǒng)中一部分設(shè)備。Compo Bus/D網(wǎng)與Controller Link網(wǎng)之間的信息溝通通過這只C200HE機(jī)完成。
每臺(tái)環(huán)給有3個(gè)模擬量輸入。若采用CQM1模擬量輸入單元，則CQM1H上還需加裝更多的鏈接單元才能將信息傳送到Compo Bus/D主單元，設(shè)計(jì)中采用配置模擬輸入終端的方式解決模擬量的輸入問題。模擬輸入終端作為Compo Bus/D通信系統(tǒng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直接將模擬信號(hào)傳送到裝有Compo Bus/D主單元的C200HE機(jī)。由于裝有Compo Bus/D主單元的C200HE設(shè)在#3控制室內(nèi)，且#4，#5環(huán)給的控制盤柜均設(shè)在#3控制室內(nèi)，故考慮#4，#5環(huán)給的相關(guān)模擬輸入量直接輸入到C200Ha機(jī)的模擬量輸入單元內(nèi)，不再設(shè)DRTI-AD04模擬輸入終端。
2.1 Compo Bus/D通信系統(tǒng)
Compo Bus/D是OMRON一種開發(fā)式的網(wǎng)絡(luò)，它遵循Device Net(器件網(wǎng))開放現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，非OMRON公司生產(chǎn)的設(shè)備，如主單元和從單元，可以連接到該網(wǎng)絡(luò)上。Compo Bus/D是OMRON主推的網(wǎng)絡(luò)之一，它的內(nèi)容豐富，功能很強(qiáng)。Compo Bus/D支持下列兩類類型的通信:
(1) 遠(yuǎn)程I/O通信:即無須編寫特別的程序，裝有主單元PLC的CPU可以直接讀寫從單元的I/O點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
(2) 信息通信:安裝主單元的PLC在CPU單元里執(zhí)行特殊指令SEND，RECV，CMND和IOWR，向其它主單元，安裝主單元PLC的CPU單元，從單元，甚至其它公司的主單元或從單元讀寫信息，控制它們的運(yùn)行。
表1列出Compo Bus/D通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)。
2.2 Compo Bus/D通信單元
Compo Bus/D主單元有兩種:CVMI-DRM21-Ⅵ和C200HW-DRM21-Ⅵ，其相關(guān)特性見表2。
2.3 遠(yuǎn)程I/O通信
遠(yuǎn)程I/O通信時(shí)，安裝主單元的PLC應(yīng)在CPU的I/O存儲(chǔ)區(qū)中為每個(gè)從單元分配字地址，以實(shí)現(xiàn)與從單元I/O數(shù)據(jù)的自動(dòng)交換。遠(yuǎn)程I/O分配有兩種形式:缺省分配和用戶設(shè)定分配。使用缺省遠(yuǎn)程I/O分配時(shí)，PLC存儲(chǔ)區(qū)中的字地址是根據(jù)從單元的節(jié)點(diǎn)地址進(jìn)行分配。分配的字地址分成輸入?yún)^(qū)和輸出區(qū)，PLC由輸入?yún)^(qū)接受從單元的輸入，由輸出區(qū)輸出數(shù)據(jù)到從單元。每個(gè)節(jié)點(diǎn)地址分配一個(gè)輸入字和一個(gè)輸出字。如果一個(gè)從單元需要不止一個(gè)輸入/輸出字，它將占有不止一個(gè)節(jié)點(diǎn)地址，如果一個(gè)從單元需要的字少于1個(gè)字，它僅占有分配給它的字最右邊的位。分配給主單元節(jié)點(diǎn)地址的字，主單元不使用，可被從單元使用，但主單元的節(jié)點(diǎn)地址不能與從單元節(jié)點(diǎn)地址重復(fù)。
2.4 Compo Bus/D網(wǎng)的設(shè)置
Compo Bus/D網(wǎng)的設(shè)置包括安裝在C200HE上的主單元(作為特殊I/O單元)和安裝在CQMIH上的從單元的設(shè)置。
主單元的設(shè)置:單元號(hào)為#0，節(jié)點(diǎn)號(hào)為:00，波特率為500kbps(網(wǎng)絡(luò)實(shí)際連接長(zhǎng)度小于100m)。
從單元的設(shè)置:見圖1，波特率為500kbps。
3 環(huán)給控制部分的程控設(shè)計(jì)
3.1 采用CQM1H型PLC的環(huán)給電氣控制系統(tǒng)
每臺(tái)環(huán)給分別配置一臺(tái)CQM1H型PLC，完成單臺(tái)環(huán)給的控制任務(wù)。PLC配置示意圖見圖2。圖3為環(huán)給電氣控制原理示意圖。圖3中，S82K-03024電源提供DC24V(1.2A)直流電源供給CPU單元輸入通道及CQM1-ID212輸入單元的輸入回路電源。輸出通過輸出單元由AC220V控制電源直接驅(qū)動(dòng)各電機(jī)接觸器，不再加隔離繼電器--因?yàn)?觸點(diǎn)輸出單元的觸點(diǎn)滿足各電機(jī)接觸器線圈容量。為保護(hù)輸出單元，在接觸器線圈兩端可接浪涌抑制器，使其吸收負(fù)荷所產(chǎn)生的反電勢(shì)。
