1 引言
Compo Bus/D是OMRON一種開放式，多主控的器件網(wǎng)絡(luò)。它采用Device Net通信規(guī)約，主要功能有遠程開關(guān)量和模擬量的I/O控制及信息通信，是一種控制功能齊全，配置靈活，實現(xiàn)方便的分散控制網(wǎng)絡(luò)。
鄭州熱電廠輸煤系統(tǒng)布置有5個儲煤筒倉，不同煤種分倉存放，下設(shè)有5臺環(huán)式給煤機(以下簡稱:環(huán)給)，系統(tǒng)運行時，一般啟動2到3臺環(huán)給同時運行以滿足向鍋爐上煤的配比要求。原控制系統(tǒng)為傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，現(xiàn)場運行方式為人工就地手動控制方式，自動化程度很低。在輸煤系統(tǒng)程控改造設(shè)計中，為5臺環(huán)給分別配置1臺CQM1H型PLC，并采用Compo Bus/D器件網(wǎng)絡(luò)連接。實現(xiàn)了對5臺環(huán)給的集散控制。
2 系統(tǒng)構(gòu)成
環(huán)給Compo Bus/D通信系統(tǒng)由一只配有Compo Bus/D主單元的PLC—C200HE、5只配有鏈接從單元的PLC—CQM1H及3只模擬輸入終端(Compo Bus/D從單元)等構(gòu)成，系統(tǒng)連接見圖1。裝有Compo Bus/D主單元的PLC—C200HE，同時是構(gòu)成輸煤程控系統(tǒng)的Controller Link網(wǎng)的一個節(jié)點(配有CLK單元)，負責(zé)控制輸煤系統(tǒng)中一部分設(shè)備。Compo Bus/D網(wǎng)與Controller Link網(wǎng)之間的信息溝通通過這只C200HE機完成。
每臺環(huán)給有3個模擬量輸入。若采用CQM1模擬量輸入單元，則CQM1H上還需加裝更多的鏈接單元才能將信息傳送到Compo Bus/D主單元，設(shè)計中采用配置模擬輸入終端的方式解決模擬量的輸入問題。模擬輸入終端作為Compo Bus/D通信系統(tǒng)中的一個節(jié)點，直接將模擬信號傳送到裝有Compo Bus/D主單元的C200HE機。由于裝有Compo Bus/D主單元的C200HE設(shè)在#3控制室內(nèi)，且#4，#5環(huán)給的控制盤柜均設(shè)在#3控制室內(nèi)，故考慮#4，#5環(huán)給的相關(guān)模擬輸入量直接輸入到C200Ha機的模擬量輸入單元內(nèi)，不再設(shè)DRTI-AD04模擬輸入終端。
2.1 Compo Bus/D通信系統(tǒng)
Compo Bus/D是OMRON一種開發(fā)式的網(wǎng)絡(luò)，它遵循Device Net(器件網(wǎng))開放現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)標準，非OMRON公司生產(chǎn)的設(shè)備，如主單元和從單元，可以連接到該網(wǎng)絡(luò)上。Compo Bus/D是OMRON主推的網(wǎng)絡(luò)之一，它的內(nèi)容豐富，功能很強。Compo Bus/D支持下列兩類類型的通信:
(1) 遠程I/O通信:即無須編寫特別的程序，裝有主單元PLC的CPU可以直接讀寫從單元的I/O點，實現(xiàn)遠程控制。
(2) 信息通信:安裝主單元的PLC在CPU單元里執(zhí)行特殊指令SEND，RECV，CMND和IOWR，向其它主單元，安裝主單元PLC的CPU單元，從單元，甚至其它公司的主單元或從單元讀寫信息，控制它們的運行。
表1列出Compo Bus/D通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標。
2.2 Compo Bus/D通信單元
Compo Bus/D主單元有兩種:CVMI-DRM21-Ⅵ和C200HW-DRM21-Ⅵ，其相關(guān)特性見表2。
2.3 遠程I/O通信
遠程I/O通信時，安裝主單元的PLC應(yīng)在CPU的I/O存儲區(qū)中為每個從單元分配字地址，以實現(xiàn)與從單元I/O數(shù)據(jù)的自動交換。遠程I/O分配有兩種形式:缺省分配和用戶設(shè)定分配。使用缺省遠程I/O分配時，PLC存儲區(qū)中的字地址是根據(jù)從單元的節(jié)點地址進行分配。分配的字地址分成輸入?yún)^(qū)和輸出區(qū)，PLC由輸入?yún)^(qū)接受從單元的輸入，由輸出區(qū)輸出數(shù)據(jù)到從單元。每個節(jié)點地址分配一個輸入字和一個輸出字。如果一個從單元需要不止一個輸入/輸出字，它將占有不止一個節(jié)點地址，如果一個從單元需要的字少于1個字，它僅占有分配給它的字最右邊的位。分配給主單元節(jié)點地址的字，主單元不使用，可被從單元使用，但主單元的節(jié)點地址不能與從單元節(jié)點地址重復(fù)。
