一種採用plc軟冗餘控制的氮氣供應系統的製作方法
2023-06-20 04:35:21 1
專利名稱：一種採用plc軟冗餘控制的氮氣供應系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及氮氣連續控制技術領域，特別涉及到一種採用PLC軟冗餘控制的氮氣供應系統。
背景技術：
在現代工業的各個領域，要求擁有一種能夠滿足經濟、環保、節能的高度自動化系統，同時具有冗餘及故障安全功能的可編程控制器是針對最高等級的控制需求。但是在許多應用場合，對於工廠單元的冗餘質量和控制範圍並不完全必要使用一個專用的高成本冗餘系統來執行，簡單的軟冗餘機制就可將因一個錯誤事件導致的故障控制過程切換到一個備用系統上而繼續進行。綜上所述，針對現有技術的缺陷，特別需要一種採用PLC軟冗餘控制的氮氣供應系統，以解決以上提到的問題。·
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種採用PLC軟冗餘控制的氮氣供應系統，通過採用PLC軟冗餘控制系統，從而實現本實用新型的目的。本實用新型所解決的技術問題可以採用以下技術方案來實現一種採用PLC軟冗餘控制的氮氣供應系統，其特徵在於，包括上位機、下位機、變頻調速控制器、管道氮氣供應子系統和液氮供應子系統；所述管道氮氣供應子系統包括依次連接的增壓機、進氣閥、卸荷閥、排氣閥、緩衝器、冷卻器以及位於它們之間的連接管路，液氮供應子系統包括依次連接的汽化器、增壓機、進氣閥、卸荷閥、排氣閥、緩衝器、冷卻器以及位於它們之間的連接管路；所述上位機設置有PC，PC內裝有過程監視系統；所述下位機設置有控制器，控制液氮供應子系統，並通過變頻調速控制器連接控制管道氮氣供應子系統。在本實用新型的一個實施例中，所述冗餘包括冗餘上位機、冗餘電源、冗餘處理器和冗餘通/[目。本實用新型的有益效果在於結構簡單、設計巧妙、成本低、可靠性高，連續24小時不間斷、安全供應氮氣，同時還能實現對本控制系統的數據採集、設備控制，完成對本套工藝流程的管理和監控。
圖I為本實用新型所述氮氣供應系統的管道氮氣供應子系統的示意圖。圖2為本實用新型所述氮氣供應系統的液氮供應子系統的示意圖。
具體實施方式
[0013]為使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施方式
，進一步闡述本實用新型。如圖I和圖2所示，本實用新型所述的一種採用PLC軟冗餘控制的氮氣供應系統，包括上位機、變頻調速控制器、管道氮氣供應子系統和液氮供應子系統；所述管道氮氣供應子系統包括增壓機110、進氣閥120、卸荷閥130、排氣閥140、緩衝器150、冷卻器160以及連接管路，液氮供應子系統包括汽化器210、增壓機220、進氣閥、卸荷閥、排氣閥、緩衝器、冷卻器以及連接管路；所述上位機設置有PC，PC內裝有SIMATIC WINCC過程監視系統，提供遠程控制的人機界面，實現對本控制系統的數據採集、設備控制，完成對本套工藝流程的管理和監控。所述下位機設置有西門子S7-300PLC控制器，控制液氮供應子系統，並通過變頻調速控制器連接控制管道氮氣供應子系統在本實用新型的一個實施例中，所述冗餘上位機連接有主控制系統和備用控制系統，所述主控制系統和備用控制系統，包括有源機架、雙冗餘CPU、冗餘通信模塊和I/O模 塊。兩套氮氣增壓設備組成氮氣增壓供應的一主一備的冗餘系統，因此，對於此系統的控制方式應有『單機運行』和『故障聯控』選擇。選擇『單機運行』方式，兩套增壓設備可以各自單機運行，沒有互為備用的功能。而選擇『故障聯控』方式，運行時僅有一套設備處於運行狀態，另一套則處於待機運行狀態，當運行的設備出現故障或其他原因停機時系統可以自動啟動另一套處於待機運行狀態的設備的運行。