1、 2020-1-基于 PLC 全 分 布 式 输 煤 程 控 技 术 改 造 江苏 射 阳 港 发 电 有 限 责 任 公 司,江苏 盐城 224346;Transformation of fully distributed program control technology for coal transportation based on Plc.Tianquan,Wangruifeng,TangShiQi Jiangsu Sheyang port of Jiangsu Province Co.Ltd.Jiangsu yancheng 224346 摘要：输煤程控设备施耐德公 司 Modi
2、con Quantum 系列冗余 PLC、MODBUS 远程 1/O，以 及工控机等为硬件平台，实 现 输煤 系 统的 多种 控 制方 式的 联 锁保 护 功能。本 文 针对 输煤 程 控设 备 工作 环境 差，系 统运 行 时间 长，硬 件设 备 老化，软件版本低等存在的问题进行探讨，并提出了解决的方案，通过技术改造，提高了输煤程控的安全性和可靠性。关键词：输煤程控 PLC 工控 机 软件 数据 升级改造 ABSTRACT:Schneider et CIE series Redundant Plc,MODBUS remote 1/o and industrial control comput
3、er are used as hardware platform to realize the interlock protection function of various control modes in coal handling system.This paper probes into the problems existing in the poor working environment,the long running time of the system,the aging of the hardware equipment,the low version of the s
4、oftware,etc.,the safety and reliability of program control for coal transportation are improved.KEY WORD:PLC Industrial Control Computer for coal transportation,software,data,upgrade 1 前言 我 公 司 三 期 的 输 煤 程 控 为 分 体 式 多 站 点PLC，共设 1 个主 站，3 个 从站。采用 了 施 耐德公司Modicon Quantum 系列 PLC，下 位机 开发 软件为 UnityProXL4.
5、0，上 位 机 画 面 开 发 软 件 为InTouch10.0 与 下位 机组 合。采 用双 主机 模块 热备方式 运行。2 设 备 运 行 情 况 和 改 造 设 想 输煤程 控自 三期 投产 以来，一直处 于连 续运行 状 态，在 此 过 程 中 未 进 行 过 系 统 性 的 升 级 改造，已使用 8 年之久，出 现 硬 件 工 控 机、PLC设备老 化，工作 不稳 定。因素 时间 故障比 率 累计故 障比 率 硬件工 控机 17 31.50%31.50%PLC 设 备老 化 22 40.50%82.00%软件故 障 13 24.0%96.0%其他故 障 2 4.0%100%图 1 输
