不同ControlLogix5000控制器之间控制网通讯方式在脱硫控制系统上的应用

杨文伦

【摘 要】结合火电厂烟气脱硫系统的工艺特点，提出了采用AB_ControlLogix5000系列PLC实现控制系统的具体方案和通讯方式。控制系统的控制器采用冗余配置，网络组态采用其典型的ControlNet和EtherNet方式。将不同控制器之间信号传送由传统硬接线改为控制网网络传输，既降低了控制系统卡件成本又便于设备集中管理。本文着重阐述如何通过ControlNet网络实现脱硫系统三套冗余ControlLogix5000控制器之间的通讯控制。

【关键词】控制器 控制网 ControlNet CIP协议

1 引言

随着新《环保法》的实施，环保要求也越来越高，火力发电企业对环境保护制定了一系列的措施，来减少污染物的排放，脱硫、脱硝系统几乎与三大主机同等重要，其系统运行的可靠性直接关系着环保参数的达标，其中控制系统的自动化水平是保证系统可靠运行的重要组成部分。若采用DCS虽然自动化水平程度大为提高，但从控制点数和经济性来讲，很多电厂还是采用PLC作为控制主机然后将其纳入全厂辅控网集中监控，既能保证可靠，又能大幅降低系统造价。我厂脱硫系统从工艺设计上分为1号机、2号机和共享系统，控制系统也按照工艺设计分为三套独立的冗余控制主机。结合我厂实际，给出了脱硫控制系统硬件配置、软件组态的具体的设计方案及各模块间功能实现的方法。现场实际运行结果证明了该设计方案的有效性、可靠性和经济性。

2 系统的硬件组成

为了实现我厂脱硫系统1号机、2号机及公用系统之间的通讯，每套冗余控制器采用7槽机架，以1号机冗余控制器为例（2号和公用系统配置与上述一样），硬件设备主要有：

（1）1756-L62。主控制器。过程控制程序实时处理单元。（2）1756-CN2R。控制网模块，一块用于扩展机架，一块用于不同主机间控制网通讯。（3）1756-EN2T。以太网通讯模块，实现与上位机通讯。（4）1756-RM。热备冗余模块。实现双CPU热备冗余。在硬件配置完成后，用RSNetWorx软件进行控制网网络组态，硬件系统即可运行起来。

3 系统的软件组成

控制系统软件选用与硬件相匹配的罗克韦尔公司开发的系列产品：RSNetWorx、RSLink、ControlLogix5000等。RSNetWorx用于为ControlNet网络提供设计和配置管理服务，进行网络规划，使网络达到最佳应用效果。RSLink是运行于计算机上的设备驱动软件，可以提供完善的通讯服务，为多种罗克韦尔软件应用程序提供底层驱动联通，它是罗克韦尔软件应用软件正常运行的底层平台。ControlLogix5000是程序开发软件，基于ControlLogix5000控制器运行，他能提供文本、梯形图、功能块图、顺序功能图四种编程模式，实现不同控制模式要求。

4 系统的通讯实现

ControlNet网络采用在工业通讯领域广泛应用的通用工业协议（CIP协议），它采用先进的生产者/消费者网络模式，最大限度的优化了宽带的利用率，并可构成多主、主/从、对等的通讯结构。本文介绍的不同冗余控制器之间通讯就是采用1756-CN2R专用通讯模块，来完成数据交换、传送。为了实现我厂脱硫系统三套冗余控制器之间的通讯，在硬件组态正常的前提下，还需要编写相应的软件程序和必要的参数设置，如下：

4.1 创建生产者/消费者标签

在各CPU逻辑中创建新的数据类型：TRANSFER，配置其数组元素，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程序中创建标签：

（1）FGD_10。用于#1PLC向#2PLC及公用PLC传送数据，与#2 PLC及公用PLC程序中的FGD_10相对应，其参数配置为：Tag Type：Produced（Max Consumers：2） Data Type：TRANSFER。（2）FGD_20。用于#1PLC接收#2PLC传送来的数据，与#2PLC及公用PLC程序中的FGD_20相对应，其参数配置为：Tag Type：Consumed（Producers：TL_20CPU； RPI：20ms）Data Type：TRANSFER。（3）FGD_A0。用于#1PLC接收公用PLC传送来的数据，与#2PLC及公用PLC程序中的FGD_20相对应，其参数配置为：Tag Type：Consumed（Producers：TL_A0CPU；RPI：20ms）Data Type：TRANSFER#2PLC和公用PLC按照上述方法建立标签，但需要注意两点：一、在各PLC程序中建立标签时必须是一一对应，即PLC有一个类型Produced的发送数据标签，另外两个PLC中就应有一个类型为Consumed的接收数据标签与之对应，反之亦然。二、在PLC程序中发送方数据标签与接收方数据标签的数据类型和RPI必须一致。本例中包括40个浮点数、40个长整形、64个位的数组。

4.2 编写通讯故障判断程序

（1）创建通讯故障标签。创建FGD_20_ERR和FGD_A0_ERR标签，作为通讯异常判断。（2）编写通讯故障判断逻辑。先设计一个每2S发一个扫描周期的脉冲方波信号，去触发一个计数器（设定值为100），将其当前值赋给FGD_10.DIN[0]，超过设定值时自动复位。然后与FGD_20.DIN[0]和FGD_A0.DIN[0]的值比较，不匹配则认为通讯异常。

4.3 数据传送

上述工作完成后，将逻辑下载到CPU中，将各个控制器置于正常运行状态。在逻辑组态时，即可根据通讯需要进行程序的编写。编程时（以#1号PLC为例），将要发送的数据传送到FGD_10相应的数组的相应单元，FGD_20和FGD_A0的相应单元就能及时的接受到该数据；同样，也可以从FGD_20和FGD_A0相应单元读取相应CPU发送过来的数据，将接受到的数据进行下一步的处理。至此，该控制网通讯功能得以实现。通过长时间的现场实际运行，表明该通讯方式实时可靠。

5 结语

通过以上的硬件选型、通讯网络配置、软件设置以及PLC程序的编写运行，实现我厂脱硫系统不同控制器之间信息的可靠传送，性能优越。美国罗克韦尔公司ControlLogix5000系列PLC以其硬件配置灵活、控制功能全面、过程控制优良、响应速度快、指令系统完善、软件开发功能强大及友好的人机界面，在国内发电企业辅控网得到了广泛的认可和应用。因此本文介绍的控制网通讯控制方式的实现方法有着重要而现实的意义，为发电企业辅控网实现分散控制集中监控管理提供了设计的思路。