GE 的Proficy系列软件在沈鼓机组监控系统中的应用Word格式文档下载.docx

1、本套控制系统是其空压机组的配套产品，除了控制沈鼓的压缩机还对青岛汽轮机厂的汽轮机以及一些相关的泵站等辅助设备进行监控。工艺控制要求1. 数据采集系统（DAS）连续采集和处理所有与压缩机组及其辅机相关的重要测点及设备状态，及时向操作员提供有关的运行信息，实现机组安全经济运行。 机组参数的当前值或状态的显示、棒状图显示、报警显示和趋势显示。报警显示： 事故顺序（SOE）记录，通过在CIMPLICITY ME 中进行C 语言编程，并且通过CIMPLICITY HMI 与归档数据库SQL2000实时记录S90 -30 系统内部的事件动作，能精确到1ms。 机组概貌P&ID图的模拟显示，通过CIMPLI

2、CITY HMI 进行组态，并且实现参数报警变色以及变量注释的动态显示。机组气路P&ID图：机组油路P&ID图泵组P&加热器P&2. 模拟量控制系统（MCS）GE PID回路增益、kp、 ki、 kd 可由所控制的过程特性确定。其中关键在于： 当我们通过固定量改变CV时，PV改变有多大？开路增益是什么？ 系统响应有多快，或者说CV输入跃迁后PV改变有多快？许多过程可由过程增益，初级或次级顺序延迟及一个纯时间延迟而模拟。在频率范围内，含一纯时间延迟的初级顺序延迟系统的转换功能如下：PV（s）/CV（s）=K*e*（-Tps）/（1+Tcs）例：在时间范围内绘出时间t0的跃迁响应曲线：过程CV单位

3、跃迁输出自过程来PV单位作用曲线输入k：过程开路增益=PV 最终改变/t0 时的CV 改变。Tp：t0 之后在过程输出PV 开始传送前的过程时间延迟或“死”时间。Tc：Tp 之后PV 达到最终PV 值的63.2%时所需要的时间。测量这些参数的最佳方法是把PID 模块置于手动模式把CV 做小幅跃迁，并且绘出PV 响应时间的曲线。GE Fanu 的PID 调节方法由Ziegler 和Nicholas在四十年代发展起来的。一旦k、Tp 和Tc 三个过程模型参数确定后，即可用来估算PID回路增益。作用速率：R=K/Tc1 只有比例控制，计算KpKp=Tc/（k*Tp）2 对于比例和积分控制Kp=0.9

4、*Tc/（k*Tp）Ki=0.3*Kp/Tp3 对于PID控制Kp=G/（Tp*R） G为1.22.0Ki=0.5*Kp/TpKd=0.5*Kp*Tp4 采样周期在（Tp+Tc）/10至（Tp+Tc）/100之间。还有一种“理想调节”方法，可以获得最佳的SP 改变响应。Kp=2*Tc/（3*k*Tp）Ki=TcKd=Ki/4本系统的所有模拟量控制包括：调节油压力，润滑油压力，压缩机入口压力，循环水入口流量等均采用PID ISA标准模块进行控制。这样选择了适当的参数后，可以快速响应负荷或能量的变化，在自动方式下不需要人为的干预。当发生手动自动切换时实现平滑控制。3. 防喘振控制（Anti-Sur

5、ge）GE90-30通过CIMPLICITY ME集成有专门的防喘振控制系统，有以下特点： 一旦发生喘振，可以人工干预、校正安全区域。 当工况点大于规定的速率越过喘振控制线时，自动打开防喘振阀。 以适当的控制器输出增益响应，使防喘振阀实现快开和慢关。 配有手操功能，用于调节、试验和排除故障。 用接点控制电磁阀，当发生剧烈喘振或机组联锁时，直接开启防喘振阀。 控制模型充分考虑了机组压力，流量的要求和变化，最大限度的接近喘振线，保证工作区域最大。防喘振控制：4. 抽气压力和压缩空气电液调节（ELA） 在监控系统CIMPLICITY HMI 上显示和控制505E，实现对汽轮机转速，抽气压力和压缩机空

6、气负荷的调节。 通过HMI 和505E 的配合使用，实现就地/远程控制方式，方便操作人员的控制要求。5. 汽轮压缩机组紧急跳闸保护（ESD）机组停车保护的主要项目包括：润滑油总管压力、安全（速关）油压力、转速、轴振动、轴位移、轴承温度和真空等。所有的保护输出在逻辑上有闭锁功能，以防止如热电阻、热电偶的误动作。整个系统的扫描周期在40 毫秒左右，完全能够满足紧急响应的要求。解决方案1. 系统结构本系统采用GE 系列90-30 PLC 系统作数据采集和控制，为了保证系统的可靠性，控制部分采用双机热备结构、电源、CPU、通讯模块和Genius通讯总线、以太网通讯模块等都是冗余的。通过双机热备软件MA

