介紹
在雀巢冰淇淋上海工廠（福樂食品），氨制冷系統(tǒng)是核心的生產(chǎn)系統(tǒng)，包括5臺壓縮機(jī)組、2臺氨泵、2套蒸發(fā)式冷凝器等設(shè)備，向全廠的工藝線、冷庫、空調(diào)等設(shè)施提供-12oC和-45oC的冷源。原系統(tǒng)全部采用施耐德電氣的老一代的配電、PLC、HMI、軟啟動器、低壓電器等產(chǎn)品，已經(jīng)運(yùn)行了10多年，逐漸面臨一些產(chǎn)品升級換代問題和系統(tǒng)功能擴(kuò)充的需要。經(jīng)過比較，雀巢選擇了施耐德電氣中國提供的改造方案，并作為總包承擔(dān)了工程實(shí)施，項(xiàng)目于2006年初全部完成。
應(yīng)用
該氨制冷系統(tǒng)的原有的控制系統(tǒng)包括1套7系列PLC（TSX47420）、1個文本屏（XBT-A）、2個繼電器柜和一些MCC柜。原控制系統(tǒng)提供有一個簡單的工藝顯示馬賽克屏。PLC提供主要設(shè)備和冷源用戶的控制功能，包括對壓縮機(jī)、蒸發(fā)式冷凝器、氨泵、經(jīng)濟(jì)器、高壓儲液罐、中冷、低壓循環(huán)桶、工藝水機(jī)組、空調(diào)水機(jī)組、地?zé)嵯到y(tǒng)、冷庫、速凍隧道、后冷等設(shè)備的監(jiān)控。MCC柜控制2臺高壓側(cè)壓縮機(jī)、2臺低壓側(cè)壓縮機(jī)、1臺備用壓縮機(jī)、各類泵和風(fēng)機(jī)。通過文本屏，操作人員可以監(jiān)測、確認(rèn)報(bào)警，并可修改相關(guān)工藝參數(shù)。
目標(biāo)
對于原控制系統(tǒng)的性能和功能，客戶比較認(rèn)可。因此首要的任務(wù)是，在不帶來潛在風(fēng)險(xiǎn)的前提下，升級原有的PLC和HMI。改造后的制冷系統(tǒng)需要保持原有功能的可靠性。同時，新的控制系統(tǒng)需要采用新一代的通用的自動化產(chǎn)品。
根據(jù)制冷工藝要求，用戶需要增加一些新的功能，改進(jìn)系統(tǒng)靈活性，并改變相關(guān)操作模式。工藝人員希望在每個冷庫中增加空氣調(diào)節(jié)單元，調(diào)整原系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備的互鎖條件。維修人員希望能夠追蹤報(bào)警、操作歷史。操作人員更愿意工作在中央控制室而不是現(xiàn)場。所以，需要增加新的中央監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）和遠(yuǎn)程操作功能，并在新的PLC程序中修改和增加一些功能。
解決方案
在新的控制系統(tǒng)中，將采用施耐德公司的新一代Modicon Premium PLC替換原有的7系列PLC。為了節(jié)省成本，PLC柜及柜內(nèi)的相關(guān)低壓電器基本保持不變?？紤]到模塊尺寸和備用IO通道，將采用4個8槽可擴(kuò)展PLC機(jī)架，選擇相應(yīng)的IO模塊替換原有的模塊。通過配置地址映射，原來的PL7-3程序可以通過PL7 Pro軟件中的程序轉(zhuǎn)換器自動升級為PL7 Pro程序，程序中所有的變量符號和注釋可以保留。
采用施耐德公司的Magelis XBTG觸摸屏替換舊的文本屏，實(shí)現(xiàn)彩色顯示和觸摸操作能力。新的觸摸屏將通過安裝板放置在原文本屏所在的柜門位置。觸摸屏與PLC之間采用Unitelway通訊協(xié)議?；谂f的文本屏的程序和功能，將開發(fā)新的觸摸屏的程序，包括報(bào)警處理、工藝數(shù)據(jù)顯示、現(xiàn)地模式下的參數(shù)設(shè)置等。
采用組態(tài)軟件開發(fā)中央監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)過程監(jiān)視、報(bào)警處理、參數(shù)設(shè)置、歷史管理和遠(yuǎn)程操作等功能。PLC和計(jì)算機(jī)都連接到100Mbps以太網(wǎng)交換機(jī)上，通過開放的Modbus TCP/IP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)SCADA軟件與Premium PLC的實(shí)時通訊。
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在中央控制室增加一個控制箱，通過PLC柜內(nèi)UPS向該控制箱提供220V AC電源。以太網(wǎng)交換機(jī)和一些低壓電器將被安裝在該控制箱中，同時，蒸發(fā)式冷凝器的新增的明礬投料系統(tǒng)的IO信號也將連接在該控制箱內(nèi)端子排上。
