基于总线控制方式的电潜泵地面控制系统优化研究

引言

在工业自动化行业,越来越多的总线通信方式应用其中,例如Modbus/Profibus、TCP/IP等。总线通信方式具有成本低、数据传输量大、应用简单等优点,各厂家的仪器仪表中均配置了不同协议的通信卡件,只要是同一通信协议的设备均可实现便捷的互通互联。

总线通信也有一定的弊端,例如抗干扰能力差,没有硬线开关量或者模拟量稳定,尤其是在强电电气应用场合,通信干扰会对系统网络造成影响,因此总线和硬线的结合使用能够很好地解决这种应用问题。本文就针对这一问题的优化进行探讨。

1问题及改进方法

中海油平台上电潜泵地面控制系统目前广泛应用的就是单一的基于Profibus网络的总线通信模式,变频器的启停、调频、数据传输都是通过一条总线与上位机完成的。

网络通信方式如图1所示。

整个系统对总线通信质量要求比较高,包括硬件连接、环境干扰等因素,一个网络节点的故障往往会引起大范围设备停机,对现场生产管理带来很大的影响。尤其是后期由于生产需要,还需陆续增加变频设备,这就需要人为去切断网络通信,容易导致正在运行的变频器命令字丢失或者接收到错误的命令字,可能会引发大面积的设备停机。通过在上位机扩展DO卡件[3],利用抗干扰能力强的开关量来控制变频器的启停操作,增强系统的稳定性,可以很好地解决意外停机的问题。

扩展DO卡件后的网络通信图如图2所示。

对于现场来说,旧系统进行网络改造的成本比较低,中央控制柜PLC300控制器增加一个32路继电器输出的DO卡件,每台变频器敷设一条1P通信电缆,这样就可以大大提高系统运行的稳定性了,不再会出现大面积意外停机现象。

对改造前和改造后的控制系统网络性能进行了对比,结果如表1所示。

2系统参数及程序修改

电潜泵地面控制系统优化改造前的变频器命令通道和频率给定通道都是总线控制模式,改造后的命令通道修改为端子启动模式,频率给定通道依然为总线控制模式,同时总线还可以继续传输其他数据,例如变频器输出电压、输出电流、输出频率、模块温度等数据。

上位机程序修改也比较简单,将程序中的启停命令字改为DO卡件的对应硬点地址即可。

3结语

通过此项技术优化,变频器的启停采用独立的硬线通信方式控制,运行不再受总线通信网络的影响,大大提高了变频器运行的稳定性,而且改造成本较低,在平台进行停电检修期间即可进行改造。优化后的系统既保留了原来总线多数据传输的优点,又提高了系统的稳定性,减少了因意外停机带来的经济损失。