增壓機的轉速通過變頻器調節，有『自動』和『手動』兩種運行方式『自動』時，增壓機的轉速按所設定出口壓力進行PID調節；『手動』時，增壓機的轉速在操作界面上設定。本實用新型設計的氮氣供應控制系統可分為監控級、控制級、現場級以及通信網絡，如圖4所示。(I)監控級在控制系統中處於頂層由兩臺監控計算機(PC機)及WinCC監控軟體構成。在組態軟體WinCC及Microsoft SQL Server 2005資料庫基礎上開發的監控系統作為實時監控、數據分析和日常操作的人機界面。(2)控制級控制級是整個軟冗餘控制系統的核心，它包括機架、雙冗餘CPU、通信模塊及I/o模塊。其中二塊總線接口模塊選擇M153-2，支持冗餘和熱插拔，用於實現CPU與ET200M的PR0FIBUS冗餘連接。需注意的是與非冗餘連接不同，用於冗餘的ET200M必須有有源總線模板及其機架。西門子系列PLC需進行組態，然後下載到PLC中，才能實現控制功能，PLC的組態包括硬體組態和網絡組態，下一節將分別介紹硬體組態及網絡組態的過程。在控制級中PLC的供電電源也是雙冗餘設計，給電源模塊供電的兩路電源來源不同，一路為220V市電，一路為UPS供電。(3)現場級包括現場溫度、壓力、流量等傳感器和電磁閥、增壓機電機(變頻器)等執行機構。系統通過I/o模塊實現對現場信號的採集和對執行機構的控制。(4)通信網絡本系統採用了兩種通訊網絡，即乙太網和PR0FIBUS總線。監控級和控制級之間的通信、兩臺監控計算機之間的數據同步是通過TCP/IP乙太網實現的，主CPU和備CPU之間通過基於ISO-ON-TCP協議的乙太網連接進行數據同步及控制權的切換。而連接現場級I/o的ET200M從站是通過PR0FIBUS-DP與CPU主站通訊連接的。[0024]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還
會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求1.一種採用PLC軟冗餘控制的氮氣供應系統，其特徵在於，包括上位機、下位機、變頻調速控制器、管道氮氣供應子系統和液氮供應子系統；所述管道氮氣供應子系統包括依次連接的增壓機、進氣閥、卸荷閥、排氣閥、緩衝器、冷卻器以及位於它們之間的連接管路，液氮供應子系統包括依次連接的汽化器、增壓機、進氣閥、卸荷閥、排氣閥、緩衝器、冷卻器以及位於它們之間的連接管路； 所述上位機設置有PC，PC內裝有過程監視系統； 所述下位機設置有控制器，控制液氮供應子系統，並通過變頻調速控制器連接控制管道氮氣供應子系統。
2.根據權利要求I所述的一種採用PLC軟冗餘控制的氮氣供應系統，其特徵在於，所述冗餘包括冗餘上位機、冗餘電源、冗餘處理器和冗餘通信。
專利摘要本實用新型公開了一種採用PLC軟冗餘控制的氮氣供應系統，包括上位機、下位機、變頻調速控制器、管道氮氣供應子系統和液氮供應子系統；所述管道氮氣供應子系統包括增壓機、進氣閥、卸荷閥、排氣閥、緩衝器、冷卻器以及連接管路，液氮供應子系統包括汽化器、增壓機、進氣閥、卸荷閥、排氣閥、緩衝器、冷卻器以及連接管路；所述上位機設置有CPU，通過變頻調速控制器分別連接管道氮氣供應子系統和液氮供應子系統內的增壓機。本實用新型的有益效果在於結構簡單、設計巧妙、成本低、可靠性高，連續24小時不間斷、安全供應氮氣，同時還能實現對本控制系統的數據採集、設備控制，完成對本套工藝流程的管理和監控。
文檔編號F17D1/02GK202598125SQ20122014652
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月9日 優先權日2012年4月9日
發明者徐葉, 袁敏 申請人:上海海事大學