3  控制系统的主要功能

3.1  热备PLC功能

    为了满足垃圾焚烧对控制系统的可靠性要求，中控室PLC系统采用主从热备控制方式。热备PLC系统由两个配置相同的框架组成，每个框架内安装一个1747-L542 CPU处理器模块、若干个1747-BSN热备扫描器模块。每个框架最多安装8个热备扫描器模块，一对主从热备扫描模块最多可接32个远程I/O适配器模块，CPU框架内不安装I/O模块。热备切换时间小于50ms，SLC 500 CPU上的DH+接口可作为编程口使用。

    热备PLC系统的工作原理和实现方法：上海生活垃圾焚烧厂飞灰输送控制系统安装一对主从热备扫描器模块，由两块热备的远程I/O扫描器模块完成主从处理器同步、校验、判断、切换工作，热备PLC分为主从控制两种方式。主从处理器的程序完全一致。

    正常情况下，主机处于工作状态，不断的向从机备份数据，从机处于监视状态，不断的从主机读取数据。如果主机发生故障，其控制方式切换到从控制方式，处于监视状态，同时给出一个信号，从机在很短的时间内由从控制方式切换到主控制方式，替代主机处于工作状态，进行监控。这样，即使发生了故障，系统也能正常工作。

3.2   Modbus通讯功能

(1)  Modbus通讯概述

    在通讯系统中，DCS作为Modbus主站；4601-RIO-MCM为Modbus通讯模块，作为Modbus子站，位于远程I/O网络的机架3、组4，共占用1/2机架。

(2)  Modbus通讯实现方法

①  建立超级终端连接

    在超级终端中新建一个连接，输入连接名字ProLinx后确定。

选择COM1与计算机进行通讯，确定后，出现属性对话框。选择：每秒位数57 600、８位数据位、无校验、１位停止位、数据流控制为Xon/Xoff。

②  配置文件的下载

    打开已经建立好的连接，按住“L”键，4601-RIO-MCM上电，出现对话框。然后，通过“浏览” 按钮，选择已经编辑好的配置文件。选择好配置文件后，按“发送” 按钮，即可进行配置文件的下载传送。传送完成后，一定要对4601-RIO-MCM进行一次下电操作，然后再上电，配置文件的下载操作就完成了。

③  配置文件的上载

    打开已经建立好的连接， 4601-RIO-MCM上电，按“？”键，可以进行配置文件的上传操作、运行过程中的数据监视操作等。按“S”键，从4601-RIO-MCM传送配置文件到计算机中。然后，通过“浏览”按钮，选择需要接收配置文件所存放的目录。选择好接收配置文件所存放的目录后，按“接收”按钮，即可进行配置文件的上载传送。

④  4601-RIO-MCM配置文件的编辑（略）

⑤  子站SLC 5/04的通讯程序实现

    读/写数据：有两种方式可以实现数据交换，少量的数据可以通过直接I/O的方式进行读写；大量的数据可以通过块传送的方式，实现主站与子站之间的数据交换。

3.3  烟气净化线10/烟气净化线20/烟气净化线30的功能

    每条烟气净化线包括袋式除尘器和喷雾反应器，每台袋式除尘器有6个隔仓，分2排布置。

    来自袋式除尘器的灰渣，通过控制旋转输灰阀电机、灰斗下链式输送机和插板阀，把灰渣输送到相应的输灰线（01/02）上。

    来自喷雾反应器的灰渣，通过破碎装置，对灰渣进一步粉碎，经旋转输灰阀排至三通换向阀，把灰渣输送到相应的输灰线（01/02）上。

3.4  输灰线01/输灰线02的功能

    灰渣进入输灰线，通过链式输送机把灰渣输送到斗式提升机，再经双向螺旋输送机，把灰渣输送到灰渣储仓01或灰渣储仓02，暂时储存起来，等待处理。

    两条输灰线可以同时运行，并且每一功能组都可以被分配到01或02 两线路之一，或者当一个或多个功能组无须运行时，也可以不分配。正常情况下，两条输灰线一用一备。

3.5  灰渣储存及处理系统的功能

    灰渣进入储仓01或灰渣储仓02后，由仓底螺旋输送机，把灰渣卸到储仓下双向螺旋输送机上，由操作员选择灰渣送到卡车站或大口袋站，如果选择卡车站，则通过卡车站螺旋喂料机及加湿系统，对灰渣进行加湿处理，然后由卡车把灰渣运走；如果需要装袋，由控制系统发出允许装袋信号，灰渣由大口袋站装袋。

3.6  电伴热系统的功能

    为了保证对灰渣顺利地进行输送和处理，对相关的设备进行伴热，电伴热由现场控制箱进行温度设定和控制，低温报警信号通过远程I/O送入本系统，并经本系统通过通讯送入DCS。

4  PLC软件工程思想

4.1  面向对象程序设计思想与结构化程序设计思想的结合

    PLC应用软件的设计是一项十分复杂的工作，它要求设计人员既要有PLC、计算机程序设计的基础，又要有自动控制的技术，还要有一定的现场经验。

    面向对象的程序设计思想：首先，设计人员必须深入现场，了解并熟悉被控对象的控制要求，将被控对象分为若干类，对每一类对象明确PLC控制系统必须具备的功能，为应用软件的编制提出明确的要求和技术指标，并形成软件需求分说明书。

    结构化程序设计思想：在面向对象设计的基础上进行总体设计，将整个软件根据功能要求分成若干相对独立的部分，分析它们之间在逻辑上、时间上的相互关系，使设计出的软件在总体上结构清晰、简洁、流程合理，保证后继的各个开发阶段及其软件设计规格说明书的完全性和一致性。然后，在软件规格说明书的基础上，选择适当的编程语言，进行程序设计。所以PLC软件工程的设计通常要涉及以下几个方面的内容：PLC软件功能的分析与设计、I/O信号及数据结构分析与设计、程序结构分析与设计、软件设计规格说明书、用编程语言及PLC指令进行程序设计、软件仿真测试与现场测试、程序使用说明书编制。

4.2  PLC应用程序的设计标准

    程序设计标准是PLC应用软件设计过程中所有程序设计员共同遵守的统一规定。如果每个设计人员各行其事，都按自己的思维方式和处理问题的做法去做，没有统一的标准，必将造成极大的混乱。

    再者，对于一个较大的工程，现场调试人员往往不是程序设计者本人，如果没有一个统一的程序设计工作的规定和标准，那么在调试中出现问题，也难于分析和处理。

    由此可见，对于一个较复杂的应用系统，程序设计标准的制定是必不可少的。程序设计标准中一般只规定一些具有公共性的和能够统一的基本结构，而不是对程序细节和具体问题的处理方法作严格的限制。在本工程项目中，制定了以下PLC程序设计方面的标准：程序结构标准、内存分配标准、顺序控制标准、公共逻辑标准、标准模块、通信标准、注释标准、文件标准。

5  结语

    本系统自正式投产已安全稳定地运行至今，运行结果表明，基于热备PLC的系统及Modbus通讯网络能充分满足上海江桥生活垃圾焚烧厂对灰渣处理自动化控制系统的要求，在灰渣的输送、排放及装载管理等方面起到了至关重要的作用。