控制系统介绍
本方案主要描述了某粮油有限公司工厂PLC控制系统（包括PLC柜、上位机画面、程序逻辑，通讯设备、信号系统等）的功能设计、结构、性能和试验等内容，本控制系统由上位机操作站、以太网交换机、PLC 控制器、就地I/O站、和总线系统组成。上位机操作站、PLC 控制器之间由以太网连接，PLC 控制器、就地I/O站之间由Profinet总线连接，串口设备和PLC 控制器之间由RS485总线连接速率为19.2K Baud，DP通讯设备和PLC 控制器之间由Profibus DP总线连接速率为187.5Kbps。
项目特点及技术亮点
本次项目包括PLC控制柜、上位机操作站、画面开发以及现场程序调试等，操作站以图形方式监控现场各设备。
本项目的控制系统为1套，控制系统由中控室系统、PLC控制系统、现场仪表三部分组成。
中控室的功能是对整个工艺流程的仪表设备监视和控制，处理生产过程中产生的生产数据、仪表报警、设备故障等问题并作记录，满足生产工艺的要求。
本系统采用RX3i系列CPE330控制器，通过Profinet总线控制各I/O分站。
系统采用了美国通用电气公司（GE） 高端产品PACSystems™ Rx3i自动化系列产品,其优势如下:
¨ PACSystems RX3i拥有一个单一的控制引擎和一个统一的编程环境，能够在多种硬件平台方便地应用，并提供控制选择的真正融合。这个全新的PACSystems RX3i 控制器以更简洁、低成本的组合提供了高水平的自动化功能。PACSystems轻便的控制引擎能在多个不同的平台都有出色的表现，使用户都能从众多应用选择方案中找到最适合他们需要的控制系统硬件。
¨ Rx3i系统采用标准化的嵌入式实时控制系统结构。克服了长期以来自动化系统的无法使用PIII以上的高性能CPU和背板速率过低的难题，消除了自动化系统与计算机技术之间不断扩大的技术差距，极大的提升了自动控制系统的性能。
¨ Rx3i采用标准的、通用的Vxworks实时多任务操作系统。VxWorks操作系统是目前世界上技术最领先的嵌入式实时操作系统（RTOS）。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据主要地位。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。
硬件PAC Rx3i 系统功能如下：
（1） 系统中的所有模块均可带电热插接。所有模块均通过权威机构的安全认证，包括：UL、CSA、CE等。
（2） 控制器CPU处理I/O的最大能力为DI/DO64K；AI/AO64K。远大于本项目实际I/O总点数的4倍以上。
（3） 支持Web-server功能、远程维护。
（4） PLC控制器时间设定准确度可达至秒，并有四个数位的年份设定。
（5） PLC控制器可接受实时同步时钟信号。
（6） PLC控制器有看门狗功能。
（7） PLC控制器所带的通讯处理器能够提供一个10/100M以太网接口，从而满足网络通讯以及PLC与相关系统设备通信的要求。ECS控制器还提供与计算机通信的接口(RS232/RS485)。
（8） 主备PLC控制器的切换时间在两个扫描周期，且不影响监控对象和监控系统设备正常运行、系统功能正常执行及数据的正常通讯为准则。
（9） I/O扩展方式要求灵活，能适应多分站、远距离结构。本地、远程、分布式I/O网络具有灵活的系统结构。主机架和远程I/O机架采用Profinet总线连接。
（10） 所有I/O模块的配置及编址通过软件实现，无跳线及DIP开关，能做到任意模块任意插槽。
（11） PLC控制器具备控制设备联动、操作优先次序、实现时间表操作和实现模式控制等功能，并能对PLC设备进行有秩序的监控，通过一定的计算，来实现优化控制。
（12） 当通信网络发生故障，在网络通信恢复时，PLC控制器能即时自动连接上通信网络，同时程序和内存具有断电自保功能。
上位机系统具有先进而完善的回路控制、逻辑控制、联锁控制、指示、报警等功能，以及趋势记录、动态流程图画面显示、即时报表、日报表、月报表等功能。操作人员在中央控制室内即可实现对各装置生产过程的监控和管理。
系统应具备历史数据存储的功能，可将各种工艺参数、检测信号、操作过程、报警数据等数据按需要存入硬盘，并可随时调用。
2.1、显示功能
上位机画面中主要显示的内容是：工艺流程图、现场测量仪表的实时数据、系统报警信息、历史趋势图及设备的状态等。
> 工艺流程图显示
我们提供的工艺模拟图画面将是经买方批准，然后通过我们用户化的。画面的数量可在工程设计阶段按实际要求进行增加，不用额外增加买方的费用支出。
虽然工艺模拟图的设计依据是用户提供的P&ID。但我方将根据我们的画面设计经验，并遵循尽量靠近P&ID图，同时还考虑系统操作的方便。
> 实时数据
可显示自动化监控系统内所有的过程点，包括模拟量输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出、中间变量和计算值。对显示的每一个过程点，都能显示其标识号（通常为Tag Number）、说明、数值、性质、工程单位、高低限值等。
> 设备的状态
电机设备状态有运行/停止，故障等。操作员可以根据不同的颜色指示确定设备的运行和操作状态，如
绿：设备运行
