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1 、概述
　　大慶油田天然氣紅壓深冷裝置是天然氣分公司最大的氣處理裝置，每天處理天然氣量達到90萬方，生產輕烴200余噸。根據天然氣深冷分離裝置自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設計要求，由于相關的PLC設備分布廣泛，監(jiān)控功能要求自動化程度高，而且有關的信息要迅速獲取及處理，并要易于管理。因此自動控制系統(tǒng)以OPTO 22公司SNAP I/O系統(tǒng)作為骨干框架，結合其極其先進易用的應用開發(fā)組態(tài)軟件包Factory Floor Suit 4.0c，在32位的WINDOWS操作系統(tǒng)平臺上，開發(fā)出既能很簡便完成系統(tǒng)各種監(jiān)控功能，又具有使用靈活的人機界面的天然氣深冷分離裝置自動化監(jiān)控系統(tǒng)應用軟件，監(jiān)控裝置區(qū)各工藝點的溫度、壓力、差壓、調節(jié)閥、電磁閥等。裝置內壓縮機、膨脹機、丙烷制冷機、ESD緊急停車系統(tǒng)等與OPTO22 SNAP I/O系統(tǒng)通過通訊進行數據交換，由于機組自帶的PLC系統(tǒng)出自多個廠家，通訊標準不同，技術難度較大。

　　我們通過不斷摸索、實踐，在較短時間內，順利完成了多個系統(tǒng)間的通信問題，使系統(tǒng)具有可靠性高、兼容性強、操作簡便等優(yōu)點，并且為項目節(jié)省了投資。

2、通訊系統(tǒng)的要求
　　1) 具備實時數據傳輸通訊功能，利用OPTO22 產品的強大的通訊優(yōu)勢，將生產數據實時傳輸到OPTO22 SNAP I/O系統(tǒng)。
　　2) 完善的安全監(jiān)控功能。OPTO22 SNAP I/O系統(tǒng)接收到機組通訊傳出的報警信號，能夠及時記錄并執(zhí)行相應現場控制流程。
　　3) 支持多通訊協議；
　　4) 良好的中文人機界面；
　　5) 采用工業(yè)組態(tài)軟件實現，便于維護、擴充和升級；

3、技術實現
　　紅壓深冷裝置項目由壓縮機控制子系統(tǒng)、膨脹機控制子系統(tǒng)、丙烷機控制子系統(tǒng)、ESD緊急停車子系統(tǒng)和OPTO 22公司OPTO22 SNAP I/O控制系統(tǒng)(ME系統(tǒng))五部分組成。其中前四個系統(tǒng)只是進行局部的單體控制，與OPTO22 SNAP I/O控制系統(tǒng)之間通過網絡通訊實現數據交換。OPTO22 SNAP I/O系統(tǒng)(ME系統(tǒng))在整個系統(tǒng)中處于全局控制和監(jiān)視的至關重要的地位。

　　在本項目中我們使用OPTO22 SNAP I/O控制系統(tǒng)的OPTO22 SNAP LCM4做為主控制器，該控制器CPU采用32位Motorola 68EC030 處理器，4MB內存帶電池后備，2MB快閃可讀寫內存，四個串行接口，一個固定的RS-485，三個可分別獨立設定為RS-232/485。我們利用控制器自帶的串行接口進行編程實現。

　　在現場應用中，首先我們分析ESD系統(tǒng)。ESD緊急停車系統(tǒng)是紅壓深冷裝置安全保證的基礎，它采用SIEMENS S7-400 可編程序控制器實現，自身設計成主站工作，無上位機顯示設備，監(jiān)視完全在OPTO22 SNAP I/O中實現。OPTO22 SNAP I/O控制系統(tǒng)中的LCM4控制器的COM0---COM3 通訊端口可以根據需要設置成232或485方式，根據現場的多次通訊實驗，通訊采用標準MODBUS 方式實現不了。主要原因是ESD 系統(tǒng)采用的是主站方式，若改為從站通訊方式需更換所有 ESD軟、硬件。費用太高，實現不可能。經過對ESD PLC的進一步分析,我們決定采用自由口通訊方式，把SIEMENS S7-400 通訊端口用485接線方式連接到與其標準兼容的LCM4控制器的COM3上。通過編制數據交換程序，設定起始碼、奇偶效驗、每個數組的位數、傳輸波特率等。調試過程中，DCS接收到了ESD發(fā)送的數據，但穩(wěn)定性差,在線（ONLINE）程序中看到有時出現空棧錯誤，程序運行至通訊時邏輯不正常，經過反復分析及多次試驗，在程序中加了數據同步處理，至此，與ESD通訊完全正常，實現了DCS與緊急停車系統(tǒng)的通訊。

　　在與壓縮機系統(tǒng)PLC通訊時，壓縮機系統(tǒng)采用GE公司的90-70，我們采用MODBUS RTU方式，編制相應程序，在程序編制完成后，通過下裝、運行，不斷調試，最終順利的進行了連接。

　　在實現上述兩個機組通訊實現的基礎上，利用積累的經驗，根據機組各自的特點，實現了DCS與全部機組的通訊。

4、系統(tǒng)結構及配置方案
　　在本系統(tǒng)中，采用OPTO 22的先進且成熟可靠的OPTO22 SNAP I/O系統(tǒng)，這是一個應用串行通訊多次重發(fā)技術的三層分布式網絡。本系統(tǒng)由自控中心的監(jiān)控主機PC和四臺OPTO 22的主控制器OPTO22 SNAP-LCM4以及7個可分布安裝放置的前端智能I/O單元B3000組成，有關的系統(tǒng)結構示意圖，請參閱以下的圖示。　

　　在如圖所示的三層網絡結構中，最上一層是由PC組成，使用ETHERNET網絡連接，作為監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面，動態(tài)顯示各種設備運轉的實時狀態(tài)，顯示和記錄設備的異常和故障報警，設定設備的自動運行時間及條件，操作者可切換系統(tǒng)設備按自動或手動的方式運行。另外如用戶有所要求，可把監(jiān)控主機設立為Web Sever，所有的監(jiān)控圖畫轉換為Web Page，用戶可在局域網和互聯網上，使用標準的網頁瀏覽器Internet Explorer，對系統(tǒng)實行監(jiān)視甚至進行操作控制。

　　第二層由四臺OPTO 22控制器OPTO22 SNAP-LCM4組成，各控制器與監(jiān)控主機之間采用以太網通訊方式，組成監(jiān)控網絡（C-Net）。其中兩臺控制器與現場I/O相聯，另外每臺控制器與現場PLC相聯。

　　第三層是由多臺PLC及7個I/O智能單元B3000組成。I/O單元之間及相關控制器之間由RS-485,組成I/O網絡(I/O-NET)，I/O單元的距離是1000m，加通訊重發(fā)器可延長分布距離。這樣就可以把I/O單元和I/O模塊分散安置在各相關設備附近，使連接的信號線減到最少，大大減少信號傳輸過程中受到干擾的機會。I/O單元直接獲取設備的工作狀態(tài)和報警信號，設備的檢測信號數值，同時可自動或手動控制設備的運轉，對有關的PID運算控制回路，進行本地的運算和調節(jié)，大大加強了系統(tǒng)的實時控制及快捷反應能力。

結束語
　　通過實踐證明OPTO22 OPTO22 SNAP I/O 系統(tǒng)與多機組PLC間通訊是穩(wěn)定的和便捷的，實時性好，可靠性也高。體現了OPTO22 OPTO22 SNAP I/O 系統(tǒng)靈活、多變、通訊功能強大的特點。