Controllogix PLC冗余系统在汽轮机发电中的应用
controllogix plc冗余系统在汽轮机发电中的应用
controllogix是rockwell公司在1998年推出ab系列的模块化plc，代表了当前plc发展的最高水平，是目前世界上最具有竞争力的控制系统之一，control- logix将顺序控制、过程控制、传动控制及运动控制、通讯、i/o技术集成在一个平台上，可以为各种工业应用提供强有力的支持，适用于各种场合，最大的特点是可以使用网络将其相互连接，各个控制站之间能够按照客户的要求进行信息的交换。
controllogix可以提供完善的控制器的冗余功能，采用热备的方式构建控制器，两个控制器框架采用完全相同的配置，它们之间使用同步电缆连接，不仅控制器可以采用热备，通讯网络也可以采用相似的方式进行热备，除以上的部分可以热备外，控制器的电源也可以进行热备，这样大大提高了控制器的运行的可靠性。
2 系统介绍
在某焦化厂干熄焦汽轮机发电项目的dcs控制系统中，采用了冗余的controllogix，系统结构如图1所示。上位机通过交换机与plc处理器通讯，远程框架通过冗余的controlnet连接到控制器框架，同时，远程框架采用了冗余电源配置。整套系统具有很高的可靠性，满足了汽轮机发电系统对于plc控制部分需要长期无故障运行的要求。上位机采用rsview32软件，用以监控现场设备的运行。
图1 系统结构图
本地框架由l1和l2 框架构成，运行时l1和l2互为热备，构成了冗余，l1和l2框架各个槽位的所配置的模块如表1所示。r1，r2和r3是远程框架，所有的点号都连接到远程框架的模块，远程框架的供电使用了ab的冗余电源(1756-par2)。
表1 l1和l2框架各个槽位的所配置的模块
设置主从控制器框架的1756-cnbr/d的节点地址时应注意，他们的地址拨码应该相同，应该是系统中挂接在冗余controlnet网上所有节点的最高地址，在本系统里面都设置为4，远程站的节点地址分别为1，2，3。在冗余系统正常运行时，从控制器框架的cnbr/d节点地址会自动加1，变为5。
1757-srm是用于同步的冗余模块，主从控制器框架的srm通过光纤连接。正常工作时，1756-l61中所有的程序和数据通过光纤进行同步，在rslogix5000编程中，不必对此模块进行组态。
1756-enbt是以太网接口模块，通过网线连接到交换机。enbt的地址分配为两个连续的ip即可， 在这个系统中ip地址分别为192.168.1.11和192.168.1.12。
3 模块的升级
冗余系统中，主控制器框架和从控制器框架上各个模块的版本必须严格一致，并到达到要求的版本号，否则无法正常工作。
当版本不一致时，在rslinx中可能无法看到从控制器框架上的处理器，同时，从控制器框架的处理器状态指示灯(ok灯)变为红色长亮。因此，一般系统在第一次上电时，需要进行固件升级。根据ab公布的信息，当前一些模块的固件版本如表2所示，这个版本同样适用于1756-l62, 1756-l63。
表2 一些模块的固件版本
上电后，首先在rslinx中检查模块的版本号，如果与表2不一致，需要到ab网站上去下载这个版本的升级包v13.71 redundancy bundle。升级工作需要使用rockwell的固件升级软件controlflash。
升级前，先要取消srm的从框架资格，在rslinx中，从框架比主框架的节点地址大1。从图标上进入1757-srm的属性，找到configration的auto-synchonization选项，将参数改为never.然后进入synchonization选项卡，单击disqualify secondary(取消从框架资格)，这个时候主从处理器之间就不会同步了。
升级时，先打开一个处理器框架的电源，关闭另一个框架的电源。等1757-srm显示prim后，在rslinx中可以找到这个框架中的模块。然后使用controlflash分别进行升级。升级完毕后，关闭这个处理器框架的电源，打开另一个框架的电源，也如此进行升级。
