水务公司PLC系统控制站冗余热备改造技术

《中国新技术新产品》2017年07期

李洁兰

水务公司PLC系统控制站是水务公司中一项十分重要的辅助系统,尤其是对于一些规模较大的大型水务公司来说,对于水质的要求较高,必须通过不同的控制环境以及工艺条件,并使用PLC冗余热备技术对控制系统单元进行正确地选择及设置,确保控制过程更加完整、协调,具有高效性。

1.冗余热备改造方案的实施目的

广州发展新塘水务有限公司于2005年正式投产成立,其水务公司的自动化系统以及相关检测仪表设备先后共经历了6年以上的试运行。在原本的设计方案中,水务公司所采用的PLC系统为单CPU型,远程I/O通信站使用的是单网拓扑结构,这种类型的控制系统已经难以满足现阶段的净水技术,且无法确保PLC控制系统的安全性和稳定性,当CPU发生故障时,必定会直接导致水务公司的供水工作无法正常进行,从而造成各方面的负面影响。基于上述原因,我们迫切需要在原有基础上对水务公司的PLC控制系统进行全面的升级和改造。

2.冗余热备控制系统的技术特点

2.1可靠性较高

(1)控制系统使用的是双CPU冗余设计,其中运用了国际上领先的同步技术,在控制过程中主机备机同时运作,并使用高速同步光纤网实现网络的连接。

(2)控制系统使用的是双通信通道冗余技术,控制系统中采用Modbus Plus或TCP/IP协议通信系统,并采用RIO的远程I/O网络结构,均采用双缆的冗余方式。

(3)控制系统使用的是双电源供电冗余技术,对主备控制器的切换时间不超过100ms,一般情况下都处于20ms~30ms范围之间。

(4)由于采用先进的CPU内部结构,实现了集成式工作内存,因此具有更高的性能。

(5)采用人性化设计方案,操作简便,设有内置键盘,信息由程序自动传输,不需要依靠单独的冗余软件选件包。

2.2互为热备的控制器具有独特的工作特性

(1)能够确保数据的实时化传输及两个CPU程序之间的一致性。

(2)在任何一个扫描周期中系统都会自动对信息数据进行传输,以此来确保两个CPU之间保持同步的工作状态。

(3)切换完成的最长时间是两个扫描周期。

(4)在控制程序变化时,控制器能够自动启动新程序的下载功能。

(5)在第一次组态时,用户只需要安装一次程序,且安装速度非常快。

(6)双机热备配置由于采用了IEC方式,因此无须进行复杂的编程工作,从而使得传统的单CPU、单网络PLC系统在改造成为冗余热备PLC系统后,其安全性以及稳定性都将得到大幅度提升。Quantum PLC双机热备系统的实现方式主要有两种,分别为单独热备模块以及CPU集成热备功能,在本次改造过程中,笔者将把这两项技术有机地融合在一起,充分利用原来系统中的一些完好硬件,对控制单元进行科学合理地布局,使系统风险更好地分散。

3.PLC系统控制站冗余热备改造的具体内容

水务公司原采用单CPU的PLC控制系统,无法确保系统的安全性与稳定性。为了使系统性能得到提升,在原系统基础上利用柜内剩余空间增设了一套冗余热备的CPU,将CPU的型号以及相应设备的型号进行统一更换,紊凝池排泥系统无线电台继续使用,从而确保与双CPU之间的232通信正常进行。

3.1水务公司控制系统网络配置图(图1)

3.2冗余热备的具体改造方案

(1)将原有PLC控制系统中使用的型号为140 CPU 534 14A的单CPU模块替换成为型号为140 CPU 671 60的双机热备模块,使用MTRJ光纤接头实现热备体系结构中主辅PLC之间的相互连接,确保两台PLC设备共同运作。

(2)在原有基础上增设RIO网络模块,确保PLC系统中的远程I/O站实现AB两网之间的通信,从而达到网络冗余的目的。

(3)淘汰原有的concept 2.6系统PLC编程软件,使用Unity Pro系统进行替换,提升编程性能及工作效率,人机交互界面更加简洁,可操作性强。

4.冗余热备改造方案

效果验证主CPU正常工作状态下,热备状态的CPU负责对主CPU进行跟踪,并定时根据监测情况输出相关信号。在监测过程中若发现主CPU发生故障,系统会自动将运行设备切换成为热备CPU,用于替主CPU进行工作。当主CPU程序在线被修改后,热备CPU会通过监测发现主CPU程序与自己的程序不一致,随后热备CPU会自动对程序进行刷新,确保CPU程序信息的实时检测与更新,在很大程度上保障了系统的安全性与稳定性。

结语

综上所述,在水务公司的PLC控制系统中,使用冗余热备取代单CPU设备不仅可以提高系统的安全性,同时也能够使系统的稳定性得到保障,从而实现更高的运作效率。由此可见,冗余热备在PLC控制系统中的应用必将成为未来的发展趋势,我们还应在现有的技术上不断改进和创新,提升系运作效率,确保这项技术的持续发展。

  • 发表于:
  • 原文链接http://kuaibao.qq.com/s/20180224B0TL9G00?refer=cp_1026
  • 腾讯「云+社区」是腾讯内容开放平台帐号(企鹅号)传播渠道之一,根据《腾讯内容开放平台服务协议》转载发布内容。

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券