【导读】 本文主要阐述应用2套logix5550可编程序控制器实现7台套工艺设备控制的原理和结构。6年来的应用效果，充分证明了其控制器性价比高的特点。
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1 引言
logix5550美国是rockwellautomation产品logix5000系列可编程序控制器，其配置灵活、功能强大、性价比高，既能实现复杂的逻辑控制，又能完成各种顺序或定时闭环控制等功能。具有抗干扰能力强、稳定性好，能在恶劣环境下长时间、不间断的工作等特点。其次，其编程简单，维护方便，模块种类多（适合不同用途和通讯方式需要）。因此，在大型、复杂的控制或监控系统中得到了广泛应用。本文主要阐述应用2套logix5550可编程序控制器实现7台套工艺设备控制的原理和结构。6年来的应用效果，充分证明了其控制器性价比高的特点。
2 阳极组装自动化系统
阳极组装是铝电解预焙碳块生产过程中关键工序之一。阳极组装工序主要由装卸站（残极上线和阳极成品下线）、残极清理、残极压脱、磷铁压脱、钢爪清理、钢爪加热和磷铁浇铸等7个工序流程作业。阳极组装各工序之间的物料（残极、导杆或阳极成品）通过悬链输送机实现输送和流程衔接，每个工序配置不同数量的作业设备。我厂二期阳极组装线是2005年新建的，为减少投资费用、降低成本、提升资产性价比，采纳plc自动化体系设计方案。
2.1苛刻的系统工程条件
在实际阳极组装生产线上，必须能以最短中断服务时间，迅速而方便地对其控制的硬件或设备进行编程及重新进行程序设计。即要求整个控制系统具有：
（1）所有的系统组建必须能够在工厂无特殊支持的设备、硬件及环境条件下运行。系统维修必须简单易行。在系统中应设计有状态指示器及插入式模块，以便在最短停车时间使维修和故障诊断工作变得简单易行。
（2）由于工厂占用的空间耗费了一定的资金，所以控制硬件占用的空间必须比它所代替的继电器控制系统占用的空间要小。此外，与现在的继电器控制系统相比，pc系统的耗能也应较少。
（3）可编程逻辑控制器必须能够与中央数据收集处理系统进行通信，以便监视系统运行的状态和运行情况。
（4）系统将能接收来自已有的标准控制系统中的按钮及限位开关的交流信号。
（5）逻辑控制器的输出信号必须能驱动以交流运行的电动启动器及电磁阀线圈。每个输出量将设计为可启停和连续操纵具有额定电流的负载设备。
（6）控制硬件必须能以系统最小的变动及在最短的更换和停机时间内，从系统的最小配置扩展到系统的最大配置。
（7）在购买及安装费用上，pc系统应与现行使用的继电器和固态逻辑系统相比更具有竞争能力。
（8）可编程控制器的存储设备至少可被扩展到4000个存储字节或存储单元的容量。
2.2硬件平台
controllogix5550系统的结构体系是一个技术先进的控制平台，它集成了多种控制功能：顺序控制，过程控制，运动控制等。controllogix系统是模块化的，根据其内存量、控制器个数和网络类型均可通过实际应用具体选择大小与类别。柔性剪裁结构能实现在同一个机架内使用多个控制器、网络通讯及i/o模块。并在多个控制器之间分配资源和划分任务。
基于controllogix平台的logix5000系列处理器模块能为工业控制提供一种灵活、完整控制方案。controllogix系统的i/o、内存及通讯接口均为模块式，其模块底部自带插槽，所有模块通过插槽连接（即模块设计有数据传输线路），即可完成组合核系统构建。因此在实际应用中，只需根据实际设备控制需要（如设备安装位置、i/o多少、通讯网络模式等不同），可灵活、自由地进行系统组态或扩展；另外，其系统允许模块带电插拔（对模块不会造成损坏），这一特点有利于系统的连续性和稳定性工作需求，尤其是控制多台设备、工艺复杂、生产线长的系统，其突发故障处理时，即要保证其它设备继续正常运行，又要立即处理（或更换）异常的模块的情况。此外由于整个系统采用高品质的精良的硬件产品，其整个系统能忍受振动、多粉尘、电磁干扰等较差工业环境。同时具有ethernet、devicenet、cotrolnet、dh+和ramotei/o链路等多种通讯模式，方便与其它网络通讯模式、不同生产厂家plc连接和多级管理系统需要。