升级完毕后，进入1757-srm的属性，将从控制器设为主控制器，使用rslogix5000将程序下载到从处理器，关闭机架电源，进入从1757-srm的属性，选择becomeprimary,然后进入rslogix5000的通讯菜单，清除掉故障。完成以上升级工作后，主从控制器框架都上电，然后使用rsnetworx for controlnet对网络进行调度。
在正常工作情况下，一般哪一个框架先上电，哪一个就是主框架，另一个是从框架，主框架的1757-srm会显示prim，从框架的会显示sync。正常运行时，在srm属性中可以进行主从的切换。如果显示状态与这个不一致，表示系统同步出现问题，需要进行进行检查，刚上电时因为srm需要自检，可能要花一些时间。如果同步光纤、controlnet或者以太网出现连接问题，都有可能导致同步不正常。
在rslogix5000中进行冗余系统的编程时，只能使用一个连续性任务或几个周期性任务。尽量不要使用sint和int型的数据，另外，数据的定义最好都采用数组完成，这样可以提高同步时的效率。在打点和程序调试期间，由于经常下载程序，这个时候容易导致同步出错，最好在1757-srm中把自动同步选项设为禁用，采用手动的方式进行同步。等调试完毕后，再把这个选项打开，正式将系统投运。
4 rslinx中的冗余配置
为了保证冗余系统能够和上位机的hmi软件正常通讯，需要在rslinx中进行冗余配置。
rslinx中，首先定义两个topic，分别指向主框架和从框架的处理器，然后，在alias topic中，定义一个别名topic，指向刚才定义的两个topic，在使用时，hmi中的节点的定义只要指向别名topic就可以了，当处理器发生主从切换时，hmi仍然可以保持正常的通讯。
5 srm时间同步
1757-srm正常运行时，需要对同步过程中发生的事件按照时间顺序进行记录，1757-srm出厂时的缺省时间不是当前的时间，因此需要对srm进行时间重新设置。在设置1757-srm时间时，笔者采用编程的方式将1757-srm的时间与处理器的时间进行同步，同时，利用ab提供的时间同步工具，笔者可以将处理器的时间与上位机的时间进行同步，这样也就实现了1757-srm与上位机的时间同步。
在rslogix5000中添加程序，如图2所示:
图2 rslogix5000中添加程序
gsv中读出的时间数据写入到wct(wct定义为dint[2].)然后，由msg把数组wct的值写入到srm的时间属性。msg指令的设置如图3所示。
图3 msg指令的设置
通讯配置如图4所示。通讯配置的格式为:1，srm的槽号。
图4 配置显示
这一程序表示从处理器中读出时间，放入到wct中，然后把wct的值写入到srm中。
程序运行后，处理器和srm的时间就实现同步了。然后在上位机运行时间同步工具。
c:program filesrockwell softwarerslogix 5000 toolslogix5000 clock update tool
先添加设备，从rswho中选中要同步的处理器。在添加的处理器图标上点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择synchronize device，这样就实现了上位机与cpu的时间同步。那末也就实现了srm与上位机的时间同步。
如果controllogix的时间误差较大，但又对srm的时间要求较高，可以利用时间同步工具的常驻内存运行功能，实现实时的时间同步。在scheduled synchronizations菜单中可以添加需要进行实时时间同步的cpu，同步的时间间隔进行相应的配置后，就可以实现实时的时间同步了。
利用这个原理，通过相应的设置，可以实现同一网络中不同controllogix处理器之间的时间同步，或者不同srm之间的时间同步，也可以时间不同网络之间的时间同步。