采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)替換原有的溫度記錄儀，工藝過程的相關(guān)溫度信號通過變送器被直接連接到PLC，在計(jì)算機(jī)上顯示和保存歷史數(shù)據(jù)。采用PLC程序替換原有的PID控制器，工藝水和空調(diào)水的溫度控制可以通過在Premium PLC配置PID回路控制功能來實(shí)現(xiàn)，在SCADA軟件上進(jìn)行PID參數(shù)調(diào)節(jié)和趨勢監(jiān)視。
為了控制新增加的空氣調(diào)節(jié)單元，在原有的MCC柜和繼電器柜內(nèi)增加馬達(dá)啟動器、接觸器等低壓電器。
客戶收益
施耐德的程序轉(zhuǎn)換器為升級改造提供了快速、安全的實(shí)施方案。
由于施工組織高效，從原系統(tǒng)到新系統(tǒng)的過渡順利，停機(jī)時間短，沒有造成任何風(fēng)險(xiǎn)，客戶非常滿意。
新系統(tǒng)提供更多新的控制功能，比如系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作、風(fēng)機(jī)的單機(jī)控制、基于計(jì)算機(jī)的流程監(jiān)測和歷史查詢等，不僅使用戶長期經(jīng)驗(yàn)直接應(yīng)用于控制系統(tǒng)中，而且向操作人員和工程師提供了更加便捷的工作方式。
新一代Premium PLC提供了工業(yè)以太網(wǎng)接口，內(nèi)置Web頁面，使得診斷和維護(hù)更加方便。軟硬件產(chǎn)品的備件可以隨時提供，用戶不用擔(dān)心備件問題。
在該改造項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)和現(xiàn)場實(shí)施過程中，充分考慮新舊PLC和HMI的兼容性，并利用原有的可用的柜體、低壓電器、電纜橋架等，減少了項(xiàng)目成本。
由于客戶的工藝工程師和電氣工程師全程參與到項(xiàng)目實(shí)施過程中，經(jīng)過改造后，他們對工藝和自動化的技術(shù)細(xì)節(jié)更了更加準(zhǔn)確、詳細(xì)的認(rèn)識。
工程實(shí)施
施耐德電氣中國項(xiàng)目部承擔(dān)了該項(xiàng)目的工程實(shí)施和項(xiàng)目管理，向用戶提供了新的PLC/HMI、控制箱、低壓電器、現(xiàn)場安裝、PLC編程、SCADA組態(tài)、調(diào)試和培訓(xùn)等產(chǎn)品和工程服務(wù)。
為了減少改造項(xiàng)目的實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)，整個項(xiàng)目分成了3個步驟：
>升級PLC和HMI硬件和程序，使系統(tǒng)快速恢復(fù)運(yùn)行；
>根據(jù)新的控制要求在線修改程序，添加PLC和HMI新的控制功能；
>SCADA組態(tài)和整體測試。
針對現(xiàn)場PLC柜內(nèi)空間有限的情況，采用施耐德的Telefast快速連接端子塊把電纜引到接線方便的位置，通過施耐德公司工程師的努力，現(xiàn)場排管和接線只用了3天時間。PLC程序通過PL7 Pro程序轉(zhuǎn)換器自動升級，轉(zhuǎn)換成功率達(dá)到90%。通過理解原有程序和功能規(guī)范，對PLC中所有控制功能細(xì)節(jié)有了深入的理解，這為現(xiàn)場調(diào)試和測試提供了依據(jù)。該項(xiàng)目的生產(chǎn)停機(jī)時間只有6天。
中央監(jiān)控系統(tǒng)是新增的功能系統(tǒng)，通過與客戶溝通，施耐德項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了SCADA軟件功能規(guī)范書。在實(shí)施過程中，讓維護(hù)工程師深入?yún)⑴c組態(tài)編程工作，使得客戶的工程師通過實(shí)踐接受培訓(xùn)。SCADA程序畫面包括：總體工藝流程、用冷監(jiān)視、壓縮機(jī)組、蒸發(fā)式冷凝器、分離器、-45冷庫、工作間、冷水機(jī)組、速凍隧道、趨勢、報(bào)警等。報(bào)警和操作記錄保存在SQL Server數(shù)據(jù)庫中，并可以進(jìn)行查詢、歸檔等操作。
新的控制系統(tǒng)架構(gòu)圖如下：
（轉(zhuǎn)載）
