AC500 HA系统在沈阳造币厂生产供水中的应用

[摘 要]文章主要介绍ac500 ha系统和该系统在沈阳造币厂供水项目中的应用，以及实施中发现的一些AC500 HA系统有待改进之处。

[关键词]AC500 HA系统；冗余；ModBus；OPC

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0087-01

前言

沈阳造币厂原生产供水为水塔方式，本次改造需要将该供水系统改为变频恒压方式。因生产过程对供水要求非常严格，厂方对PLC系统提出了非常高的要求。

一、设计需求

1、PLC系统采用双机热备冗余系统。

2、处理器具有液晶显示屏，显示处理器状态。

3、处理器本体集成CS31总线及以太网卡。

4、实现主机架、电源、处理器、从站通讯接口冗余。

5、泵站内人机界面可设定参数，选择运行变频器及水泵。

6、值班办公室安装监控计算机，实现运行数据记录和控制。

二、系统配置方案

1、AC500 HA系统介绍

AC500 HA系统是ABB提出的通过AC500 PLC实现冗余的系统解决方案。其系统结构如图（1）所示。通过编程软件PS501为两个CPU复制相同的工程；通过CS31总线连接共同的I/O；通过以太网同步状态和内部数据；两个HA CPU共用OPC服务器，具有冗余切换功能（连接上位机软件）；专门的库文件用于两个CPU数据同步。

AC500 HA系统可以处理以下故障：

CPU组件故障：电源单元故障、CPU底板故障、CS31主站故障

由于硬件或软件故障导致的CPU故障

CS31总线断线或短路，或者CS31从站接口故障

2、系统配置

系统配置框图如图（2）。配置中主要硬件见表（1）。

PM583-ETH自身集成以太网接口和两个COM口，以太网接口用做冗余数据交换；COM1用做CS31总线主站接口；冗余分布式I/O模块有两个CS31总线接口，分别连接两个CPU；COM2用做ModBus主站接口，连接现场变频器。触摸屏、上位计算机与PLC通过扩展的以太网接口模块通讯；计算机中安装OPC服务器软件，组态软件通过OPC方式与PLC通讯；为提高电源可靠性，配置冗余电源。

三、项目实施

1、硬件设计

输入部分：采集变频、水泵的运行状态，频率、电流；采集水箱进水压力；水泵出口压力；水箱液位等。

输出部分：控制变频器、接触器等电气设备运行。

通讯部分增加以太网交换机用于连接以太网扩展模块、触摸屏和计算机；两台CPU的COM2并联接入ModBus总线，两台CPU均做ModBus主站。

2、程序设计

1）、ModBus通讯程序

ModBus是一种单主站的通讯方式，但在本次的系统当中两台CPU都是ModBus主站。由于ABB未对ModBus通讯做冗余处理，所以系统运行时两台主站同时工作。尽管两台CPU的运行同步，但通讯冲突仍然存在。为解决该问题在程序中增加主CPU的判断，仅使主CPU的ModBus程序执行。这样在ModBus网络上同一时刻只存在一个主站。该段程序如图（3）所示。程序中fG_HA_PRIMARY是AC500 HA系统中主CPU的标志变量，为1时表示当前CPU为主CPU，为0表示当前CPU为备CPU。经测试ModBus通讯稳定。

2）、时间同步

厂方要求水泵定时切换。为避免用水高峰时切换水泵，设计了切换时间设定功能。可以任意指定一天当中切换的时间。由于系统中PLC、触摸屏、计算机都有自己的时钟，时间显示不一致给操作者带来麻烦。因此增加了时钟同步程序。系统中PLC和触摸屏按计算机的时间进行同步。具体方式为：计算机定时将时间和同步命令发给PLC，PLC接收后执行CLOCK指令的设定功能，将计算机时间设置为PLC的时间；触摸屏定时读取PLC时间，并与之同步。

3）、上位机BOOL型变量的处理

上位机通过CoDeSys OPC Server与PLC通讯。CoDeSys OPC Server是一款OPC服务器软件。OPC是一个工业标准，它定义了一个开放接口，在客户机与服务器之间进行数据交换。CoDeSys OPC Server通过变量名访问AC500 PLC数据。而触摸屏是通过地址访问PLC数据的。因此在系统中对触摸屏和上位机都访问的数据采用对地址定义变量名的方式进行编程。在实际测试中发现ABB CoDeSys OPC Server对带有地址的BOOL型变量无法正常写入PLC。经ABB技术支持实验测试，确实存在该漏洞。为使系统正常运行，上位机将BOOL型变量整和为BYTE型变量，并按位操作。该方式运行平稳。

篇幅有限其他程序部分不做介绍。

四、结束语

该系统已在现场平稳运行半年多时间。通过本次对AC500 HA系统的应用，验证了AC500 HA系统整体的可行性和稳定性；也发现了AC500 HA系统的一些不足。期待ABB会在将来对AC500 HA系统做进一步的完善和升级。同时也要感谢ABB技术支持在项目实施期间提供的咨询服务。

由于时间和精力所限，文章内容不当之处在所难免。望各位读者老师指正。

参考文献

ABB Group 《AC500 HA高可靠性冗余系统解决方案》.

北京ABB电气传动系统有限公司 《AC500高可靠性冗余系统操作指导》.

北京ABB电气传动系统有限公司 《OPC通讯操作指导》.