2.4 Compo Bus/D網(wǎng)的設(shè)置
Compo Bus/D網(wǎng)的設(shè)置包括安裝在C200HE上的主單元(作為特殊I/O單元)和安裝在CQMIH上的從單元的設(shè)置。
主單元的設(shè)置:單元號為#0，節(jié)點號為:00，波特率為500kbps(網(wǎng)絡(luò)實際連接長度小于100m)。
從單元的設(shè)置:見圖1，波特率為500kbps。
3 環(huán)給控制部分的程控設(shè)計
3.1 采用CQM1H型PLC的環(huán)給電氣控制系統(tǒng)
每臺環(huán)給分別配置一臺CQM1H型PLC，完成單臺環(huán)給的控制任務(wù)。PLC配置示意圖見圖2。圖3為環(huán)給電氣控制原理示意圖。圖3中，S82K-03024電源提供DC24V(1.2A)直流電源供給CPU單元輸入通道及CQM1-ID212輸入單元的輸入回路電源。輸出通過輸出單元由AC220V控制電源直接驅(qū)動各電機接觸器，不再加隔離繼電器--因為:觸點輸出單元的觸點滿足各電機接觸器線圈容量。為保護輸出單元，在接觸器線圈兩端可接浪涌抑制器，使其吸收負荷所產(chǎn)生的反電勢。
3.2 環(huán)給犁煤車變頻器(VARISPEED-616G5)及其設(shè)定。
犁煤車采用變頻器調(diào)速—安川變頻器—616G5 37kW。運行方式為1臺變頻器帶3臺電動機(11kW)。原控制方式為由繼電器組成的控制系統(tǒng)，運行電流，頻率僅在就地顯示，運行方式為現(xiàn)場就地控制方式，遠方(輸煤集控室)只能啟/停犁煤車和給煤車，不能遠方調(diào)速，變頻器送電也需在就地操作;犁煤車調(diào)速時，由現(xiàn)場運行人員手動調(diào)節(jié)輸出頻率;給煤車上的2臺犁煤器也需在就地控制。
VS-616G5變頻器群參數(shù)的設(shè)定:VS-616G5變頻器有許多參數(shù)需事先設(shè)定。其中其控制回路端子大多為多功能端子，也需對其對應(yīng)的參數(shù)進行設(shè)定。
(1) 調(diào)速方式的設(shè)定:原調(diào)速方式中，利用外加旋轉(zhuǎn)電位器接變頻器15，13，17端子，實現(xiàn)就地手動調(diào)整功能。考慮到輸煤程控改造后在遠方和就地兩種方式下操作的方便性，利用電位器調(diào)整方式已不合適。G5變頻器控制端子3～8為多功能端子，可設(shè)定為UP/DOWN指令(加減速指令)，利用UP/DOWN信號指令可執(zhí)行加減速。UP/DOWN 指令動作說明見圖4。
在環(huán)給控制系統(tǒng)中，不設(shè)加減速停止按扭，因此，參數(shù)D4-01設(shè)定為0。
利用UP/DOWN方式調(diào)整變頻器的輸出頻率，只需在就地控制柜上設(shè)加/減速按扭(各一)即可滿足就地調(diào)速的功能，遠方(輸煤集控室)調(diào)速功能在PLC程序中實現(xiàn)，通過CQM1H的輸出模塊輸出接點(兩個，分別對應(yīng)UP/DOWN即可)實現(xiàn)。采用UP/DOWN方式實現(xiàn)頻率的遠方/就地調(diào)整，實現(xiàn)方便，且便于操作。
(2) 犁煤車電機停止方法采用自由停止方式設(shè)定參數(shù):B1-03=01(=00時，減速停止)。
變頻器接線原理圖見圖5。
3.3 環(huán)給控制系統(tǒng)的功能及PLC程序設(shè)計
(1) 控制系統(tǒng)的功能
a) 兩種工作狀態(tài):程控/就地。程控狀態(tài)下，遠方操作啟/停，加/減速，就地也可操作加/減速，但不能啟動(能停止)。環(huán)給與下部#6A，B皮帶聯(lián)鎖投入。就地狀態(tài)下，遠方操作無效。通過就地盤柜啟/停，但失去與#6A，B皮帶的聯(lián)鎖，，僅有犁煤車與給煤車的聯(lián)鎖(主要是考慮方便就地檢修調(diào)試)。就地操作時，先合變頻器輸入電源，遠方操作時，變頻器電源自動投入，停止運行后延時自動切斷變頻器電源。無論在哪種工作方式下，就地儀表與遠方上位機畫面上均顯示相關(guān)監(jiān)視參數(shù)。