6、 煤 程 控 故 障 比 率 表 操作系统使用 WindowsXP 系统，运行过 程中生成 较多 的临 时文 件等 占用大 量系 统资 源，运行速度 慢，经 常出 现数 据 读取处 理缓 慢、画 面逻辑操作 卡涩 现象。这些 问 题的存 在，给 系统 运行有影大 影响，存 在一 定安全 风险。为 提高 输煤 程控 系统 稳定 运行，保证 卸供煤系统能 够安 全有 效的 运行，拟对现 场 工 程师 站和操作站 进行 技术 全面 升级。硬 件部 分，根 据目前市场上 的主 流配 置，更 换 操作站 工控 机；软 件部分 对 操 作 系 统 软 件、监 控 组 态 软 件 进 行 版 本 升级，涉及
7、 驱动 软件、SIS 接 口软件 等一 并进 行升级市场 上较 为成 熟的 版本 软件，同时 对 PLC 软件进行升 级，以便 提 高 PLC 运行速 度。3 PLC 系 统 存 在 的 问 题 3.1PLC 运行速度慢 本系统 已经 投运 多年，多 次 出现远 程站 与主站通迅 联系 不上，上位 机 读取不 到从 站数 据。同时由 于 CPU 运行 时间 长，响应速 度慢，残留 文件较多，目 前系 统利 用率 已 达 80%以上，数据 读取处理缓 慢，画 面逻 辑出 现 卡涩现 象，对 于系 统稳定 存 在 隐 患。另 外，上 位 机 编 程 软 件 采 用 的 是InTouch10.0 版
8、 本，系统 兼容性 较差，版 本低，支持功 能已 不能 满足 实际 要求。系统 运行 缓慢，数据传 输不 通畅 等故 障时 有发生。3.2 缺少事故报警记录 上位机 事故 报警 记录 功能 不完备，设 备事 故跳闸无 详细 记录，至 下位 机 与上位 机检 查无 跳闸记录，对 检修 非正 常跳 闸 设备比 较麻 烦，无 据可用。2020-2-3.3PLC 出现死机 PLC 多 次出 现死 机，上 位机 设备无 响应，同时 CPU 的指示灯均呈现 红 色闪烁状，并且 CPU无法复位。采用断电重启 的方式对 CPU 进行 复位。但 是故 障还 是 时 有发 生。3.4 下位机信号无保持功能 从设备
9、 的可 靠性 及检 修的 方便性 考虑，现 场部分信 号传 输至 输煤 程控 时，信号 不能 保持，给检修人 员带 来极 大不 便，使检修 时间 加长，故障排查困 难。3.5 弱电设备的接地不良产生干扰 由于系 统运 行8 年多 之久，一些 桩头 锈蚀，接地线 接触 不良，或者 接线 外力作 力断 线。另 外，输煤程 控系 统主 站和 从站 相对较 多，设备 分散 和占线较 长，且 运行 环境 恶 劣，检查 接地 情况，发现了较 多的 问题。因此，若 不能处 理好 接地 问题，既不能 抑制 电磁 干扰 的影 响，又 不 能 抑制 设备 向外发出 干扰；而错 误的 接 地，反而 会引 入严 重的
10、干扰信 号，使PLC 系 统将 无法正 常工 作。4 原 因 分 析 4.1PLC 响应速度慢原因 1、通过分析认为上位机运行时间长，配置较低，数 据交 换量 大，已 无 法适应 当前 的下 位机大数据 运行 要求，同 时远 程站适 配 器140CRA932 00 出现故障，通迅联接 不 上，不能够接收到主站的信 号，有可 能造 成数 据丢包 传输 速度 迟滞，同 时 远 程 站 同 轴 电 缆 过 长，也 有 可 能 引 发 PLC数据传 输速 度慢，PLC 机 体 内长时 间的 积灰 造成接触不 良，数据 传输 变慢。2、通讯模块间通过同轴电缆联接，可能有同轴电 缆屏 蔽不 良。3、分析认
11、为如果机架上的 以太网通讯模块140NOE77101 出 现故 障时，也有可 能引 发停 机 或速度迟 滞现 象。图 2PLC 通 讯 示 例 图 4、原 程序可 能有 死循环，或是有 不正 确的程序一 直运 行，占用 大量 的数据 内存。4.2 上位机软件缺少报警记录 上位机 数据 库事 故报 警功 能缺陷，时 有现 场设备异 常停 运，但在 操作 记 录与报 警记 录中 无法找到记 录显 示，不 便于 故 障分析 与处 理。不 利于机 组 的 安 全 稳 定 运 行，通 过 对 实 际 情 况 进 行 分析，需 增加 上位 机数 据库 事故报 警功 能。4.3 PLC 死机的可能原因 一、