6 处理器的故障处理
虽然在处理器发生故障时，会导致处理器的切换，但我们可以通过编程来防止可以预见的故障的产生。当处理器在运行过程中出现主要故障时，可以使用程序清除这一故障。
在rslogix5000的用户自定义类型中，定义一个名为faultdata的数据类型，内部变量的数据类型如图5所示。然后定义一个变量chi为faultdata。然后如图6所示添加控制器故障处理程序。程序如图7所示。
图5 faultdata内部变量的数据类型
图6 添加控制器故障处理程序
图7 控制区故障处理程序
通过以上程序可以很好的防止处理器主要故障的发生。一般次要故障不会引起处理器停机和冗余的切换，因此次要故障的处理程序不是很有必要。
7 结束语
自从该汽轮机发电系统投产后，本系统运行稳定可靠，没有出现因为故障导致的切换，通过上位机上开发的rsview32应用，除对工艺设备进行监视外，对plc的冗余状态也能在线监视，整套系统可以做到长期免维护运行。
井下空气质量检测预警系统,煤矿生产、事故应急检测和实时监测
为什么要开发HDMI4K视频采集卡芯片方案
苹果一直不采用屏幕指纹触控技术的原因是什么
fpga布局布线算法加速
英创信息技术SBC850单板工控机简介
Controllogix PLC冗余系统在汽轮机发电中的应用
吴憨子：蓄电池，现代能源储存系统的核心组件
2020国内工业机器人行业走势 我国市场依旧蕴藏着巨大的力量
LRA马达驱动芯片控制方法如何提升触觉反馈体验
无电阻传感解决方案的电流测量优化设计
变频器定期检查项目及注意事项
如何读懂TCXO的参数及如何选择
有关于ipv6的那些事你都知道吗
苹果侧壁触摸显示屏新专利，侧边物理按钮会被取代吗？
数字技术赋能数字经济高质量发展 国产化网络安全硬件平台加固数字安全屏障
中国PCB行业的前途怎么样
LGD 13亿美元提高产能 看好今年年液晶电视
特斯拉 Model S亮相北京新旗舰店 比亚迪获6434量电动大巴订单
树莓派无法启动的5个原因及故障排除方法
面向嵌入式视频处理平台的Linux移植
controllogix是rockwell公司在1998年推出ab系列的模块化plc，代表了当前plc发展的最高水平，是目前世界上最具有竞争力的控制系统之一，control- logix将顺序控制、过程控制、传动控制及运动控制、通讯、i/o技术集成在一个平台上，可以为各种工业应用提供强有力的支持，适用于各种场合，最大的特点是可以使用网络将其相互连接，各个控制站之间能够按照客户的要求进行信息的交换。
controllogix可以提供完善的控制器的冗余功能，采用热备的方式构建控制器，两个控制器框架采用完全相同的配置，它们之间使用同步电缆连接，不仅控制器可以采用热备，通讯网络也可以采用相似的方式进行热备，除以上的部分可以热备外，控制器的电源也可以进行热备，这样大大提高了控制器的运行的可靠性。
2 系统介绍
在某焦化厂干熄焦汽轮机发电项目的dcs控制系统中，采用了冗余的controllogix，系统结构如图1所示。上位机通过交换机与plc处理器通讯，远程框架通过冗余的controlnet连接到控制器框架，同时，远程框架采用了冗余电源配置。整套系统具有很高的可靠性，满足了汽轮机发电系统对于plc控制部分需要长期无故障运行的要求。上位机采用rsview32软件，用以监控现场设备的运行。
图1 系统结构图
本地框架由l1和l2 框架构成，运行时l1和l2互为热备，构成了冗余，l1和l2框架各个槽位的所配置的模块如表1所示。r1，r2和r3是远程框架，所有的点号都连接到远程框架的模块，远程框架的供电使用了ab的冗余电源(1756-par2)。
表1 l1和l2框架各个槽位的所配置的模块
设置主从控制器框架的1756-cnbr/d的节点地址时应注意，他们的地址拨码应该相同，应该是系统中挂接在冗余controlnet网上所有节点的最高地址，在本系统里面都设置为4，远程站的节点地址分别为1，2，3。在冗余系统正常运行时，从控制器框架的cnbr/d节点地址会自动加1，变为5。
