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1 、概述
大慶油田天然氣紅壓深冷裝置是天然氣分公司最大的氣處理裝置，每天處理天然氣量達到90萬方，生產輕烴200余噸。根據天然氣深冷分離裝置自動化監控系統的設計要求，由于相關的PLC設備分布廣泛，監控功能要求自動化程度高，而且有關的信息要迅速獲取及處理，并要易于管理。因此自動控制系統以OPTO 22公司SNAP I/O系統作為骨干框架，結合其極其先進易用的應用開發組態軟件包Factory Floor Suit 4.0c，在32位的WINDOWS操作系統平臺上，開發出既能很簡便完成系統各種監控功能，又具有使用靈活的人機界面的天然氣深冷分離裝置自動化監控系統應用軟件，監控裝置區各工藝點的溫度、壓力、差壓、調節閥、電磁閥等。裝置內壓縮機、膨脹機、丙烷制冷機、ESD緊急停車系統等與OPTO22 SNAP I/O系統通過通訊進行數據交換，由于機組自帶的PLC系統出自多個廠家，通訊標準不同，技術難度較大。
我們通過不斷摸索、實踐，在較短時間內，順利完成了多個系統間的通信問題，使系統具有可靠性高、兼容性強、操作簡便等優點，并且為項目節省了投資。
2、通訊系統的要求
1) 具備實時數據傳輸通訊功能，利用OPTO22 產品的強大的通訊優勢，將生產數據實時傳輸到OPTO22 SNAP I/O系統。
2) 完善的安全監控功能。OPTO22 SNAP I/O系統接收到機組通訊傳出的報警信號，能夠及時記錄并執行相應現場控制流程。
3) 支持多通訊協議；
4) 良好的中文人機界面；
5) 采用工業組態軟件實現，便于維護、擴充和升級；
3、技術實現
紅壓深冷裝置項目由壓縮機控制子系統、膨脹機控制子系統、丙烷機控制子系統、ESD緊急停車子系統和OPTO 22公司OPTO22 SNAP I/O控制系統(ME系統)五部分組成。其中前四個系統只是進行局部的單體控制，與OPTO22 SNAP I/O控制系統之間通過網絡通訊實現數據交換。OPTO22 SNAP I/O系統(ME系統)在整個系統中處于全局控制和監視的至關重要的地位。
在本項目中我們使用OPTO22 SNAP I/O控制系統的OPTO22 SNAP LCM4做為主控制器，該控制器CPU采用32位Motorola 68EC030 處理器，4MB內存帶電池后備，2MB快閃可讀寫內存，四個串行接口，一個固定的RS-485，三個可分別獨立設定為RS-232/485。我們利用控制器自帶的串行接口進行編程實現。
在現場應用中，首先我們分析ESD系統。ESD緊急停車系統是紅壓深冷裝置安全保證的基礎，它采用SIEMENS S7-400 可編程序控制器實現，自身設計成主站工作，無上位機顯示設備，監視完全在OPTO22 SNAP I/O中實現。OPTO22 SNAP I/O控制系統中的LCM4控制器的COM0－－-COM3 通訊端口可以根據需要設置成232或485方式，根據現場的多次通訊實驗，通訊采用標準MODBUS 方式實現不了。主要原因是ESD 系統采用的是主站方式，若改為從站通訊方式需更換所有 ESD軟、硬件。費用太高，實現不可能。經過對ESD PLC的進一步分析,我們決定采用自由口通訊方式，把SIEMENS S7-400 通訊端口用485接線方式連接到與其標準兼容的LCM4控制器的COM3上。通過編制數據交換程序，設定起始碼、奇偶效驗、每個數組的位數、傳輸波特率等。調試過程中，DCS接收到了ESD發送的數據，但穩定性差,在線（ONLINE）程序中看到有時出現空棧錯誤，程序運行至通訊時邏輯不正常，經過反復分析及多次試驗，在程序中加了數據同步處理，至此，與ESD通訊完全正常，實現了DCS與緊急停車系統的通訊。
在與壓縮機系統PLC通訊時，壓縮機系統采用GE公司的90-70，我們采用MODBUS RTU方式，編制相應程序，在程序編制完成后，通過下裝、運行，不斷調試，最終順利的進行了連接。
在實現上述兩個機組通訊實現的基礎上，利用積累的經驗，根據機組各自的特點，實現了DCS與全部機組的通訊。
二、系統結構及配置方案
在本系統中，采用OPTO 22的先進且成熟可靠的OPTO22 SNAP I/O系統，這是一個應用串行通訊多次重發技術的三層分布式網絡。本系統由自控中心的監控主機PC和四臺OPTO 22的主控制器OPTO22 SNAP-LCM4以及7個可分布安裝放置的前端智能I/O單元B3000組成，有關的系統結構示意圖，請參閱以下的圖示。

在如圖所示的三層網絡結構中，最上一層是由PC組成，使用ETHERNET網絡連接，作為監控系統的人機界面，動態顯示各種設備運轉的實時狀態，顯示和記錄設備的異常和故障報警，設定設備的自動運行時間及條件，操作者可切換系統設備按自動或手動的方式運行。另外如用戶有所要求，可把監控主機設立為Web Sever，所有的監控圖畫轉換為Web Page，用戶可在局域網和互聯網上，使用標準的網頁瀏覽器Internet Explorer，對系統實行監視甚至進行操作控制。
第二層由四臺OPTO 22控制器OPTO22 SNAP-LCM4組成，各控制器與監控主機之間采用以太網通訊方式，組成監控網絡（C-Net）。其中兩臺控制器與現場I/O相聯，另外每臺控制器與現場PLC相聯。
第三層是由多臺PLC及7個I/O智能單元B3000組成。I/O單元之間及相關控制器之間由RS-485,組成I/O網絡(I/O-NET)，I/O單元的距離是1000m，加通訊重發器可延長分布距離。這樣就可以把I/O單元和I/O模塊分散安置在各相關設備附近，使連接的信號線減到最少，大大減少信號傳輸過程中受到干擾的機會。I/O單元直接獲取設備的工作狀態和報警信號，設備的檢測信號數值，同時可自動或手動控制設備的運轉，對有關的PID運算控制回路，進行本地的運算和調節，大大加強了系統的實時控制及快捷反應能力。
結束語
通過實踐證明OPTO22 OPTO22 SNAP I/O 系統與多機組PLC間通訊是穩定的和便捷的，實時性好，可靠性也高。體現了OPTO22 OPTO22 SNAP I/O 系統靈活、多變、通訊功能強大的特點。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