i/o数字量通道进行隔离。由于被控对象的功率、电压等参数的不同，为确保模块的安全，部分i/o数字量通道采取了继电器功率放大或隔离措施。为防止串入强电压烧坏i/o通道，部分接线端子采用魏德米勒浪涌吸收端子进行隔离。
2.3 开放式分布式通讯模式
controllogix数据传输总线利用producer/consumer实现高性能分布式方案。系统控制框架的实现，首先，连接的层次包括了从设备到控制器到操作员工作站上可视化数据流。其次，资产管理软件对数据的访问。plantpax资产管理解决方案通过架构进行通讯，从而支持过程设备的调试和维护，并带有故障安全和容错功能。在每个级别都带来了开放、标准化的技术。插即用的硬件、软件和第三方连接设备等特点，在过程控制应用中，正真实现了节省费用、优化资产和减少浪费目的。每个网络都说着相同的语言，通用工业协议（cip），并且共享着通讯服务的通用设置，支持透明的信息流，而这对于过程应用来说是至关重要的。开发过程架构所需的时间降低为原来的一半。编程组态时间减少了30%。另外，由于工厂通过使用光纤和无线技术来获得高速连接，维护也被简化了。操作员能够顺利完成来自不同控制区域，不同控制系统的故障维护。而且，这套解决方案投资成本更低并提供了两倍于传统dcs系统的功能。
controllogix控制系统数据传输总线利用通讯接口模块能实现controllogix与计算机、分布式处理器和分布式i/o的互连等功能。其每个站的控制程序中，又分别包涵着一个连续任务和一个周期性任务。其中连续任务下有1个主程序，主程序下有分为多个子例程，如故障状态控制、一定的生产过程控制、正常生产过程控制等子例程。
2.4 异构平台对接
基于logix5550的控制系统中，为提高系统的处理速度，是以cotrolnet通讯模式为主。但由于我厂二期组装线物料输送悬链机、残极破碎、除尘等附属装置均采用国产设备，其控制系统plc为西门子s7-300，为组建整个车间生产设备集中控制功能，了与这些设备进行信息沟通和数据共享，主机又采用了profibus通讯模式与其它系统进行信息沟通和数据共享。
2.5 人机界面
panelview1000（2711-t10c15和2711-t10c15l1）是一种性能比非常高的操作员终端器，可直接与主机网络通讯，能支持最多20多个画面，10“彩色显示屏。其面板上设有16个特殊的控制键、10个数字键和其它操作键，通过这些控制键就可完成设备所有动作控制操作，同时终端器具有密码锁定功能。其次通过软件编程，可实现设备不同状态、参数等信息显示界面，其程序是储存在memorycard上，应用中通过插入程序储存卡即可是终端投入工作。
3 系统软件构建
plantpax自动化集成架构是由logix控制平台和factorytalktm集成化生产和绩效套件所组成。对于连续控制来说，面向对象、拖放式的配置使用户能够构建复杂的过程功能。控制器通过先进过程控制策略提供了多回路的控制能力。每个控制器都拥有其自己的基于标签、实时的数据库，这个数据库是与软件应用程序集成到一起的。带有指令的面板帮助用户对各个组成部分进行创建、调整和控制。用户可以在系统运行中进行在线添加和修改。用户还能够创建他们自己的过程控制库和可视化对象，从而增强标准化、内置的功能。plantpax平台支持实时的可视化，因此生产工艺人员能够跟踪来自生产中的过程状态和其它实时信息从而做出考虑周全的决策。例如，报警和事件管理方法帮助用户有效地使用报警来对可能出现的问题进行诊断。操作员能够管理本地报警，以及那些与第三方控制设备相关的问题，并能够与当前的工业标准保持一致。对于过程自动化装置而言，系统的可用性标志着系统能够容忍某些故障从而确保工厂的连续运。plantpax高可用性的系统保证了生产运行的连续性。用户能够进行系统维护、替换、在线修改和添加使系统能够连续运转，从而帮助用户实现生产最大化。
