雙冗余環(huán)網(wǎng)在制漿DCS系統(tǒng)中的應用

康爾喆

（天津輕工業(yè)機械廠設計研究所，300380）

雙冗余環(huán)網(wǎng)在制漿DCS系統(tǒng)中的應用

康爾喆

（天津輕工業(yè)機械廠設計研究所，300380）

介紹了紙廠中雙冗余環(huán)網(wǎng)的構成及必要性

冗余 環(huán)網(wǎng) PCS7

在整個紙廠的生產(chǎn)中，制漿車間是整個生產(chǎn)線的第一道工序，直接關系著整個生產(chǎn)的連續(xù)性，制漿部分的穩(wěn)定運行對整體生產(chǎn)線的產(chǎn)能、消耗有著至關重要的作用。

1 硬件構成

控制系統(tǒng)采用S7-400 H冗余CPU作為主站，基于標準S7-400模板的S7-400H是一個冗余的PLC，可以明顯地減少生產(chǎn)過程的故障停機率，適用于那些需要盡可能減少或避免故障停機的應用場合。例如發(fā)電或輸、配電、化學工業(yè)、采礦、運輸?shù)取恼綞T200M使用S7-300模塊，采用可熱插拔的有源總線背板極大地降低硬件損壞對整個控制系統(tǒng)的影響，上位機使用1613卡可實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸及無擾切換。

容錯性是通過二個并行的中央控制器實現(xiàn)的。它們的CPU通過光纜連接并通過冗余的PROFIBUS DP線路對冗余的I/O進行控制。除了故障CPU和PROFIBUS外，I/O自身可以冗余。當發(fā)生錯誤或故障時進行無擾動的切換，即未受影響的熱備控制器將在中斷點繼續(xù)執(zhí)行控制而不丟失任何信息。

電源冗余：該控制系統(tǒng)中，每PLC主站皆采用雙SITOP電源(6EP1 336-2BA0)，實現(xiàn)了電源冗余，同時雙電源可自動平衡負載電流，提高了系統(tǒng)供電的可靠性。

2 雙冗余環(huán)網(wǎng)構成

2.1 每臺上位機安裝兩塊1613以太網(wǎng)卡，分別接入兩個HUB中，即保證高速的通訊，也實現(xiàn)了上位機無擾切換網(wǎng)絡冗余的功能。

2.2 兩個HUB分別接入S7-400H的CP443和上位機的1613卡，在交換部分實現(xiàn)冗余。

2.3 S7-400H系列PLC是西門子的最新一代高端產(chǎn)品，是可以實現(xiàn)硬件熱冗余的控制器。S7-400H一般由兩組S7-400通過光纖通信交換數(shù)據(jù)達到硬件熱冗余的功能

S7-400PLC的主要性能：

·全系列CPU處理速度整體提高3至70倍

·工作內(nèi)存翻倍，最高達20MB

·定時器、計數(shù)器個數(shù)提高8倍

·通訊性能全面提高1倍

·零部件和編程工具保持兼容

·全面支持PROFIBUS等時模式

·支持不停機修改分布式硬件配置

S7-400的主要特色為：極高的處理速度、強大的通訊性能和卓越的CPU資源裕量。特別適合于高性能的中大規(guī)模系統(tǒng)。

2.4 從站ET200M由2塊IM-153分別與冗余CPU通訊，構成PROFIBUS DP通訊冗余，當其中一個IM-153故障時另一塊IM-153自動成為主控，保證從站模塊數(shù)據(jù)正常通訊。

2.5 從站使用有源背板，支持熱插拔，實現(xiàn)任意模塊故障不影響其他模塊工作通訊，可帶電更換硬件。

3 軟件使用

軟件采用PCS7 6.1具有過程控制系統(tǒng)的所有特性和功能過程控制簡單而安全，方便信息網(wǎng)絡和和現(xiàn)場總線及儀表的集成。下位機程序加載OB70、OB72、OB80、OB81、OB82、OB83、OB85、OB86、OB88、OB100、OB121、OB122 組織塊，可以產(chǎn)生時間，硬件，通訊報警中斷，但不導致CPU停止。上位機可實時監(jiān)控CPU和各從站的工作狀態(tài)。

目前，這種雙冗余環(huán)網(wǎng)控制系統(tǒng)在山東、吉林、四川、河南等多個紙廠的制漿工程上得以應用，顯示出高度的穩(wěn)定性和令人滿意的控制效果。該系統(tǒng)因極為穩(wěn)定，從而避免了系統(tǒng)重新投入運行造成的電力，蒸汽等方面的巨大損耗，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。

[1]PCS7手冊.西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動集團

[2]新一代SIMATIC S7-400產(chǎn)品介紹.西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動集團

[3]SIMATIC自動化系統(tǒng)S&-400容錯系統(tǒng)手冊.西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動集團

2010－10－10

實驗與研究