Controllogix是Rockwell公司推出AB系列的模塊化PLC，它代表了當前PLC發(fā)展的最高水平，是目前世界上最具有競爭力的控制系統之一，Control- logix將順序控制、過(guò)程控制、傳動(dòng)控制及運動(dòng)控制、通訊、I/O技術(shù)集成在一個(gè)平臺上，可以為各種工業(yè)應用提供強有力的支持，適用于各種場(chǎng)合，最大的特點(diǎn)是可以使用網(wǎng)絡(luò )將其相互連接，各個(gè)控制站之間能夠按照客戶(hù)的要求進(jìn)行信息的交換。Controllogix目前在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的運用，本文詳細介紹Rockwell Controllogix PLC冗余系統在汽輪機發(fā)電中的應用。

Controllogix可以提供完善的控制器的冗余功能，采用熱備的方式構建控制器，兩個(gè)控制器框架采用完全相同的配置，它們之間使用同步電纜連接，不僅控制器可以采用熱備，通訊網(wǎng)絡(luò )也可以采用相似的方式進(jìn)行熱備，除以上的部分可以熱備外，控制器的電源也可以進(jìn)行熱備，這樣大大提高了控制器的運行的可靠性。

2 系統介紹

在某焦化廠(chǎng)干熄焦汽輪機發(fā)電項目的DCS控制系統中，采用了冗余的Controllogix，系統結構如圖1所示。上位機通過(guò)交換機與PLC處理器通訊，遠程框架通過(guò)冗余的ControlNet連接到控制器框架，同時(shí)，遠程框架采用了冗余電源配置。整套系統具有很高的可靠性，滿(mǎn)足了汽輪機發(fā)電系統對于PLC控制部分需要長(cháng)期無(wú)故障運行的要求。上位機采用Rsview32軟件，用以監控現場(chǎng)設備的運行。

圖1 系統結構圖

本地框架由L1和L2 框架構成，運行時(shí)L1和L2互為熱備，構成了冗余，L1和L2框架各個(gè)槽位的所配置的模塊如表1所示。R1，R2和R3是遠程框架，所有的點(diǎn)號都連接到遠程框架的模塊，遠程框架的供電使用了AB的冗余電源(1756-PAR2)。

表1 L1和L2框架各個(gè)槽位的所配置的模塊

     設置主從控制器框架的1756-CNBR/D的節點(diǎn)地址時(shí)應注意，他們的地址撥碼應該相同，應該是系統中掛接在冗余ControlNET網(wǎng)上所有節點(diǎn)的最高地址，在本系統里面都設置為4，遠程站的節點(diǎn)地址分別為1，2，3。在冗余系統正常運行時(shí)，從控制器框架的CNBR/D節點(diǎn)地址會(huì )自動(dòng)加1，變?yōu)?。

1757-SRM是用于同步的冗余模塊，主從控制器框架的SRM通過(guò)光纖連接。正常工作時(shí)，1756-L61中所有的程序和數據通過(guò)光纖進(jìn)行同步，在RSLOGIX5000編程中，不必對此模塊進(jìn)行組態(tài)。

1756-ENBT是以太網(wǎng)接口模塊，通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接到交換機。ENBT的地址分配為兩個(gè)連續的IP即可， 在這個(gè)系統中IP地址分別為192.168.1.11和192.168.1.12。

3 模塊的升級

冗余系統中，主控制器框架和從控制器框架上各個(gè)模塊的版本必須嚴格一致，并到達到要求的版本號，否則無(wú)法正常工作。

當版本不一致時(shí)，在RSLinx中可能無(wú)法看到從控制器框架上的處理器，同時(shí)，從控制器框架的處理器狀態(tài)指示燈(OK燈)變?yōu)榧t色長(cháng)亮。因此，一般系統在第一次上電時(shí)，需要進(jìn)行固件升級。根據AB公布的信息，當前一些模塊的固件版本如表2所示，這個(gè)版本同樣適用于1756-L62, 1756-L63。

     上電后，首先在RSLinx中檢查模塊的版本號，如果與表2不一致，需要到AB網(wǎng)站上去下載這個(gè)版本的升級包V13.71 Redundancy Bundle。升級工作需要使用Rockwell的固件升級軟件ControlFLASH。

升級前，先要取消SRM的從框架資格，在RSLinx中，從框架比主框架的節點(diǎn)地址大1。從圖標上進(jìn)入1757-SRM的屬性，找到Configration的Auto-Synchonization選項，將參數改為NEVER.然后進(jìn)入Synchonization選項卡，單擊Disqualify Secondary(取消從框架資格)，這個(gè)時(shí)候主從處理器之間就不會(huì )同步了。

升級時(shí)，先打開(kāi)一個(gè)處理器框架的電源，關(guān)閉另一個(gè)框架的電源。等1757-SRM顯示PRIM后，在RSLinx中可以找到這個(gè)框架中的模塊。然后使用ControlFLASH分別進(jìn)行升級。升級完畢后，關(guān)閉這個(gè)處理器框架的電源，打開(kāi)另一個(gè)框架的電源，也如此進(jìn)行升級。

升級完畢后，進(jìn)入1757-SRM的屬性，將從控制器設為主控制器，使用RSLogix5000將程序下載到從處理器，關(guān)閉機架電源，進(jìn)入從1757-SRM的屬性，選擇BecomePrimary,然后進(jìn)入RSLogix5000的通訊菜單，清除掉故障。完成以上升級工作后，主從控制器框架都上電，然后使用RSNetWorx for ControlNET對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行調度。