3.2 環(huán)給犁煤車變頻器(VARISPEED-616G5)及其設(shè)定。
犁煤車采用變頻器調(diào)速—安川變頻器—616G5 37kW。運(yùn)行方式為1臺(tái)變頻器帶3臺(tái)電動(dòng)機(jī)(11kW)。原控制方式為由繼電器組成的控制系統(tǒng)，運(yùn)行電流，頻率僅在就地顯示，運(yùn)行方式為現(xiàn)場(chǎng)就地控制方式，遠(yuǎn)方(輸煤集控室)只能啟/停犁煤車和給煤車，不能遠(yuǎn)方調(diào)速，變頻器送電也需在就地操作;犁煤車調(diào)速時(shí)，由現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率;給煤車上的2臺(tái)犁煤器也需在就地控制。
VS-616G5變頻器群參數(shù)的設(shè)定:VS-616G5變頻器有許多參數(shù)需事先設(shè)定。其中其控制回路端子大多為多功能端子，也需對(duì)其對(duì)應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。
(1) 調(diào)速方式的設(shè)定:原調(diào)速方式中，利用外加旋轉(zhuǎn)電位器接變頻器15，13，17端子，實(shí)現(xiàn)就地手動(dòng)調(diào)整功能。考慮到輸煤程控改造后在遠(yuǎn)方和就地兩種方式下操作的方便性，利用電位器調(diào)整方式已不合適。G5變頻器控制端子3～8為多功能端子，可設(shè)定為UP/DOWN指令(加減速指令)，利用UP/DOWN信號(hào)指令可執(zhí)行加減速。UP/DOWN 指令動(dòng)作說明見圖4。
在環(huán)給控制系統(tǒng)中，不設(shè)加減速停止按扭，因此，參數(shù)D4-01設(shè)定為0。
利用UP/DOWN方式調(diào)整變頻器的輸出頻率，只需在就地控制柜上設(shè)加/減速按扭(各一)即可滿足就地調(diào)速的功能，遠(yuǎn)方(輸煤集控室)調(diào)速功能在PLC程序中實(shí)現(xiàn)，通過CQM1H的輸出模塊輸出接點(diǎn)(兩個(gè)，分別對(duì)應(yīng)UP/DOWN即可)實(shí)現(xiàn)。采用UP/DOWN方式實(shí)現(xiàn)頻率的遠(yuǎn)方/就地調(diào)整，實(shí)現(xiàn)方便，且便于操作。
(2) 犁煤車電機(jī)停止方法采用自由停止方式設(shè)定參數(shù):B1-03=01(=00時(shí)，減速停止)。
變頻器接線原理圖見圖5。
3.3 環(huán)給控制系統(tǒng)的功能及PLC程序設(shè)計(jì)
(1) 控制系統(tǒng)的功能
a) 兩種工作狀態(tài):程控/就地。程控狀態(tài)下，遠(yuǎn)方操作啟/停，加/減速，就地也可操作加/減速，但不能啟動(dòng)(能停止)。環(huán)給與下部#6A，B皮帶聯(lián)鎖投入。就地狀態(tài)下，遠(yuǎn)方操作無效。通過就地盤柜啟/停，但失去與#6A，B皮帶的聯(lián)鎖，，僅有犁煤車與給煤車的聯(lián)鎖(主要是考慮方便就地檢修調(diào)試)。就地操作時(shí)，先合變頻器輸入電源，遠(yuǎn)方操作時(shí)，變頻器電源自動(dòng)投入，停止運(yùn)行后延時(shí)自動(dòng)切斷變頻器電源。無論在哪種工作方式下，就地儀表與遠(yuǎn)方上位機(jī)畫面上均顯示相關(guān)監(jiān)視參數(shù)。
b) 環(huán)給與#6A，BP皮帶的連鎖，由A，B犁煤器的狀態(tài)決定，若A犁煤器落犁到位，B犁煤器抬犁到位，則環(huán)給自動(dòng)與#6AP皮帶聯(lián)鎖(#6AP啟動(dòng)后才允許該環(huán)給啟動(dòng))。反之亦然。當(dāng)A，B犁均處于落下狀態(tài)或均處于抬犁到位狀態(tài)，則禁止犁煤車啟動(dòng)。并向上位機(jī)發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)警信號(hào)。
c) 變頻器模擬輸出1，2，引入DRTI-AD04模擬輸入終端，在上位機(jī)顯示對(duì)應(yīng)的輸出頻率和輸出電流。給煤車的電機(jī)電流經(jīng)電流變送器后的4～20mA信號(hào)引入模擬輸入終端，在上位機(jī)上顯示。就地盤柜上安裝給煤車，犁煤車運(yùn)行電機(jī)電流表，頻率輸出顯示在變頻器本體上的數(shù)字操作器上。
