配水池計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)

彭海

摘要：為了減低復(fù)雜環(huán)境下模擬信號(hào)誤差大，升級(jí)現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)輸出為MODBUS RTU數(shù)字信號(hào)，通過數(shù)字信號(hào)傳輸減少流量計(jì)數(shù)值波動(dòng)和誤差。應(yīng)用現(xiàn)在通用的升級(jí)方案監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)為GE PACSystem 3i，為了減少成本和維護(hù)方便采用了工業(yè)級(jí)光隔Octopus3000將現(xiàn)場(chǎng)多路數(shù)字信號(hào)接進(jìn)PLC系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：MODBUS；GE PACSystem 3i

錦西石化為了保證南山配水池控制中心采集用水流量數(shù)據(jù)的高準(zhǔn)確性，擬將各個(gè)水管線電磁流量計(jì)升級(jí)為數(shù)字傳輸模式，極大降低4～20mA流量數(shù)據(jù)傳輸模式帶來的誤差，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議為MODBUS RTU。同時(shí)考慮到原GE 9030 PLC計(jì)量系統(tǒng)已運(yùn)行近5年，為保證后續(xù)的系統(tǒng)維護(hù)工作順利進(jìn)行和升級(jí)擴(kuò)容的方便性，將原系列9030 PLC升級(jí)為GERX 3I系統(tǒng)，這樣也能保證原系統(tǒng)部分模擬量模塊的續(xù)用。為此需要對(duì)原配水池PLC計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)。

系統(tǒng)由GE 9030PLC升級(jí)為GERX 3I系統(tǒng)。包括CPU、底板、電源、串行通信模塊等部分更新，續(xù)用9030系列AI輸入模塊。系統(tǒng)仍保持上位工控機(jī)監(jiān)控+PAC系統(tǒng)模式。為克服現(xiàn)場(chǎng)星型電纜敷設(shè)難以滿足串行總線布線及接地要求，特選工業(yè)級(jí)光隔RS485總線分割集中器設(shè)備，它具有更高的設(shè)備參數(shù)容限和強(qiáng)大的保護(hù)功能，可完美解決現(xiàn)場(chǎng)布線問題。

系統(tǒng)配置上，可編程自動(dòng)化控制器PACSystems RX3i

1 CPU：滿足應(yīng)用要求， IC695CPU315。占用2個(gè)背板插槽

布爾執(zhí)行速度（ms/k）：0.07

用戶邏輯內(nèi)存：20 Mbytes

實(shí)時(shí)時(shí)鐘：支持

I/O離散點(diǎn)：32K

I/O模擬點(diǎn)：32K

內(nèi)存存儲(chǔ)類型：SRAM 閃存存儲(chǔ)器

處理器速度：1 GHz

使用的內(nèi)部電源：1250mA @ 3.3VDC，1000mA @ 5VDC

2 背板：IC695CHS012：通用控制器和I/O底板

背板支持：支持PCI和高速串行，支持模塊熱交換

背板槽數(shù)量：12

使用的內(nèi)部電源：600mA @ 3.3VDC，240mA @ 5VDC

3 通用底板電源：IC695PSA040。占用2個(gè)背板插槽

120/240 VAC、125VDC（同一底板僅此一個(gè)電源，不支持冗余）

僅限于通用背板使用PCI總線

輸出：總功率40W。

3.3 VDC時(shí)最大30W；

5 VDC時(shí)最大40W；

24 VDC時(shí)40W。

4 協(xié)處理器和串行通信模塊：IC695CM002

兩個(gè)隔離串行端口模塊，僅限用于通用背板使用PCI總線，占用1個(gè)背板插槽。

支持的協(xié)議：串行讀/寫；主/從MODBUS；主/從DNP3.0；從CCM

程序存儲(chǔ)：閃存

通信端口：2個(gè)隔離RS232或RS485/422

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)率：可選波特率：1200、2400、4800、9600、19.2K、38.4K、57.6K、115.2K。

使用的內(nèi)部電源：最大0.7A @ 3.3VDC，最大0.115A @ 5VDC

5 以太網(wǎng)接口模塊：IC695ETM001

雙RJ45口，10/100Mbit，內(nèi)置交換機(jī)，僅限于通用背板使用PCI總線，占用1個(gè)背板插槽。

支持的協(xié)議：SRT、EGD、通道（客戶端與服務(wù)器）、MODBUS TCP（客戶端與服務(wù)器）。

使用的內(nèi)部電源：840mA @ 3.3VDC，614mA @ 5VDC。串行通信模塊及光隔RS485總線分割集中器設(shè)備多一套備份。其他設(shè)備I/O端口和端子排留有20%的余量。所有原4線制4～20mA儀表的電纜擬被用為MODBUS RTU協(xié)議傳輸電纜，由于此電纜不是標(biāo)準(zhǔn)的RS485通信電纜，屬代用方式，實(shí)際傳輸距離會(huì)降低；不知電纜地埋路由，只能地面估算電纜長(zhǎng)度，恐有低估誤差；各現(xiàn)場(chǎng)儀表電纜的星型布局接入PLC機(jī)柜，既不能滿足MODBUS RTU協(xié)議的總線布線要求，也不能滿足GE RX3i系統(tǒng)串行通信的電纜接地新規(guī)。通過使用專用設(shè)備，完善的解決了此問題。

配水池控制室內(nèi)設(shè)置1臺(tái)工作站，配置1臺(tái)22"彩色液晶顯示器。工作站上顯示全部工況及工藝流程，包括配水池液位、瞬時(shí)流量、累積流量等實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)、趨勢(shì)曲線顯示、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)畫面、生產(chǎn)報(bào)表、設(shè)備狀態(tài)在線診斷、報(bào)警提示、安全登錄、參數(shù)設(shè)置、操作日志等；保留原系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中所要求的所有功能和操作習(xí)慣。所有數(shù)據(jù)由PAC系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集，通過工業(yè)級(jí)通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞到工作站。

工作站計(jì)算機(jī)同時(shí)作為OPC服務(wù)器，以O(shè)PC服務(wù)器的方式供甲方企業(yè)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)服務(wù)器調(diào)用。提供PAC系統(tǒng)中所有的采集數(shù)據(jù)，并可以直接使用。

Octopus3000 是一款高性能的工業(yè)級(jí)光隔RS485/422 總線分割集中器。Octopus3000采用獨(dú)特的等位分差隔離技術(shù)和高效的總線分割集中技術(shù)能有效解決工程布線中常見的地電位差異、阻抗匹配及雷擊問題。可以輕易改善RS485/RS422 總線結(jié)構(gòu)，分割網(wǎng)段，提高通信可靠性。當(dāng)雷擊或者設(shè)備故障產(chǎn)生時(shí)，出現(xiàn)問題的網(wǎng)段將被隔離，以確保其他網(wǎng)段的正常工作。

ModBus RTU協(xié)議在工業(yè)控制系統(tǒng)中已經(jīng)應(yīng)用十分廣泛，公司其它罐區(qū)控制系統(tǒng)也有應(yīng)用，使用情況良好。經(jīng)過這次升級(jí)改造后配水池計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，PLC系統(tǒng)可擴(kuò)展性更強(qiáng)。