7、X-ON配置后，导入Proficy Machine Edition 编程软件内，从而实现双机热备功能，保证系统的高可靠性。数据采集部分由三层五个10 槽机架组成，层之间通过Genius 总线连接。双机热备部分与数据采集部分利用Genius Bus Controller（GBC）网络通讯模块通过Genius 双总线进行数据的通讯与传输。现场的各类模拟信号、电磁报警接点信号、PLC 输出到现场电磁阀的起停信号等均通过端子排与PLC I/O模块相连，实现数据的采集和控制。上位机监控系统为GE 公司的Proficy CIMPLICITY HMI V6.1 来实现数据采集及控制功能。包括2台工程师站和1

8、台操作员站，并且在一个工程师站上集成WebView Server 功能，用户就可以通过Windows IE 浏览器实现全厂局域网数据浏览功能，便于公司管理层及时了解现场情况。2. 软件系统 下位机系统软件为Proficy Cimplicy Machine Edition CIMPLICITY ME 由Logic Developer（PAC、PLC、PC、State、CNC），View，Motion Developer 等组成。CIMPLICITY ME 不但能够对可编程控制器，分布式 、嵌入式控制器，数控系统进行编程组态，而且能够对GE 的操作面板，工控机和伺服系统进行编程控制。这样，ME将多

9、种控制要求集成在同一个平台下，符合现代控制要求多样性的要求，是一个功能十分强大的系统平台。如上图所示：ME包含了大量的系统控制功能。ME 具有如下几个特点：1 使用CIMPLICITY ME 软件，在一个公共的环境用于配置、编程、调试和维护用户程序。2 统一的用户界面3 一个数据库（交叉参考、变量表等）4 符号编程5 即拖即放功能6 Test 修改编辑模式7 强大的在线帮助窗口8 支持多种IEC1131 语言包括LAD、FBD、SFC、ST 和C语言 热备系统软件MAX-ON利用热备软件MAX-ON 对S90-30 系统进行配置后，导入ME 中即可实现控制器之间的同步和数据交换。相对于西门子的

10、S7-300 软冗余，该系统配置简单、无须编程、数据交换效率更高、稳定性更好、有严格的授权要求。 上位机软件为Proficy Cimplicy HMICIMPLICITY HMI主要有以下几点特性：1 CIMPLICITY HMI 包括CimEdit 和CimView两大组件。使用CimEdit功能可以非常方便的进行屏幕编辑；CimView作为显示功能使用。2 在HMI 中可导入OLE 和ActiveX 对象，例如趋势、SPC图表及报警浏览器等内容。3 由于采用了开放式的系统设计，其系统数据库登录使用了标准ODBC 接口。例如将报警、事件、与数据点值登录到Microsof t Acces s数

11、据库文件、Microsoft SQL Server 数据库或Oracle 数据库中去。可以从报表和各种符合ODBC标准的应用程序中检索数据库信息。4 支持VB脚本进行基本的功能控制。5 利用Microsoft C/C+ 和Microsoft Developers Studio 可生成新设备通讯接口，利用该接口访问第三方设备。6 支持OPC，包括OPC 客户机和OPC 服务器。7 含有报表管理器，很容易生成基本的过程报表。8 支持客户机/服务器结构和服务器冗余功能。9 支持Web Server 和Web View功能。对于本套控制系统而言，最具有价值的是全面的应用了GE Proficy 系列软件

12、。这样，在S90-30 热备系统与工程师站或操作员站之间实现了的无缝高效的结合，无须利用脚本工具进行冗余通讯等额外的编程，这是使用第三方软件难以实现的。CIMPLICITY HMI 可以和GE 的热备系统和三重化冗余系统进行无缝结合。3. 硬件系统本系统共采集143路模拟量信号，包括14路热电偶，60路RTD；采集的离散量99路。应用的S90-30系列模块如下： 分布式I/O通讯模块 数据采集I/O模块表4应用总结GE 的控制系统在沈鼓的应用已经有15 年的时间了。随着沈鼓产品在我国的石油、化工、冶金、空分等等领域的应用，GE 的控制系统也经历了严峻的考验。到目前为止，经沈鼓集成的GE 控制系统已经有上百套投入运行，包括VersaMax、S90-30、S90-70、GMR各级系统。如此多的产品很少有因为系统故障而影响生产的，为沈鼓产品的成功运行助力很多。特别是近两年来GE 的Proficy 系列软件的全集成概念，使得整个系统运行更加可靠，开发时间更短，我们在做系统集成时也更加得心应手，为沈鼓机组的控制做出了突出贡献。参考文献1S30_Reference ManualGE 19982CIMPLICITY ME PLC TrainingGE 2005