绿闪：连锁条件满足，设备可以启动
红：连锁条件不满足
红闪：设备故障
电动阀的状态有开到位、关到位、故障等信号。阀门的状态显示如下：
绿：开到位
红：关到位
黄闪：故障
> 采集现场仪表的数据
2.2、人-机联系
人-机联系是值班员与计算机对话的窗口，值班员可借助鼠标和键盘方便地在CRT屏幕上与计算机对话。其中包括：
（1）调用、显示和拷贝各种图形、曲线、报表。
（2）具有任务管理功能，任务在 创建、编辑、拷贝、启动、继续过程中会自动核对来料仓与目的仓内物料是否匹配、设置参数是否完整等检查。每类任务可以建多个可长期保存，每次执行一个任务都会保存包括任务号、出仓记录、入仓记录、各种参数、时间、执行人等记录。任务一览中各任务都有当前的状态显示。
（3）具有物料管理功能。可以实时记录各舱中物料名，可实时显示各仓内的物料。当一个仓为空仓启动入仓任务时物料名自动写入该仓的记录。
（4）具有专门的权限和界面来统一规定和管理物料名称。
（5）各种参数的定义和修改。
（6）报警栏可提供设备信息的显示，报警点显示位置信息，报警的确认。
2.3、计算机监控系统应建立如下数据库
（1）实时数据库：
数据库中的值应根据运行工况的实时变化而不断的更新，记录被监控设备的当前状态。实时库的刷新周期及数据精度应满足工程的要求。
（2）历史数据库：
对实时数据库中的每一点，可由用户事先定义并按设定的周期存入历史数据库中。历史数据库应能存储12个月的数据，所有的历史数据应能转存至光盘做长期存档。
2.4、报警功能
CIMPLICITY 方便、灵活、可靠、易于扩展的报警系统，报告系统活动及系统潜在的问题，保障系统安全运行。组态软件分布式报警管理提供多种报警管理功能，包括：无限的报警区管理、基于事件的报警、报警优先级、报警过滤功能，以及通过拨号网络的远程报警管理，可实现过程报警、故障报警，可根据报警优先权和报警时间的先后顺序进行报警。另外，系统还可以记录操作员操作信息，并作为非关键性报警信息发送，而无需确认。
设备状态异常、故障、测量值越限及传输通道故障等，计算机应能输出报警信息。
报警发生时，立即推出报警条文，并伴以声音提示，对四类报警信息应提示不同的声音，且音量可调。报警点可以人工退出和投入，报警信息可以分时、分类、分组管理。
2.5、制表打印功能
具有各种报表（日报、月报等）和报警信息、历史趋势图打印功能，可定时打印、也可即时打印。
自动化系统应能利用历史数据库完成用户要求的统计与报表。
自动化系统应能利用历史数据库生成以下报表：
（1） 日报表
（2） 月报表
（3） 年报表
（4） 交接班记录
（6）报警记录一览表
2.6、自诊断功能
控制系统的模块可进行各种故障诊断，显示出故障原因、并进行报警。能接收和处理各种信号输入/输出。
PLC柜和现场I/O柜严格执行集团标准外表美观、牢固可靠、布局合理
（1） PLC柜体采用威图柜或同级产品
（2） 柜体的尺寸详见配置清单
（3） 颜色根据买方要求
（4） 框架结构为不小于1.5mm厚的标准型材
（5） 门板厚度不小于2mm（不含涂层）
（6） 侧板厚度不小于1.5mm
（7） 安装板不小于2.5mm
（8） 卖方应选择合适的走线槽，以保证走线槽内的电线小于走线槽容量的70%
（9） 控制柜内24V直流电源部分数字量和模拟量分开供电；安装于柜子上部
（10） 机柜选用高强度钢组合结构。机柜应前后开门。门在开启时，不应造成系统的误动作。应提供由柜门开启控制的柜内照明设备，电源电压为交流220V。柜内应有横向和竖向走线槽，所有设备的安装位置都应方便外部电缆从柜的底部进入。线槽底部距柜底安装板距离不小于150mm。柜内设备不应影响前后门的正常开关
（11） 机柜及所有安装在柜内的成套设备或单个组件，应保证有足够的结构强度，以及在指定环境条件下满足本技术协议书对电气性能的要求
（12） 卖方应对机柜内设备接线的正确性全面负责，并对所供应设备的特性和功能全面负责
（13） 机柜内设备及端子排的布置，应保证各套装置的独立性，在装置进行检修时不影响其它装置的正常运行
（14） 柜内应有足够截面的铜接地母线，它应连接到主框架的前面、侧面及背面。
（15） 导线的两端应有标志条或标志套管标明线号
（16） 断路器的跳闸及合闸回路、直流电源的正负极不能接在相邻的端子上
（17） 端子排前应保留足够的空间，便于电缆的连接
（18） 机柜内的所有设备均应有铭牌或标签框，以便识别
（19） 在柜的顶部上部安装排风扇，在柜门的下部设置冷空气入口，入口应设置有防尘罩，出口不用。如果排风扇安装在柜顶，需要在柜顶安装防尘装置。要求排风扇的大小应不小于散热孔的大小。冷空气入口面积是排风口面积的2-3倍。要求排风扇的大小应不小于散热孔的大小。冷空气入口面积是排风口面积的2-3倍。扇的选择原则：1小时之内能将柜内空气更换2-3次。所以所选风扇的一个重要指标是每小时的排风量。据此可以判定排风扇是否可用
（20） 位置靠近的PLC柜做并柜处理，柜与柜之间需要隔板
（21） 每个PLC柜配备急停继电器，继电器采用长寿命大容量的接触器式继电器
客户受益
l 生产加工过程具有高自动化性，减小了工作强度
l 改善生产管理能力，满足客户要求
l 此工程的亮点在于：生产高度自动化，过程参数监控及实施调节，效率成倍增长，在当地有良好声誉。
