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PLC是現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱之一,是可靠性高、應(yīng)用非常廣泛的工業(yè)控制產(chǎn)品。在中大型模塊化的PLC產(chǎn)品中,CPU模塊(中央處理器)是PLC的中心。一些重大的工業(yè)生產(chǎn)線往往要求連續(xù)運行不能停頓,而可靠性再高的PLC也不能保證故障為零,因此,雙CPU的冗余控制是一種滿足連續(xù)生產(chǎn)要求、提高系統(tǒng)可用性的有效手段。下面以熔鹽爐自控系統(tǒng)為實例詳述雙CPU冗余控制的實現(xiàn)方法。
一、熔鹽爐自動系統(tǒng)綜述
熔鹽爐自控系統(tǒng)是一水硬鋁管道化溶出生產(chǎn)線上的重要環(huán)節(jié),控制熔鹽的加熱和循環(huán),用熔鹽的熱量去循環(huán)加熱鋁礦石漿。鋁礦石漿的加熱至關(guān)重要,影響最終產(chǎn)品—氧化鋁的質(zhì)量和產(chǎn)量,因此,熔鹽的溫度控制和循環(huán)控制非常重要。
由于熔鹽爐系統(tǒng)在管道化工程中的重要性,同時考慮到熔鹽是一種活躍的化學(xué)品,在不同的溫度下有不同的形態(tài),低溫下凝固,高溫下不穩(wěn)定會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而腐蝕管壁甚至于爆炸,所以安全、可靠、操作簡便和自動化管理是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵,因此考慮用一套雙CPU冗余的PLC、兩套工控機(jī)、高質(zhì)量的傳感器、變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)來控制兩臺1200萬大卡的熔鹽爐、一臺鹽泵、一組鹽閥、一個熔鹽槽和其他相關(guān)設(shè)備,實現(xiàn)熔鹽的加熱和循環(huán)過程自動化、計算機(jī)操作、監(jiān)控和管理的自動化控制 控制器PLC、工控機(jī)(包括顯示器)、通訊網(wǎng)絡(luò)和電源及關(guān)鍵測試點等系統(tǒng)中的重要部件均采用冗余結(jié)構(gòu),兩套工控機(jī)和大屏幕顯示器組成的兩套監(jiān)控操作管理臺并行運行;兩條冗余的ControlNet高速通訊網(wǎng)絡(luò)同時傳送數(shù)據(jù);兩套直流電源同時向控制器PLC、變送器和開關(guān)量輸入模塊供電,關(guān)鍵測試點同時設(shè)置兩個傳感器測試數(shù)據(jù)。
冗余設(shè)計使系統(tǒng)關(guān)鍵部件的可靠性提高了一倍,而使系統(tǒng)的整體可靠性大大的提高。
二、雙CPU的PLC控制器
PLC控制器是系統(tǒng)控制的中心,采集系統(tǒng)的全部工況信號,實時控制相關(guān)的設(shè)備動作;同時監(jiān)視生產(chǎn)過程參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài),當(dāng)危險工況出現(xiàn)時,及時發(fā)出聲光報警,當(dāng)極限工況出現(xiàn)時,聯(lián)鎖保護(hù)設(shè)備,保障生產(chǎn)過程安全。為此,我們選擇了以產(chǎn)品可靠性高著稱的羅克韋爾自動化公司的新一代控制平臺:A-B ControlLogix系列,同時考慮采用雙CPU模塊冗余,進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性,避免因故障出現(xiàn)所引起的生產(chǎn)停頓或安全事故。
三、兩種雙CPU冗余方式的比較
ControlLogix提供有兩種CPU冗余解決方法,一種為純硬件冗余,另一種為軟件冗余。
硬件冗余的方法,是將兩個CPU模塊插在不同的兩個機(jī)架上,每個機(jī)架上除了CPU模塊,還要有通訊模塊CNBR、熱備模塊SRM和兩個熱備模塊間的連接光纜,
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