配水池计量监控系统升级

彭海

摘要：为了减低复杂环境下模拟信号误差大，升级现场流量计输出为MODBUS RTU数字信号，通过数字信号传输减少流量计数值波动和误差。应用现在通用的升级方案监控系统升级为GE PACSystem 3i，为了减少成本和维护方便采用了工业级光隔Octopus3000将现场多路数字信号接进PLC系统。

关键词：MODBUS；GE PACSystem 3i

锦西石化为了保证南山配水池控制中心采集用水流量数据的高准确性，拟将各个水管线电磁流量计升级为数字传输模式，极大降低4～20mA流量数据传输模式带来的误差，数据传输协议为MODBUS RTU。同时考虑到原GE 9030 PLC计量系统已运行近5年，为保证后续的系统维护工作顺利进行和升级扩容的方便性，将原系列9030 PLC升级为GERX 3I系统，这样也能保证原系统部分模拟量模块的续用。为此需要对原配水池PLC计量系统进行改造升级。

系统由GE 9030PLC升级为GERX 3I系统。包括CPU、底板、电源、串行通信模块等部分更新，续用9030系列AI输入模块。系统仍保持上位工控机监控+PAC系统模式。为克服现场星型电缆敷设难以满足串行总线布线及接地要求，特选工业级光隔RS485总线分割集中器设备，它具有更高的设备参数容限和强大的保护功能，可完美解决现场布线问题。

系统配置上，可编程自动化控制器PACSystems RX3i

1 CPU：满足应用要求， IC695CPU315。占用2个背板插槽

布尔执行速度（ms/k）：0.07

用户逻辑内存：20 Mbytes

实时时钟：支持

I/O离散点：32K

I/O模拟点：32K

内存存储类型：SRAM 闪存存储器

处理器速度：1 GHz

使用的内部电源：1250mA @ 3.3VDC，1000mA @ 5VDC

2 背板：IC695CHS012：通用控制器和I/O底板

背板支持：支持PCI和高速串行，支持模块热交换

背板槽数量：12

使用的内部电源：600mA @ 3.3VDC，240mA @ 5VDC

3 通用底板电源：IC695PSA040。占用2个背板插槽

120/240 VAC、125VDC（同一底板僅此一个电源，不支持冗余）

仅限于通用背板使用PCI总线

输出：总功率40W。

3.3 VDC时最大30W；

5 VDC时最大40W；

24 VDC时40W。

4 协处理器和串行通信模块：IC695CM002

两个隔离串行端口模块，仅限用于通用背板使用PCI总线，占用1个背板插槽。

支持的协议：串行读/写；主/从MODBUS；主/从DNP3.0；从CCM

程序存储：闪存

通信端口：2个隔离RS232或RS485/422

网络数据率：可选波特率：1200、2400、4800、9600、19.2K、38.4K、57.6K、115.2K。

使用的内部电源：最大0.7A @ 3.3VDC，最大0.115A @ 5VDC

5 以太网接口模块：IC695ETM001

双RJ45口，10/100Mbit，内置交换机，仅限于通用背板使用PCI总线，占用1个背板插槽。

支持的协议：SRT、EGD、通道（客户端与服务器）、MODBUS TCP（客户端与服务器）。

使用的内部电源：840mA @ 3.3VDC，614mA @ 5VDC。串行通信模块及光隔RS485总线分割集中器设备多一套备份。其他设备I/O端口和端子排留有20%的余量。所有原4线制4～20mA仪表的电缆拟被用为MODBUS RTU协议传输电缆，由于此电缆不是标准的RS485通信电缆，属代用方式，实际传输距离会降低；不知电缆地埋路由，只能地面估算电缆长度，恐有低估误差；各现场仪表电缆的星型布局接入PLC机柜，既不能满足MODBUS RTU协议的总线布线要求，也不能满足GE RX3i系统串行通信的电缆接地新规。通过使用专用设备，完善的解决了此问题。

配水池控制室内设置1台工作站，配置1台22"彩色液晶显示器。工作站上显示全部工况及工艺流程，包括配水池液位、瞬时流量、累积流量等实时及历史数据、趋势曲线显示、动态实时画面、生产报表、设备状态在线诊断、报警提示、安全登录、参数设置、操作日志等；保留原系统在生产过程中所要求的所有功能和操作习惯。所有数据由PAC系统负责采集，通过工业级通讯网络传递到工作站。

工作站计算机同时作为OPC服务器，以OPC服务器的方式供甲方企业网中的数据服务器调用。提供PAC系统中所有的采集数据，并可以直接使用。

Octopus3000 是一款高性能的工业级光隔RS485/422 总线分割集中器。Octopus3000采用独特的等位分差隔离技术和高效的总线分割集中技术能有效解决工程布线中常见的地电位差异、阻抗匹配及雷击问题。可以轻易改善RS485/RS422 总线结构，分割网段，提高通信可靠性。当雷击或者设备故障产生时，出现问题的网段将被隔离，以确保其他网段的正常工作。

ModBus RTU协议在工业控制系统中已经应用十分广泛，公司其它罐区控制系统也有应用，使用情况良好。经过这次升级改造后配水池计量监控系统采集数据更准确，PLC系统可扩展性更强。