選擇OPTO 22公司 SNAP PAC系統的 六大理由

    1       簡單易操作 SNAP PAC系統由四個部分統一整合而成：軟件、控制器、智能處理器和I/O。系統建立、調試程序，以及故障維護都更簡便，大大減少了系統開發及投入運行的時間。   2       更低的長期成本 SNAP PAC系統的成本低于許多PLC系統，并且由于軟件是免費的，您不需要投入高昂的費用，便可投入使用該系統。我們為您提供免費的培訓以及技術支持，因此對于設備的整個使用期來測試，系統成本會大幅降低。   3       適用于多類自動應用的SNAP PAC系統 SNAP PAC系統功能強大。一套系統，便可用于多個自動化項目中，幫助您完成過程控制、離散自動化、能耗管理、數據采集，甚至遠程集中監控。 分布式智能，幫助您隨時隨地方便地添加I/O。擁有了有線/無線控制器及I/O，您就可根據實際所需，將有線網絡轉換到無線網絡，或者立即實現兩個網絡的通訊。 靈活的硬件讓您無需浪費更多的投資，節省了金錢及時間。   4       高級編程工具 SNAP PAC系統的編程方式采用直觀的流程圖，也可運用更高級的腳本語言，或者結合兩者一起使用。這兩種方法所包括的指令，用于標準的過程控制以及離散自動化的功能塊、浮點型數字、串行處理、排列、子程序、指針變量等，其他的高級工具用于復雜的應用。 5       連接到第三方軟件及設備 SNAP PAC控制器及智能處理器，支持OPC、Modbus/TCP、EtherNet/IP?？珊喴椎貙祿氲絊QL數據庫系統，并直接從硬件發送郵件。該系統也可以簡單地使用Modbus、DNP、BACnet、CAN或任意基于串口的設備、儀器，進行通訊。   6       業界最好的I/O 憑借著業內最佳的保障：多數SNAP I/O模塊終身保用。每個模塊出廠前都經過獨立測試，而不是抽樣測試。SNAP PAC系統可以配置從幾個I/O點到數千個I/O點。您可按需，根據信號類型，選擇高可靠性的模擬量、數字量、串口模塊。電壓、電流、交流、直流、熱電偶、RTD、電源檢測器、RS-232、RS-485、Profibus、運動控制、應變測試等等，都可與SNAP PAC系統一同連接。         關于SNAP PAC系統 SNAP PAC系統是Opto 22公司出品，軟硬件集成的系統，用于工業控制、遠程監控、數據采集等應用。簡化了對自動化系統了解、選擇和采購的復雜過程，SNAP PAC系統由以下四部分組成：   PAC Project 軟件套件－－－－簡單易用的基于流程圖的編程方式、HMI（人機界面）、可選的OPC客戶端以及數據庫連接軟件。   SNAP PAC控制器－－－－獨立式和基于機架式的工業控制器；有線/無線模塊可選。   SNAP PAC智能處理器－－－－智能I/O處理器，用于分布式控制。也可選擇有線/無線模塊。   SNAP I/O－－－－模擬量、數字量、串口量、特殊功能I/O模塊，可與現場設備、儀器、傳感器相連接。所有I/O模塊可交替與標準的以及有線/無線智能處理器一同工作。   這四個簡單，又具有很大靈活性的系統組成部件，可處理任何情況，從最基本的設備監控到完整的工廠自動化。         通訊網絡及協議 SNAP PAC系統自帶Ethernet網絡協議，因此您無需擔心成本，以及額外添加網絡通訊卡的麻煩。系統中的分布式I/O可運行在以太網或串行網絡，也可同時運行于兩個網絡。另外，您可以與大量的串行設備通訊，例如條形碼閱讀器、RFID閱讀器、串口顯示器、modem等。   由于SNAP PAC系統運行于標準的Ethernet網絡，可直接與計算機、基于Ethernet的設備相互通訊，使用標準的協議包括TCP/IP、UDP/IP、郵件傳輸協議SMTP、網絡管理協議SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系統的EtherNet/IP等。         關于OPTO 22 Opto 22公司研發并制造應用于工業自動化、能耗管理、遠程監控、數據采集的軟硬件設備。Opto 22的產品是標準化的，用于商業網絡及計算機技術中，以簡單易用、創新、高品質、高可靠性而聞名世界。Opto 22的輸入/輸出以及控制系統，允許客戶從所有的設備、電子儀器儀表監測、控制、采集數據，這些都是項目運行的關鍵。Opto 22產品適用于自動化終端用戶、OEM，信息技術及操作人員已經為全球10,000套設備安裝了該產品。公司始建與1974年，總部位于美國加州的Temecula。Opto 22的產品通過全球網絡的分銷商及系統集成商出售。預知更多信息，請聯系Opto 22上海代表處，電話：021-58358249，郵箱：optochina@opto22.com。網址：www.opto22.com.cn。