巴西國產PLC（ALTUS）在浮式生產儲卸油裝置P70項目中的應用

(上海金自天正信息技術有限公司,上海 201900)

1 引言

在海上浮式生產儲卸油（FPSO）裝置的控制系統中，PLC有著非常廣泛的應用。由于海上設施遠離陸地，并且進行化工生產，故對控制系統PLC卡件的穩定性、兼容性和快速響應能力有著極其苛刻的要求。

一直以來，國內海上生產設施的系統組成龐雜，各種撬塊集成廠家眾多，導致各控制系統使用不同品牌的PLC產品，不同系統之間的兼容性差，通訊功能建立困難，邏輯控制編輯復雜。本文介紹了巴西石油公司在P70浮式生產儲卸油裝置的船體控制系統中采用的巴西國產PLC（ALTUS）產品。該套系統在使用中體現出優秀的穩定性，廣泛的兼容性和操作的便利性。

2 系統組成

船體控制系統的構成共分為三大子系統：HCS（過程控制）、HSD（應急關斷）和 HFGS（火氣系統）。每個子系統均采用A/B兩套NX3030-CPU作為冗余的主控PLC。

2.1 系統的PLC卡件組成

在本項目中，核心控制系統采用的是Nexto系列卡件，該系列產品具有獨特的創新性特性。基于它的高靈活性、智能設計、加強的診斷功能和模塊化結構，Nexto系列可以用于中高端應用或者高速機械。

安裝卡件的NX9002導軌有16個插槽，支持卡件熱插拔，在保障供電的同時采用高速通訊總線，并可以自動尋址。可支持CPU及PROFIBUSDP的冗余。

電源卡件NX8000是高效率的開關電源，采用緊湊設計，內部無風扇，帶自診斷和內部保險，輸入電源24VDC，輸出功率30W，可抗極性反轉和電壓浪涌。

CPU卡件NX3030采用高速32位處理器，運算速度達到333MHz，能在10ms內掃描2048個I/O點。它擁有64 k字節保持存儲器，可進行浮點運算，支持最多96 k字節的輸入點和96 k字節的輸出點，具有加強的診斷功能，系統報文記錄，事件源數據報告，時鐘同步，網絡服務（可網絡遠程登陸，并進行固件升級，有密碼保護），冗余等功能。通訊協議兼容MODBUS RTU/TCP、EtherCAT、EthereNet/IP等。外殼集成2個串口（RS232和RS485/422），2 個以太網接口(10/100Mbps)，Mini SD卡插槽（最大8GB）和LCD顯示屏（顯示啟停狀態、冗余狀態，變量強制，事件診斷等）。支持擴展24個導軌，128個I/O卡件。支持DI中斷響應，可進行計數，脈沖采集和過程測量。

PROFIBUS-DP卡件 NX5001兼容 EN50170，IEC61158，IEC61784協議下的所有PROFIBUS-DP DPV1設備，在使用中繼器的情況下最多可掛125個從站設備。它支持冗余和全局變量控制命令，具有加強的診斷功能，波特率最高可達12MBits/s。外殼集成有LCD顯示屏可顯示電子標簽，卡件支持熱插拔。

以太網卡件NX5000具有半雙工冗余結構，支持NIC Teaming網絡冗余，兼容MODBUS TCP/RTU及MODBUS的主控/客戶和服務器/從站模式。所有的組態和參數設置都通過組態軟件完成。在主機啟動的時候，可進行發送無故ARP請求。最多支持128個同時鏈接，具有Auto crossover Ethernet Interface，可抗洪水式攻擊。卡件支持熱插拔，在外殼上集成有LED顯示屏。

Nexto系列卡件安裝見圖1。

圖1

此外，在船體電氣設備的控制系統中，使用Xtorm系列控制卡件，由于其集成了RTU+PLC的雙重性能，并通過將Nexto卡件作為從站的方式，實現對船體電氣設備高效、安全的控制。可以廣泛用于發輸配和監控系統中的發電機、變壓器、斷路器及MCC等設備的控制。

2.2 組態軟件

Nexto卡件采用MasterTool IEC XE作為組態和編程軟件，使用序列號生成器對軟件進行軟授權。MasterTool IEC XE是一款圖形化、模塊化、智能化的軟件。組態時，軟件內部整合了各種標準通訊協議，可視化的總線結構，可以通過拖拽的方式將各種卡件安排在預定位置。編程時，可以進行離線仿真和在線條調試，兼容所有的IEC 61131-3編程語言，包括 ST，SFC，FBD，LD，IL，CFC 等，并可在統一項目中同時使用各種語言。在監控所有的I/O變量和符號變量的同時，進行系統診斷和卡件診斷，支持中斷點步序控制。可通過OPC DA軟件與不同品牌的HMI或SCADA系統進行通訊。

2.3 編程

在該項目中，采用模塊化的編程方法，以圖2閥門XV-5335509為例，此類控制的通用邏輯均已封裝在XV-INRADA塊內，在使用時，只需要將閥門對應的開關線圈控制DO點和開關位置信號DI點，以及需要在HMI上顯示的軟點和各種過程變量，通過拖拽的方式與塊中相應的引腳進行連接即可實現編程。

圖2

在該項目的編程思想中，為方便前期進行在線狀態下的Loop Test，特意將程序的邏輯運算結果SLG放入一個公共控制點SLO中，此SLO點同時可以受到調試工程師OV1（置位）和OV0（復位）指令的影響，然后再將SLO中的結果寫入對應的DO通道，控制現場設備。見圖3。

圖3

2.4 監控軟件設計

由于ALTUS沒有自己獨立的HMI制作工具，故采用通過OPC軟件的方式，實現PLC的人機交互功能。在該項目中采用Wonderware公司的In－Touch作為HMI的制作軟件，畫面組成眾多，完整實現了船體工藝的全流程控制，將HCS，HSD和HFGS各個系統的功能進行了有效的分區顯示和多級操作。可以對各種事件進行報警顯示和記錄，具有變量搜索和投屏切換等功能。

3 結論

在該項目中，巴西國產PLC（ALTUS)在安裝、預調試和調試過程里的應用，體現出優秀的穩定性，抗干擾能力強，故障率較低。與其他世界品牌的PLC產品及軟件具有廣泛的兼容性，對各種流程工藝都有良好的適應性。中國與巴西同為發展中國家，在工業控制領域與世界頂級產品都存在較大差距，但是巴西的產品已經在我們之前，實現了技術領先，這其中有很多值得借鑒和參考的發展經驗。