施耐德电气QuantumEthernetI/O解决方案在包钢煤气加压站改造工程的应用(2)

2.2 控制系统组成及要求

包钢轨梁厂横列式轧机项目煤气加压站改造工程主要由以下控制系统组成：

加压站控制系统

混合站控制系统

压缩站控制系统

该控制系统主要用于实现高炉煤气、焦炉煤气加压机盲板阀与蝶阀、罗茨风机盲板阀与蝶阀、各个用户端的盲板阀、蝶阀的监视、控制和管理等功能。

该控制系统的基本要求有：

控制系统全年任何时候都不能停机；

控制系统故障诊断功能较强；

控制系统的维护简单；

3 解决方案简介

该改造工程系统中采用了施耐德电气公司的全套解决方案来实现加压站、混合站和压缩站所有现场设备的监控功能。

系统结构示意图见下图所示：

整个改造工程系统主要有四层网络结构组成：监控层、控制层、现场层和网络层。

3.1 监控层

该系统监控层设备主要监控计算机和打印机组成。

该系统所涉及的高、焦炉煤气加压站、混合站、压缩站共用1套SCADA监控系统，该监控系统主要由2套冗余服务器和4台操作员站组成。

2套冗余服务器用于从PLC单元手机设备数据，生成并存储相应的实时数据库文件。根据操作员站的请求，实现现场工作设备数据的采集、显示、控制、数据记录和管理、分析、打印、报警显示、管理和打印、趋势曲线的显示等功能。

SCADA监控系统正常运行时，2套冗余服务器中只有1台服务器作为IO Server与现场设备进行数据交换（不考虑负载平衡功能）。当任一通讯链路出现故障时，可实现冗余服务器间的无扰切换，实现备用服务器对现场设备的数据采集功能，不影响监控系统的正常运行。

所有4台操作员站的所有监控功能完全对等，可实现操作员站之间的任意操作。

所有服务器和操作员站的监控软件全部采用施耐德电气公司的Vijeo Citect软件完成所有设备的监控功能。

Vijeo Citect软件的如下特点，完全满足了控制系统的应用要求：

“全冗余”架构和强大的“负荷平衡”功能，在降低了系统的网络负荷和带宽的同时，提高了系统的可靠性和安全性；

软件强大的“精灵”和“超级精灵”开发功能，减少了软件开发和维护工作量和维护时间；

软件最短可达10ms的页面刷新时间，保证了系统的实时性；

软件强大的自动部署功能，保证SCADA系统在在线的情况下，可实现对服务器、客户端间项目文件的自动、无扰发布、部署等功能，减少了系统停机时间，提高了SCADA系统的可用性；

3.2 控制层

该系统的控制层设备主要由2套单机PLC和2套双机热备PLC组成。所有控制系统全部采用了施耐德电气公司的Unity Quantum自动化控制平台来实现。

其中加压站控制系统采用冗余电源、冗余通讯网络的双机热备PLC来实现，CPU型号为140CPU67160。热备系统中任一机架的任一模板出现故障，系统都可以保证在一个扫描周期内自动、无扰地切换到另一机架，由备机接管全部控制功能，保证了系统的可靠性和安全性。冗余的通讯链路也保证了通讯链路中任一模板和附件出现故障时，系统数据交换的可靠性。

混合站控制系统采用冗余电源、冗余通讯网络的单机PLC来实现，CPU型号为140CPU65160。冗余的通讯链路也保证了通讯链路中任一模板和附件出现故障时，系统数据交换的可靠性。

所有IO子站采用冗余电源供电方式，当任一供电回路或电源模板出现故障时，系统自动切换至另一供电回路供电，保证了系统的可靠性。

每套PLC与IO子站之间全部采用Ethernet I/O方式连接，并形成一个菊花链环。当菊花链环中任一位置的双绞线出现断线故障时，系统在小于50ms的时间内自动自愈。

Unity Quantum PLC所有模板的带电插拔功能和多种硬件、软件、Web等的故障诊断方式，以及全冗余的解决方案，提高了控制系统的可靠性，满足了控制系统的应用要求，降低了现场维护人员的技术要求，减少了系统维护时间和维护工作量，降低了用户的维护成本。

同时，施耐德电气公司的NSM系列大型组合拼装式控制柜为整个控制系统提供了洁净的安装空间。保证了控制系统的可靠运行。