4 logix5550应用效果
4.1 有序无缝集成工程
基于logix5550系列控制器控制下的阳极组装生产线控制系统，将阳极组装生产所有工序作业有序、无缝地的集成到一起，提升了整个生产线的稳定性、安全性及自动化程度。5年来的实际运行结果充分证明了logix5550系列plc质量的优良和性能的先进。
4.2 logix5550应用效果
综合分析、比较和评估，我厂二期阳极组装生产线总投资费用节余35%左右，整条生产线自动化程度、可靠性均显著比较高，达到提升资产性能的诸多要求。据统计，基于logix5550系列控制器实现的组装生产线效率、设备维护费用、故障停机次数均显著地低于其它产品构建的系统，实践证明，在初期建设中，正确地采纳这种优化的过程控制方案，使我厂受益巨大。
（1）采用2台logix5550系列控制器实现7台设备控制，每台设备输入、输出模块就地分散设置，大幅节约了布线费用和施工时间，简化设计和降低运行成本等益处。
（2）可视化操作终端panelviev1000，其多种模拟显示画面使设备的实时状态得到准确显示，十分方便操作人员掌握运行中的设备状态和其它信息（如异常报警），为准确、可靠地操作设备提供了保障。其次，panelviev1000为智能化控制器，其面板上设有16个特殊的控制键，通过软件编程，可实现不同界面，不同控制功能，通过按压这些控制键，可完成设备的每个动作操作和控制，省去了控制台安装控制按钮，因而避免了这方面的停机时间和次数。同时panelviev1000操作终端的智能性和先进性，使操作人员劳动强度大幅减少、劳动环境显著得到改善。
（3）生产线自动化水平高、单台设备手动操作简洁方便、报警清晰明了、故障率低、维护量小。据5年来的设备维修消耗费用统计，在相同产能、相同工艺条件下，我厂二期组装生产线维修成本较一期（为单机单控模式）减少57%以上，备件贮备数量只有五分之二，库存配件费用少60%以上。由于其生产线连续性、稳定性及可靠性大幅提高，其设备故障率显著降低，与相同生产能力的组装线比较，其每年设备维修费用减少62%以上，设备故障停机时间减少76%左右。
（4）抗噪能力强。阳极组装厂房内粉尘多（碳粉末、电解质粉尘）、干扰磁场大（磷铁熔化中频率炉电磁辐射）环境恶劣，logix5550控制器、i/o模块、通讯模块及panelviev1000终端长期在这种条件下运行，从未出现过工作异常、不稳定和器件易老化问题。
（5）基于logix5550控制器实现的控制系统，其硬件结构接线简单；通过编程实现整个作业线所有设备集中、分散等多种方式控制，同时又实现每台设备的自动、手动操作功能、动作逻辑互锁和多级保护措施，使每台设备操作、工作更加可靠、准确、安全；整台设备控制采用24vdc安全电源供电，使操作、维护人员的安全性得到更加保障。
我厂二期阳极组装生产线采用ab公司生产的logix5550可编程控制器实现的控制系统，此投运至今，运行稳定可靠，抗干扰技术的合理化应用，保证了整个生产线所有设备和通讯网络在恶劣环境中安全运行。rslogix5000程序故障诊断、在线监控和修改技术，方便了程序的维护和开发。整套系统自动化水平高、操作简洁方便、报警清晰明了、故障率低、维护量小，达到了安全控制系统的先进水平。多年应用结果，充分证明了阳极组装生产线上7设备采用2台logix5550控制器控制，其系统配置合理、工作稳定；其生产线连续性、稳定性及可靠性大幅得到提高。达到了高效、节能、可靠和安全控制目的。
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