在正常工作情況下，一般哪一個(gè)框架先上電，哪一個(gè)就是主框架，另一個(gè)是從框架，主框架的1757-SRM會(huì )顯示PRIM，從框架的會(huì )顯示SYNC。正常運行時(shí)，在SRM屬性中可以進(jìn)行主從的切換。如果顯示狀態(tài)與這個(gè)不一致，表示系統同步出現問(wèn)題，需要進(jìn)行進(jìn)行檢查，剛上電時(shí)因為SRM需要自檢，可能要花一些時(shí)間。如果同步光纖、ControlNET或者以太網(wǎng)出現連接問(wèn)題，都有可能導致同步不正常。

在RSLogix5000中進(jìn)行冗余系統的編程時(shí)，只能使用一個(gè)連續性任務(wù)或幾個(gè)周期性任務(wù)。盡量不要使用SINT和INT型的數據，另外，數據的定義最好都采用數組完成，這樣可以提高同步時(shí)的效率。在打點(diǎn)和程序調試期間，由于經(jīng)常下載程序，這個(gè)時(shí)候容易導致同步出錯，最好在1757-SRM中把自動(dòng)同步選項設為禁用，采用手動(dòng)的方式進(jìn)行同步。等調試完畢后，再把這個(gè)選項打開(kāi)，正式將系統投運。

4 RSLinx中的冗余配置

為了保證冗余系統能夠和上位機的HMI軟件正常通訊，需要在RSLinx中進(jìn)行冗余配置。

RSLinx中，首先定義兩個(gè)Topic，分別指向主框架和從框架的處理器，然后，在A(yíng)lias Topic中，定義一個(gè)別名Topic，指向剛才定義的兩個(gè)Topic，在使用時(shí)，HMI中的節點(diǎn)的定義只要指向別名Topic就可以了，當處理器發(fā)生主從切換時(shí)，HMI仍然可以保持正常的通訊。

5 SRM時(shí)間同步

1757-SRM正常運行時(shí)，需要對同步過(guò)程中發(fā)生的事件按照時(shí)間順序進(jìn)行記錄，1757-SRM出廠(chǎng)時(shí)的缺省時(shí)間不是當前的時(shí)間，因此需要對SRM進(jìn)行時(shí)間重新設置。在設置1757-SRM時(shí)間時(shí)，筆者采用編程的方式將1757-SRM的時(shí)間與處理器的時(shí)間進(jìn)行同步，同時(shí)，利用AB提供的時(shí)間同步工具，筆者可以將處理器的時(shí)間與上位機的時(shí)間進(jìn)行同步，這樣也就實(shí)現了1757-SRM與上位機的時(shí)間同步。

在RSLogix5000中添加程序，如圖2所示:

圖2 RSLogix5000中添加程序

GSV中讀出的時(shí)間數據寫(xiě)入到WCT(WCT定義為DINT[2].)然后，由MSG把數組WCT的值寫(xiě)入到SRM的時(shí)間屬性。MSG指令的設置如圖3所示。

圖3 MSG指令的設置

通訊配置如圖4所示。通訊配置的格式為:1，SRM的槽號。

圖4 配置顯示

這一程序表示從處理器中讀出時(shí)間，放入到WCT中，然后把WCT的值寫(xiě)入到SRM中。

程序運行后，處理器和SRM的時(shí)間就實(shí)現同步了。然后在上位機運行時(shí)間同步工具。

"C:Program FilesRockwell SoftwareRSLogix 5000 ToolsLogix5000 Clock Update Tool"

先添加設備，從RSWho中選中要同步的處理器。在添加的處理器圖標上點(diǎn)擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇synchronize device，這樣就實(shí)現了上位機與CPU的時(shí)間同步。那末也就實(shí)現了SRM與上位機的時(shí)間同步。

如果Controllogix的時(shí)間誤差較大，但又對SRM的時(shí)間要求較高，可以利用時(shí)間同步工具的常駐內存運行功能，實(shí)現實(shí)時(shí)的時(shí)間同步。在scheduled synchronizations菜單中可以添加需要進(jìn)行實(shí)時(shí)時(shí)間同步的CPU，同步的時(shí)間間隔進(jìn)行相應的配置后，就可以實(shí)現實(shí)時(shí)的時(shí)間同步了。

利用這個(gè)原理，通過(guò)相應的設置，可以實(shí)現同一網(wǎng)絡(luò )中不同Controllogix處理器之間的時(shí)間同步，或者不同SRM之間的時(shí)間同步，也可以時(shí)間不同網(wǎng)絡(luò )之間的時(shí)間同步。

6 處理器的故障處理

雖然在處理器發(fā)生故障時(shí)，會(huì )導致處理器的切換，但我們可以通過(guò)編程來(lái)防止可以預見(jiàn)的故障的產(chǎn)生。當處理器在運行過(guò)程中出現主要故障時(shí)，可以使用程序清除這一故障。

在RSLogix5000的用戶(hù)自定義類(lèi)型中，定義一個(gè)名為FaultData的數據類(lèi)型，內部變量的數據類(lèi)型如圖5所示。然后定義一個(gè)變量CHI為FaultData。然后如圖6所示添加控制器故障處理程序。程序如圖7所示。

圖5 FaultData內部變量的數據類(lèi)型

圖6 添加控制器故障處理程序

圖7 控制區故障處理程序

通過(guò)以上程序可以很好的防止處理器主要故障的發(fā)生。一般次要故障不會(huì )引起處理器停機和冗余的切換，因此次要故障的處理程序不是很有必要。

7 結束語(yǔ)

自從該汽輪機發(fā)電系統投產(chǎn)后，Rockwell Controllogix PLC冗余系統運行相當的穩定，還未出現因為故障導致的切換，通過(guò)上位機上開(kāi)發(fā)的Rsview32應用，除對工藝設備進(jìn)行監視外，對PLC的冗余狀態(tài)也能在線(xiàn)監視，整套系統可以做到長(cháng)期免維護運行。