专利名称：一种采用plc软冗余控制的氮气供应系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及氮气连续控制技术领域，特别涉及到一种采用PLC软冗余控制的氮气供应系统。
背景技术：
在现代工业的各个领域，要求拥有一种能够满足经济、环保、节能的高度自动化系统，同时具有冗余及故障安全功能的可编程控制器是针对最高等级的控制需求。但是在许多应用场合，对于工厂单元的冗余质量和控制范围并不完全必要使用一个专用的高成本冗余系统来执行，简单的软冗余机制就可将因一个错误事件导致的故障控制过程切换到一个备用系统上而继续进行。综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种采用PLC软冗余控制的氮气供应系统，以解决以上提到的问题。·
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种采用PLC软冗余控制的氮气供应系统，通过采用PLC软冗余控制系统，从而实现本实用新型的目的。本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现一种采用PLC软冗余控制的氮气供应系统，其特征在于，包括上位机、下位机、变频调速控制器、管道氮气供应子系统和液氮供应子系统；所述管道氮气供应子系统包括依次连接的增压机、进气阀、卸荷阀、排气阀、缓冲器、冷却器以及位于它们之间的连接管路，液氮供应子系统包括依次连接的汽化器、增压机、进气阀、卸荷阀、排气阀、缓冲器、冷却器以及位于它们之间的连接管路；所述上位机设置有PC，PC内装有过程监视系统；所述下位机设置有控制器，控制液氮供应子系统，并通过变频调速控制器连接控制管道氮气供应子系统。在本实用新型的一个实施例中，所述冗余包括冗余上位机、冗余电源、冗余处理器和冗余通/[目。本实用新型的有益效果在于结构简单、设计巧妙、成本低、可靠性高，连续24小时不间断、安全供应氮气，同时还能实现对本控制系统的数据采集、设备控制，完成对本套工艺流程的管理和监控。
图I为本实用新型所述氮气供应系统的管道氮气供应子系统的示意图。图2为本实用新型所述氮气供应系统的液氮供应子系统的示意图。
具体实施方式
[0013]为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式
，进一步阐述本实用新型。如图I和图2所示，本实用新型所述的一种采用PLC软冗余控制的氮气供应系统，包括上位机、变频调速控制器、管道氮气供应子系统和液氮供应子系统；所述管道氮气供应子系统包括增压机110、进气阀120、卸荷阀130、排气阀140、缓冲器150、冷却器160以及连接管路，液氮供应子系统包括汽化器210、增压机220、进气阀、卸荷阀、排气阀、缓冲器、冷却器以及连接管路；所述上位机设置有PC，PC内装有SIMATIC WINCC过程监视系统，提供远程控制的人机界面，实现对本控制系统的数据采集、设备控制，完成对本套工艺流程的管理和监控。所述下位机设置有西门子S7-300PLC控制器，控制液氮供应子系统，并通过变频调速控制器连接控制管道氮气供应子系统在本实用新型的一个实施例中，所述冗余上位机连接有主控制系统和备用控制系统，所述主控制系统和备用控制系统，包括有源机架、双冗余CPU、冗余通信模块和I/O模 块。两套氮气增压设备组成氮气增压供应的一主一备的冗余系统，因此，对于此系统的控制方式应有‘单机运行’和‘故障联控’选择。选择‘单机运行’方式，两套增压设备可以各自单机运行，没有互为备用的功能。而选择‘故障联控’方式，运行时仅有一套设备处于运行状态，另一套则处于待机运行状态，当运行的设备出现故障或其他原因停机时系统可以自动启动另一套处于待机运行状态的设备的运行。增压机的转速通过变频器调节，有‘自动’和‘手动’两种运行方式‘自动’时，增压机的转速按所设定出口压力进行PID调节；‘手动’时，增压机的转速在操作界面上设定。本实用新型设计的氮气供应控制系统可分为监控级、控制级、现场级以及通信网络，如图4所示。(I)监控级在控制系统中处于顶层由两台监控计算机(PC机)及WinCC监控软件构成。在组态软件WinCC及Microsoft SQL Server 2005数据库基础上开发的监控系统作为实时监控、数据分析和日常操作的人机界面。(2)控制级控制级是整个软冗余控制系统的核心，它包括机架、双冗余CPU、通信模块及I/o模块。其中二块总线接口模块选择M153-2，支持冗余和热插拔，用于实现CPU与ET200M的PR0FIBUS冗余连接。需注意的是与非冗余连接不同，用于冗余的ET200M必须有有源总线模板及其机架。西门子系列PLC需进行组态，然后下载到PLC中，才能实现控制功能，PLC的组态包括硬件组态和网络组态，下一节将分别介绍硬件组态及网络组态的过程。在控制级中PLC的供电电源也是双冗余设计，给电源模块供电的两路电源来源不同，一路为220V市电，一路为UPS供电。(3)现场级包括现场温度、压力、流量等传感器和电磁阀、增压机电机(变频器)等执行机构。系统通过I/o模块实现对现场信号的采集和对执行机构的控制。(4)通信网络本系统采用了两种通讯网络，即以太网和PR0FIBUS总线。监控级和控制级之间的通信、两台监控计算机之间的数据同步是通过TCP/IP以太网实现的，主CPU和备CPU之间通过基于ISO-ON-TCP协议的以太网连接进行数据同步及控制权的切换。而连接现场级I/o的ET200M从站是通过PR0FIBUS-DP与CPU主站通讯连接的。[0024]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还
会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.一种采用PLC软冗余控制的氮气供应系统，其特征在于，包括上位机、下位机、变频调速控制器、管道氮气供应子系统和液氮供应子系统；所述管道氮气供应子系统包括依次连接的增压机、进气阀、卸荷阀、排气阀、缓冲器、冷却器以及位于它们之间的连接管路，液氮供应子系统包括依次连接的汽化器、增压机、进气阀、卸荷阀、排气阀、缓冲器、冷却器以及位于它们之间的连接管路； 所述上位机设置有PC，PC内装有过程监视系统； 所述下位机设置有控制器，控制液氮供应子系统，并通过变频调速控制器连接控制管道氮气供应子系统。
2.根据权利要求I所述的一种采用PLC软冗余控制的氮气供应系统，其特征在于，所述冗余包括冗余上位机、冗余电源、冗余处理器和冗余通信。
专利摘要本实用新型公开了一种采用PLC软冗余控制的氮气供应系统，包括上位机、下位机、变频调速控制器、管道氮气供应子系统和液氮供应子系统；所述管道氮气供应子系统包括增压机、进气阀、卸荷阀、排气阀、缓冲器、冷却器以及连接管路，液氮供应子系统包括汽化器、增压机、进气阀、卸荷阀、排气阀、缓冲器、冷却器以及连接管路；所述上位机设置有CPU，通过变频调速控制器分别连接管道氮气供应子系统和液氮供应子系统内的增压机。本实用新型的有益效果在于结构简单、设计巧妙、成本低、可靠性高，连续24小时不间断、安全供应氮气，同时还能实现对本控制系统的数据采集、设备控制，完成对本套工艺流程的管理和监控。
文档编号F17D1/02GK202598125SQ20122014652
公开日2012年12月12日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者徐叶, 袁敏 申请人:上海海事大学