12、硬 件方 面 1、IO 损坏，程 序运 行 到需要 该 IO 的反馈信 号，不能 向下 执行 指令,进入STOP 模式。2、外 壳屏 蔽不 好受 到外 部 磁场的 干扰。3、PLC 机架 插槽 接口 与地 板松动，有积 灰。4、同 轴电缆 接头 处松 动，信号传 输迟 滞，造成 PLC 死 机。二、软 件方 面 1、程 序欠 合理，触 发了 死 循环。2、程 序改写 了系 统参 数区 的内容，却 没有初始化 部分。3、数 据溢出，步 长过 长，造成速 度迟 滞 动作。4.4 工程设计缺陷 从设备 的可 靠性 及检 修的 方便性 考虑，现 场部 分信 号传 输至 输煤 程控 时，信号 不能 保持
13、，给检修人 员带 来极 大不 便，使检修 时间 加长，故障排查困 难。4.5 接地的作用 接地作用，其 一为 了安 全，其二是 为了 抑制干扰。完善 的接 地 输 煤程 控 系统 是 PLC 控制 系统抗电磁 干扰 的重 要措 施。系统接 地方 式有：浮地方 式、直 接 接 地 方 式 和 电 容 接 地 三 种 方 式。对PLC 控 制系 统而 言，它属 高速低 电平 控制 装置，应采用 直接 接地 方式。由 于 信号电 缆分 布电 容和输入装 置滤 波等 的影 响，装 置之间 的信 号交 换频率一般 都低 于 1MHz，所 以 PLC 控制 系统 接地 线采用一 点接 地和 串联 一点 接
14、地方 式。5 处 理 措 施 5.1 更换主机及清理 PLC 内无用文件 1、考 虑上 位机与PLC 通 讯 响应速 度慢，更换了二 台操 作员 站主 机，配置 为 DELL，酷睿 i7 3.5GHz/8G 内存/1T 硬盘/DVD-ROM，双 100M 网卡，Windows10 系统，上位 机更 换 InTouch1.0版本。2、考 虑到 同轴 电缆PROFIBUS-DP 网络 出现屏蔽不 良的 情况，也 有可 能 造成 PLC 速 度慢 的现象。因 此，因此 对光 纤及 网络接 口 进 行了 检测，确保传 输速 率正 常。3、安 排人员 煤对 仓层 远程 站太网 通讯 模块140NOE77
15、101 进 行了 更换，并且考 虑到 现场 环境 2020-3-粉尘重，机体 内有 积灰 的 存在，而3 个 分站 在相应的电 气室 内，在 远程 站 断电后，对 PLC 机 架插槽接口 处进 行吹 扫。吹扫 时 先用清 灰器 及软 毛刷将PLC 底板、各插 槽中 的 灰尘吹 扫净，再用 酒精擦净插 槽及 控制 板插 头。4、考 虑到程 序使 用过 程中 如果产 生死 循环也是导 致停 机故 障的 原因，因此认 真查 看分 析了原程序 是否 有死 循环 的程 序存在，并 检测 测试 程序结构 是否 正常。优 化重 点程序 后，重 新下 载。5.2 增加上位机软件报警记录 1、现 场设备 异常
16、停运 的，但在操 作记 录与报警记 录中 无法 找到 记录 显示，不便 于故 障分 析与处理。不利 于机 组的 安 全稳定 运行，通过 对实际情况 进行 分析，决 定对 增 加上位 机数 据库 事故报警功 能。2、重 新配 置 组 态上 位机 数 据库 Tag 和历 史数据库 SyncBase 测点，整理对应所有 PLC 内存地址。并 详细 检查 现场 的 每个信 号与 数据 库的对应关 系，不正 确的 重新 改写地 址。5.3PLC 死机解决办法 一、硬 件方 面 1、检查 每个 远程 站I O 模块，发 现有 模块故障，进行 更换，同 时观 察 IO 的 反馈 信号，直至完 全正 常。2、