1757-srm是用于同步的冗余模块，主从控制器框架的srm通过光纤连接。正常工作时，1756-l61中所有的程序和数据通过光纤进行同步，在rslogix5000编程中，不必对此模块进行组态。
1756-enbt是以太网接口模块，通过网线连接到交换机。enbt的地址分配为两个连续的ip即可， 在这个系统中ip地址分别为192.168.1.11和192.168.1.12。
3 模块的升级
冗余系统中，主控制器框架和从控制器框架上各个模块的版本必须严格一致，并到达到要求的版本号，否则无法正常工作。
当版本不一致时，在rslinx中可能无法看到从控制器框架上的处理器，同时，从控制器框架的处理器状态指示灯(ok灯)变为红色长亮。因此，一般系统在第一次上电时，需要进行固件升级。根据ab公布的信息，当前一些模块的固件版本如表2所示，这个版本同样适用于1756-l62, 1756-l63。
表2 一些模块的固件版本
上电后，首先在rslinx中检查模块的版本号，如果与表2不一致，需要到ab网站上去下载这个版本的升级包v13.71 redundancy bundle。升级工作需要使用rockwell的固件升级软件controlflash。
升级前，先要取消srm的从框架资格，在rslinx中，从框架比主框架的节点地址大1。从图标上进入1757-srm的属性，找到configration的auto-synchonization选项，将参数改为never.然后进入synchonization选项卡，单击disqualify secondary(取消从框架资格)，这个时候主从处理器之间就不会同步了。
升级时，先打开一个处理器框架的电源，关闭另一个框架的电源。等1757-srm显示prim后，在rslinx中可以找到这个框架中的模块。然后使用controlflash分别进行升级。升级完毕后，关闭这个处理器框架的电源，打开另一个框架的电源，也如此进行升级。
升级完毕后，进入1757-srm的属性，将从控制器设为主控制器，使用rslogix5000将程序下载到从处理器，关闭机架电源，进入从1757-srm的属性，选择becomeprimary,然后进入rslogix5000的通讯菜单，清除掉故障。完成以上升级工作后，主从控制器框架都上电，然后使用rsnetworx for controlnet对网络进行调度。
在正常工作情况下，一般哪一个框架先上电，哪一个就是主框架，另一个是从框架，主框架的1757-srm会显示prim，从框架的会显示sync。正常运行时，在srm属性中可以进行主从的切换。如果显示状态与这个不一致，表示系统同步出现问题，需要进行进行检查，刚上电时因为srm需要自检，可能要花一些时间。如果同步光纤、controlnet或者以太网出现连接问题，都有可能导致同步不正常。
在rslogix5000中进行冗余系统的编程时，只能使用一个连续性任务或几个周期性任务。尽量不要使用sint和int型的数据，另外，数据的定义最好都采用数组完成，这样可以提高同步时的效率。在打点和程序调试期间，由于经常下载程序，这个时候容易导致同步出错，最好在1757-srm中把自动同步选项设为禁用，采用手动的方式进行同步。等调试完毕后，再把这个选项打开，正式将系统投运。
4 rslinx中的冗余配置
为了保证冗余系统能够和上位机的hmi软件正常通讯，需要在rslinx中进行冗余配置。
rslinx中，首先定义两个topic，分别指向主框架和从框架的处理器，然后，在alias topic中，定义一个别名topic，指向刚才定义的两个topic，在使用时，hmi中的节点的定义只要指向别名topic就可以了，当处理器发生主从切换时，hmi仍然可以保持正常的通讯。
5 srm时间同步
