配水池計量監(jiān)控系統(tǒng)升級

彭海

摘要：為了減低復雜環(huán)境下模擬信號誤差大，升級現(xiàn)場流量計輸出為MODBUS RTU數字信號，通過數字信號傳輸減少流量計數值波動和誤差。應用現(xiàn)在通用的升級方案監(jiān)控系統(tǒng)升級為GE PACSystem 3i，為了減少成本和維護方便采用了工業(yè)級光隔Octopus3000將現(xiàn)場多路數字信號接進PLC系統(tǒng)。

關鍵詞：MODBUS；GE PACSystem 3i

錦西石化為了保證南山配水池控制中心采集用水流量數據的高準確性，擬將各個水管線電磁流量計升級為數字傳輸模式，極大降低4～20mA流量數據傳輸模式帶來的誤差，數據傳輸協(xié)議為MODBUS RTU。同時考慮到原GE 9030 PLC計量系統(tǒng)已運行近5年，為保證后續(xù)的系統(tǒng)維護工作順利進行和升級擴容的方便性，將原系列9030 PLC升級為GERX 3I系統(tǒng)，這樣也能保證原系統(tǒng)部分模擬量模塊的續(xù)用。為此需要對原配水池PLC計量系統(tǒng)進行改造升級。

系統(tǒng)由GE 9030PLC升級為GERX 3I系統(tǒng)。包括CPU、底板、電源、串行通信模塊等部分更新，續(xù)用9030系列AI輸入模塊。系統(tǒng)仍保持上位工控機監(jiān)控+PAC系統(tǒng)模式。為克服現(xiàn)場星型電纜敷設難以滿足串行總線布線及接地要求，特選工業(yè)級光隔RS485總線分割集中器設備，它具有更高的設備參數容限和強大的保護功能，可完美解決現(xiàn)場布線問題。

系統(tǒng)配置上，可編程自動化控制器PACSystems RX3i

1 CPU：滿足應用要求， IC695CPU315。占用2個背板插槽

布爾執(zhí)行速度（ms/k）：0.07

用戶邏輯內存：20 Mbytes

實時時鐘：支持

I/O離散點：32K

I/O模擬點：32K

內存存儲類型：SRAM 閃存存儲器

處理器速度：1 GHz

使用的內部電源：1250mA @ 3.3VDC，1000mA @ 5VDC

2 背板：IC695CHS012：通用控制器和I/O底板

背板支持：支持PCI和高速串行，支持模塊熱交換

背板槽數量：12

使用的內部電源：600mA @ 3.3VDC，240mA @ 5VDC

3 通用底板電源：IC695PSA040。占用2個背板插槽

120/240 VAC、125VDC（同一底板僅此一個電源，不支持冗余）

僅限于通用背板使用PCI總線

輸出：總功率40W。

3.3 VDC時最大30W；

5 VDC時最大40W；

24 VDC時40W。

4 協(xié)處理器和串行通信模塊：IC695CM002

兩個隔離串行端口模塊，僅限用于通用背板使用PCI總線，占用1個背板插槽。

支持的協(xié)議：串行讀/寫；主/從MODBUS；主/從DNP3.0；從CCM

程序存儲：閃存

通信端口：2個隔離RS232或RS485/422

網絡數據率：可選波特率：1200、2400、4800、9600、19.2K、38.4K、57.6K、115.2K。

使用的內部電源：最大0.7A @ 3.3VDC，最大0.115A @ 5VDC

5 以太網接口模塊：IC695ETM001

雙RJ45口，10/100Mbit，內置交換機，僅限于通用背板使用PCI總線，占用1個背板插槽。

支持的協(xié)議：SRT、EGD、通道（客戶端與服務器）、MODBUS TCP（客戶端與服務器）。

使用的內部電源：840mA @ 3.3VDC，614mA @ 5VDC。串行通信模塊及光隔RS485總線分割集中器設備多一套備份。其他設備I/O端口和端子排留有20%的余量。所有原4線制4～20mA儀表的電纜擬被用為MODBUS RTU協(xié)議傳輸電纜，由于此電纜不是標準的RS485通信電纜，屬代用方式，實際傳輸距離會降低；不知電纜地埋路由，只能地面估算電纜長度，恐有低估誤差；各現(xiàn)場儀表電纜的星型布局接入PLC機柜，既不能滿足MODBUS RTU協(xié)議的總線布線要求，也不能滿足GE RX3i系統(tǒng)串行通信的電纜接地新規(guī)。通過使用專用設備，完善的解決了此問題。

配水池控制室內設置1臺工作站，配置1臺22"彩色液晶顯示器。工作站上顯示全部工況及工藝流程，包括配水池液位、瞬時流量、累積流量等實時及歷史數據、趨勢曲線顯示、動態(tài)實時畫面、生產報表、設備狀態(tài)在線診斷、報警提示、安全登錄、參數設置、操作日志等；保留原系統(tǒng)在生產過程中所要求的所有功能和操作習慣。所有數據由PAC系統(tǒng)負責采集，通過工業(yè)級通訊網絡傳遞到工作站。

工作站計算機同時作為OPC服務器，以OPC服務器的方式供甲方企業(yè)網中的數據服務器調用。提供PAC系統(tǒng)中所有的采集數據，并可以直接使用。

Octopus3000 是一款高性能的工業(yè)級光隔RS485/422 總線分割集中器。Octopus3000采用獨特的等位分差隔離技術和高效的總線分割集中技術能有效解決工程布線中常見的地電位差異、阻抗匹配及雷擊問題?？梢暂p易改善RS485/RS422 總線結構，分割網段，提高通信可靠性。當雷擊或者設備故障產生時，出現(xiàn)問題的網段將被隔離，以確保其他網段的正常工作。

ModBus RTU協(xié)議在工業(yè)控制系統(tǒng)中已經應用十分廣泛，公司其它罐區(qū)控制系統(tǒng)也有應用，使用情況良好。經過這次升級改造后配水池計量監(jiān)控系統(tǒng)采集數據更準確，PLC系統(tǒng)可擴展性更強。