17、远 程站PLC 外 壳进 行屏 蔽，保 证 PLC 与电气柜 浮空。在PLC 外壳 底 板上加 装一 块等 位屏蔽板，保 护地 使用 铜导 线 与底板 保持 一点，有效地消除 外部 电磁 场 的 干扰。并对模 拟量 信号 的屏蔽总线 将中 央点 连到 地（GND)上。特别 针对 部分电 源 干 扰 加 接 一 个 带 屏 蔽 层 的 隔 离 变 压 器 以 减少设备 与地 之间 的干 扰，提高系 统的 可靠 性。3、对PLC 机架 插槽 进行 重 新插拨，酒 精擦净插槽 及控 制板 插头，接 口处进 行吹 扫。4、因主/从站 距离 较远，检 查远 程 I/O 电缆接头是 否松 动，屏蔽 电缆
18、的 外层已 改换 成二 点电容接地，并在 总线 每一 个 网段的 两个 终端，都采用电阻匹配，确保正确的 电平，保证通信。确保每个通讯模块与 F 接 头 处的顶针能完全插入至 通 迅 模 块 插 槽 内，对 有 松 动 部 位 重 新 进 行 固定，保 证 了F 接 头接 线的 准确、完好。二、软 件方 面 1、对 下位机 程序 进行 了排 查，对 不合 理的或多余 的程 序进 行删 除，然 后恢 复 PLC 出厂 设置后，重 新导 入程 序，2、在 线 诊 断 系 统 启 动 内 部 诊 断 程 序 诊 断PLC 的 功能 模块、连 接外 设设备 正常 情况。3、启 动诊断 PLC 从 启动
19、 状 态进入 到工 作状态过程 中，内 部诊 断程 序 进行的 诊断，以保 证硬件设备 运行 正常。5.4 现场信号增加复位功能 从设备 的安 全性 及可 行性 考虑，弥补 工程 设计缺陷，堵煤 装置、拉 绳 开关等 设备 信号，在下位机增 加信 号保 持功 能，即现场 过来 的信 号，在故障消 除后，操作 人员 在 上位机 点击 确认，才能重新启 动设 备，为检 修人 员排查 故障 提供 便利。5.5 正确选择接地点，完善接地系统 组织人 员对 系统 地、屏 蔽 地、交流 地和 保护地等 进 行检 查和 整改。对 输 煤程 控 PLC 各装 置的柜体中 心接 地点 以单 独的 接地线 引向
20、接地 极。对装置间 距较 大，采 用串 联 一点接 地方 式。用 一根大截面 铜母 线（或 绝缘 电 缆）连接 各装 置的 柜体中心接 地点，然 后将 接地 母线直 接连 接接 地极。接地线 采用 截面 大 于 25mm2 的铜 导线，总母 线使用截面 大 于 50mm2 的 铜排。接地极 的接 地电 阻小于 4，接地 极最 好埋 在 距建筑 物 10 15m 远处，而 且 PLC 系 统接 地点 必 须与强 电设 备接 地点相距 10m 以上（独 立 接 地 最好）。通过 上术 措施的落实，解决 干扰 问题。另外，修 订规 程，每年必须全 面检 查和 检测 接地 状况，并 记录 在案，对新测
21、数 据与 往年 数据 进行 比较分 析，确保 可靠 接地，避 免不 必要 的干 扰影 响。6 结 束 语 输煤程 控的 PLC 及工 业计 算机系 统升 级改造后，数 据读 取处 理加 快，画面逻 辑卡 涩现 象 消失；同时 又使 用冗 余运 行，消除了 改造 前的 系统隐患。另 外，在系 统升 级 过程中，对系 统全 面排查，并进 行整 改，使 输煤 系 统系统 的可 靠性 进一步增强，确 保输 煤系 统安 全稳定 运行。致谢 PLC 2020-4-参 考 文 献 1 马 志 溪 电 气 工 程 设 计 M 北 京:机 械 工 业 出 版 社，2012 2 吴 在 德 电 气 控 制 与 可 编 程 控 制 器 技 术 M 北 京:化 学 工业 出 版 社，2003 3 李 道 霖 电 气 控 制 与 PLC 原 理 及 应 用 M北京:电 子 工 业出 版 社，2004 作者简 介：田 权（1972.03），男，江 苏射 阳，本科，工程 师，电气 自动 化，主要从 事电 力生 产检 修工 作。王瑞峰(1975）)，男，汉 族，江苏 省射阳，本科 学历，工 程师,主要从事 电力 生产 检修 工作。唐士奇（1973.08），男，江苏 射阳，本科，工程 师，电气 工程 与 自动化，主要 从事 电力 生产 管理。
