PLC软冗余系统在石化加热炉中的应用.pdf

第 30卷 第 5期 河 南 科 技 大 学 学 报 ：自然 科 学 版 Vol|30 NO．5 2009年 10月 JournalofHenanUniversityofScienceandTechnology：NaturalScience 0et． 2009 文章编号 ：1672—6871(2009)05—0101—04 PLC软冗余系统在石化加热炉 中的应用 王 磊，李济顺 ，韩红彪 (河南科技大学 机 电工程学院，河南 洛阳471003) 摘要：介绍了PLC软冗余系统在石化加热炉中的应用 ，分析 了系统的工作原理和具体 的硬件配置 、软件设计。 相对于硬冗余 ，该系统提高了控制 的可靠性，为加热炉的安全、稳定的运行提供保障，并很好地解决了可靠性 和价格的矛盾 。 关键词 ：管式加热炉 ；冗余 ；硬冗余 ；软冗余 中图分类号：TP273 文献标识码 ：A U 刖 罱 目前 ，石化行业的加热炉大部分都进行了节能改造 ，余热 回收系统及其它节能措施都 已投用 ，但 由 于加热炉操作的不稳定 ，实际炉效率并不是很理想 ，也达不到节能改造理论计算的热效率值 。为了摆脱 这一窘境 ，采用PLC这套智能控制系统 ，真正地把加热炉实际炉效率提高上去 。 在实际生产过程 中，加热炉装置要求每天24h连续生产运行而不能停顿，在这种条件下即使可靠 性再高的PLC也不能保证故障率为零 。因此 ，冗余控制成 了一种满足连续生产要求 、提高系统可用性 的有效手段。 本文选用西门子 s7-300系列 PLC软冗余来实现控制要求。利用软件代替部分硬件功能 ，很好地解 决了可靠性和价格的矛盾。软冗余方式只需要成对的处理器，用软件编程的方式进行处理器的切换，组 成 比较经济 ，构成十分灵活 ，但程序处理需要一定 的时间，可应用于对于时钟 同步及主备系统切换时间 要求不是十分严格的场合，选用软冗余方式还是非常经济有效的H ]。下面着重介绍软冗余系统的组 成 、工作原理和程序编制方式 。 1 控制系统构成 加热炉上采用 16套 自动点火及火焰检测系统 ，可就地监测火焰燃烧状况并在操作室集 中指示报 警 、自动点火。加热炉 自动点火及火焰检测系统的控制采用西门子的软件冗余方式 ，由于实现这部分控 制的模块置于现场 ，因此采用 ET200iSP型的分布式从站。ET200iSP是本质安全系统 ，适用于有爆炸危 险的区域。这种模块化设计确保能最好地适应在危险区域的专门设备配置之需求。它能实现在线快速 更换工业单元。 该控制系统以两套相同配置的s7-300处理器单元为系统核心，可通过 ETHERNET协议与监控装 置组成网络 ，进行上位监控 ，通过处理器集成的DP端 口连接从站。从站采用 ET200iSP系列模块 ，用于 连接输人输 出装置 、阀门和变送器等执行机构 ，并采集现场数据。从站 ET200iSP通过两个 IM152．1总 线接 口模块分别连接在两条 PROFIBUS—DP现场总线上。通过 PROFIBUS-DP现场总线将采集到的现场 数据传送给主站。然后从站再对主站处理后的信息给予确认 ，并传送给执行机构。其中只有主 PLC的 命令生效 。 ，如图 1所示。 2 系统工作原理 在软冗余系统进行工作时 ，由主系统的CPU掌管对I／0模块 的控制权 。主从两个CPU同时检测 基金项 目：国家 “863”计划基金项 目(2007AA0410801) 作者简介：王 磊 (1982一)，男，河南洛阳人，硕士生；李济顺 (1963一)，男，河南太康人，教授 ，博士生导师，主要从事机械产品性能 测试等研究． 收稿 日期：2009—03—08 · 102 · 河 南 科 技 大 学 学 报 ：自然 科 学 版 2009每 I／O输入信息，运行各 自的非冗余部分 的程序 ，同时对 对方的运行状态信息进行分析 ，主 CPU分析从 CPU的 参数信息，从 CPU分析主CPU的参数信息，如果主CPU 运行正常，那么控制权不切换 ，主 CPU运行冗余程序 ， 并且将冗余参