d) 通過CQMI-DRT21 I/O鏈接單元，每臺(tái)環(huán)給的CQMIH PLC與裝有主單元的C200Ha PLC建立數(shù)據(jù)鏈接。設(shè)置CQMI-DRT21鏈接單元的通信節(jié)點(diǎn)號(hào)，依次為#1環(huán)給: #1節(jié)點(diǎn)，#2環(huán)給:#2節(jié)點(diǎn)……#5環(huán)給為#5節(jié)點(diǎn)。
以節(jié)點(diǎn)01為例，配置節(jié)點(diǎn)01的CQMIH PLC控制#1環(huán)給，節(jié)點(diǎn)01與C200HE建立數(shù)據(jù)鏈接，C200HE的數(shù)據(jù)鏈接通過:輸入?yún)^(qū)IR351，輸出區(qū)IR51。CQMIH的鏈接通過:IR101對(duì)應(yīng)C200Ha的輸入?yún)^(qū)IR351，IR002對(duì)應(yīng)C200HE的輸入?yún)^(qū)IR51。如:CQMIH的IR10100 ON時(shí)，C200HE的IR35100也ON。
C200HE的缺省遠(yuǎn)程I/O分配見圖6。
(2) 程序設(shè)計(jì)
CQMIH-CPU21自帶RS232C通信口�？芍苯舆B接上位機(jī)編程。CX-Programmer軟件是隨著新機(jī)型CSI，CQMIH的推出而開發(fā)出的功能更為強(qiáng)大的視窗編程軟件，簡(jiǎn)稱CX-P。上位機(jī)安裝CX-P軟件后，通過RS232C口連接CQMIH，就可進(jìn)行編程(也可脫機(jī)編程)。
以#1環(huán)給為例(CQMIH，節(jié)點(diǎn)01)。通過CQMI-DRT21 I/O鏈接單元的鏈接I/O點(diǎn)定義見表3。
a) 第一段是變頻器送電程序(見圖7)，在變頻器電源輸入側(cè)有一交流接觸器，就地控制時(shí)，通過就地盤柜上的按扭合閘/斷電，接地操作。程控方式時(shí)，上位機(jī)在選擇流程時(shí)選中該環(huán)給時(shí)，遠(yuǎn)方指令002.00ON，自動(dòng)合閘。00200位對(duì)應(yīng)裝有主單元的C200aPLC的05100位(即上位機(jī)令05700 ON)。
b) 第二段是給煤車運(yùn)行程序(見圖8)。
就地方式下，啟/停通過就地盤柜上的按扭操作，程控方式下，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出啟動(dòng)指令后，鏈接位00202 ON，給煤車啟動(dòng)，給煤車與#6A/BP的連鎖，當(dāng)#6AP已啟動(dòng)，A犁已落到位，且B犁抬到位時(shí)，允許給煤車啟動(dòng)，當(dāng)6皮帶已啟動(dòng)，B犁已抬到位，且A犁抬到位時(shí)，允許給煤車啟動(dòng)，若A:B犁煤器均沒到位，即使#6A、BP均已啟動(dòng)，也不允許給煤車啟動(dòng)，并發(fā)送錯(cuò)誤指令至上位機(jī)。
c) 第三段是犁煤車運(yùn)行程序(見圖9)，就地方式下，啟/停通過就地盤柜上的操作按扭操作，程控方式下，當(dāng)給煤車啟動(dòng)后，犁煤車隨即啟動(dòng)，加/減速通過鏈接位，001.06/001.07實(shí)現(xiàn)。程控方式下，就地不可加/減速操作。
d) 第四段是A/B犁煤器的控制程序(見圖10)，就地方式下，可由就地盤柜上的操作按扭操作。程控方式下，由上位機(jī)在選擇系統(tǒng)流程時(shí)，自動(dòng)按流程動(dòng)作。如當(dāng)上位機(jī)選擇#6AP，#1環(huán)給運(yùn)行，則裝有主單元的C200HE PLC的位05108 ON，位05110ON，對(duì)應(yīng)CQMIH的位00208 ON，完成對(duì)犁煤器的操作。
e) 最后部分是將環(huán)給的一些必要信號(hào)發(fā)送給主單元PLC(見圖11)，經(jīng)Controller Link網(wǎng)傳至上位機(jī)。
4 結(jié)束語
本文就構(gòu)成輸煤程控系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)—環(huán)式給煤機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述。設(shè)計(jì)方案采用OMRON公司的器件網(wǎng)—Compo Bus/D通信系統(tǒng)連接多臺(tái)環(huán)給的PLC及模擬輸入終端。系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)環(huán)給的遠(yuǎn)方協(xié)調(diào)集中控制，并可節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)大量的控制電纜，是一種符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際且性價(jià)比較優(yōu)的環(huán)給程控設(shè)計(jì)方案。