1757-srm正常运行时，需要对同步过程中发生的事件按照时间顺序进行记录，1757-srm出厂时的缺省时间不是当前的时间，因此需要对srm进行时间重新设置。在设置1757-srm时间时，笔者采用编程的方式将1757-srm的时间与处理器的时间进行同步，同时，利用ab提供的时间同步工具，笔者可以将处理器的时间与上位机的时间进行同步，这样也就实现了1757-srm与上位机的时间同步。
在rslogix5000中添加程序，如图2所示:
图2 rslogix5000中添加程序
gsv中读出的时间数据写入到wct(wct定义为dint[2].)然后，由msg把数组wct的值写入到srm的时间属性。msg指令的设置如图3所示。
图3 msg指令的设置
通讯配置如图4所示。通讯配置的格式为:1，srm的槽号。
图4 配置显示
这一程序表示从处理器中读出时间，放入到wct中，然后把wct的值写入到srm中。
程序运行后，处理器和srm的时间就实现同步了。然后在上位机运行时间同步工具。
c:program filesrockwell softwarerslogix 5000 toolslogix5000 clock update tool
先添加设备，从rswho中选中要同步的处理器。在添加的处理器图标上点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择synchronize device，这样就实现了上位机与cpu的时间同步。那末也就实现了srm与上位机的时间同步。
如果controllogix的时间误差较大，但又对srm的时间要求较高，可以利用时间同步工具的常驻内存运行功能，实现实时的时间同步。在scheduled synchronizations菜单中可以添加需要进行实时时间同步的cpu，同步的时间间隔进行相应的配置后，就可以实现实时的时间同步了。
利用这个原理，通过相应的设置，可以实现同一网络中不同controllogix处理器之间的时间同步，或者不同srm之间的时间同步，也可以时间不同网络之间的时间同步。
6 处理器的故障处理
虽然在处理器发生故障时，会导致处理器的切换，但我们可以通过编程来防止可以预见的故障的产生。当处理器在运行过程中出现主要故障时，可以使用程序清除这一故障。
在rslogix5000的用户自定义类型中，定义一个名为faultdata的数据类型，内部变量的数据类型如图5所示。然后定义一个变量chi为faultdata。然后如图6所示添加控制器故障处理程序。程序如图7所示。
图5 faultdata内部变量的数据类型
图6 添加控制器故障处理程序
图7 控制区故障处理程序
通过以上程序可以很好的防止处理器主要故障的发生。一般次要故障不会引起处理器停机和冗余的切换，因此次要故障的处理程序不是很有必要。
7 结束语
自从该汽轮机发电系统投产后，本系统运行稳定可靠，没有出现因为故障导致的切换，通过上位机上开发的rsview32应用，除对工艺设备进行监视外，对plc的冗余状态也能在线监视，整套系统可以做到长期免维护运行。
井下空气质量检测预警系统,煤矿生产、事故应急检测和实时监测
为什么要开发HDMI4K视频采集卡芯片方案
苹果一直不采用屏幕指纹触控技术的原因是什么
fpga布局布线算法加速
英创信息技术SBC850单板工控机简介
Controllogix PLC冗余系统在汽轮机发电中的应用
吴憨子：蓄电池，现代能源储存系统的核心组件
2020国内工业机器人行业走势 我国市场依旧蕴藏着巨大的力量
LRA马达驱动芯片控制方法如何提升触觉反馈体验
无电阻传感解决方案的电流测量优化设计
变频器定期检查项目及注意事项
如何读懂TCXO的参数及如何选择
有关于ipv6的那些事你都知道吗
苹果侧壁触摸显示屏新专利，侧边物理按钮会被取代吗？
数字技术赋能数字经济高质量发展 国产化网络安全硬件平台加固数字安全屏障
中国PCB行业的前途怎么样
LGD 13亿美元提高产能 看好今年年液晶电视
特斯拉 Model S亮相北京新旗舰店 比亚迪获6434量电动大巴订单
树莓派无法启动的5个原因及故障排除方法
面向嵌入式视频处理平台的Linux移植