b) 環(huán)給與#6A，BP皮帶的連鎖，由A，B犁煤器的狀態(tài)決定，若A犁煤器落犁到位，B犁煤器抬犁到位，則環(huán)給自動與#6AP皮帶聯(lián)鎖(#6AP啟動后才允許該環(huán)給啟動)。反之亦然。當A，B犁均處于落下狀態(tài)或均處于抬犁到位狀態(tài)，則禁止犁煤車啟動。并向上位機發(fā)送錯誤報警信號。
c) 變頻器模擬輸出1，2，引入DRTI-AD04模擬輸入終端，在上位機顯示對應(yīng)的輸出頻率和輸出電流。給煤車的電機電流經(jīng)電流變送器后的4～20mA信號引入模擬輸入終端，在上位機上顯示。就地盤柜上安裝給煤車，犁煤車運行電機電流表，頻率輸出顯示在變頻器本體上的數(shù)字操作器上。
d) 通過CQMI-DRT21 I/O鏈接單元，每臺環(huán)給的CQMIH PLC與裝有主單元的C200Ha PLC建立數(shù)據(jù)鏈接。設(shè)置CQMI-DRT21鏈接單元的通信節(jié)點號，依次為#1環(huán)給: #1節(jié)點，#2環(huán)給:#2節(jié)點……#5環(huán)給為#5節(jié)點。
以節(jié)點01為例，配置節(jié)點01的CQMIH PLC控制#1環(huán)給，節(jié)點01與C200HE建立數(shù)據(jù)鏈接，C200HE的數(shù)據(jù)鏈接通過:輸入?yún)^(qū)IR351，輸出區(qū)IR51。CQMIH的鏈接通過:IR101對應(yīng)C200Ha的輸入?yún)^(qū)IR351，IR002對應(yīng)C200HE的輸入?yún)^(qū)IR51。如:CQMIH的IR10100 ON時，C200HE的IR35100也ON。
C200HE的缺省遠程I/O分配見圖6。
(2) 程序設(shè)計
CQMIH-CPU21自帶RS232C通信口。可直接連接上位機編程。CX-Programmer軟件是隨著新機型CSI，CQMIH的推出而開發(fā)出的功能更為強大的視窗編程軟件，簡稱CX-P。上位機安裝CX-P軟件后，通過RS232C口連接CQMIH，就可進行編程(也可脫機編程)。
以#1環(huán)給為例(CQMIH，節(jié)點01)。通過CQMI-DRT21 I/O鏈接單元的鏈接I/O點定義見表3。
a) 第一段是變頻器送電程序(見圖7)，在變頻器電源輸入側(cè)有一交流接觸器，就地控制時，通過就地盤柜上的按扭合閘/斷電，接地操作。程控方式時，上位機在選擇流程時選中該環(huán)給時，遠方指令002.00ON，自動合閘。00200位對應(yīng)裝有主單元的C200aPLC的05100位(即上位機令05700 ON)。
b) 第二段是給煤車運行程序(見圖8)。
就地方式下，啟/停通過就地盤柜上的按扭操作，程控方式下，當上位機發(fā)出啟動指令后，鏈接位00202 ON，給煤車啟動，給煤車與#6A/BP的連鎖，當#6AP已啟動，A犁已落到位，且B犁抬到位時，允許給煤車啟動，當6皮帶已啟動，B犁已抬到位，且A犁抬到位時，允許給煤車啟動，若A:B犁煤器均沒到位，即使#6A、BP均已啟動，也不允許給煤車啟動，并發(fā)送錯誤指令至上位機。
c) 第三段是犁煤車運行程序(見圖9)，就地方式下，啟/停通過就地盤柜上的操作按扭操作，程控方式下，當給煤車啟動后，犁煤車隨即啟動，加/減速通過鏈接位，001.06/001.07實現(xiàn)。程控方式下，就地不可加/減速操作。
d) 第四段是A/B犁煤器的控制程序(見圖10)，就地方式下，可由就地盤柜上的操作按扭操作。程控方式下，由上位機在選擇系統(tǒng)流程時，自動按流程動作。如當上位機選擇#6AP，#1環(huán)給運行，則裝有主單元的C200HE PLC的位05108 ON，位05110ON，對應(yīng)CQMIH的位00208 ON，完成對犁煤器的操作。
e) 最后部分是將環(huán)給的一些必要信號發(fā)送給主單元PLC(見圖11)，經(jīng)Controller Link網(wǎng)傳至上位機。
4 結(jié)束語
本文就構(gòu)成輸煤程控系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)—環(huán)式給煤機控制系統(tǒng)的設(shè)計方案進行了較為詳細的論述。設(shè)計方案采用OMRON公司的器件網(wǎng)—Compo Bus/D通信系統(tǒng)連接多臺環(huán)給的PLC及模擬輸入終端。系統(tǒng)構(gòu)成簡單，實現(xiàn)方便，自動化程度高，實現(xiàn)了多臺環(huán)給的遠方協(xié)調(diào)集中控制，并可節(jié)約現(xiàn)場大量的控制電纜，是一種符合現(xiàn)場實際且性價比較優(yōu)的環(huán)給程控設(shè)計方案。