巴西国产PLC（ALTUS）在浮式生产储卸油装置P70项目中的应用

(上海金自天正信息技术有限公司,上海 201900)

1 引言

在海上浮式生产储卸油（FPSO）装置的控制系统中，PLC有着非常广泛的应用。由于海上设施远离陆地，并且进行化工生产，故对控制系统PLC卡件的稳定性、兼容性和快速响应能力有着极其苛刻的要求。

一直以来，国内海上生产设施的系统组成庞杂，各种撬块集成厂家众多，导致各控制系统使用不同品牌的PLC产品，不同系统之间的兼容性差，通讯功能建立困难，逻辑控制编辑复杂。本文介绍了巴西石油公司在P70浮式生产储卸油装置的船体控制系统中采用的巴西国产PLC（ALTUS）产品。该套系统在使用中体现出优秀的稳定性，广泛的兼容性和操作的便利性。

2 系统组成

船体控制系统的构成共分为三大子系统：HCS（过程控制）、HSD（应急关断）和 HFGS（火气系统）。每个子系统均采用A/B两套NX3030-CPU作为冗余的主控PLC。

2.1 系统的PLC卡件组成

在本项目中，核心控制系统采用的是Nexto系列卡件，该系列产品具有独特的创新性特性。基于它的高灵活性、智能设计、加强的诊断功能和模块化结构，Nexto系列可以用于中高端应用或者高速机械。

安装卡件的NX9002导轨有16个插槽，支持卡件热插拔，在保障供电的同时采用高速通讯总线，并可以自动寻址。可支持CPU及PROFIBUSDP的冗余。

电源卡件NX8000是高效率的开关电源，采用紧凑设计，内部无风扇，带自诊断和内部保险，输入电源24VDC，输出功率30W，可抗极性反转和电压浪涌。

CPU卡件NX3030采用高速32位处理器，运算速度达到333MHz，能在10ms内扫描2048个I/O点。它拥有64 k字节保持存储器，可进行浮点运算，支持最多96 k字节的输入点和96 k字节的输出点，具有加强的诊断功能，系统报文记录，事件源数据报告，时钟同步，网络服务（可网络远程登陆，并进行固件升级，有密码保护），冗余等功能。通讯协议兼容MODBUS RTU/TCP、EtherCAT、EthereNet/IP等。外壳集成2个串口（RS232和RS485/422），2 个以太网接口(10/100Mbps)，Mini SD卡插槽（最大8GB）和LCD显示屏（显示启停状态、冗余状态，变量强制，事件诊断等）。支持扩展24个导轨，128个I/O卡件。支持DI中断响应，可进行计数，脉冲采集和过程测量。

PROFIBUS-DP卡件 NX5001兼容 EN50170，IEC61158，IEC61784协议下的所有PROFIBUS-DP DPV1设备，在使用中继器的情况下最多可挂125个从站设备。它支持冗余和全局变量控制命令，具有加强的诊断功能，波特率最高可达12MBits/s。外壳集成有LCD显示屏可显示电子标签，卡件支持热插拔。

以太网卡件NX5000具有半双工冗余结构，支持NIC Teaming网络冗余，兼容MODBUS TCP/RTU及MODBUS的主控/客户和服务器/从站模式。所有的组态和参数设置都通过组态软件完成。在主机启动的时候，可进行发送无故ARP请求。最多支持128个同时链接，具有Auto crossover Ethernet Interface，可抗洪水式攻击。卡件支持热插拔，在外壳上集成有LED显示屏。

Nexto系列卡件安装见图1。

图1

此外，在船体电气设备的控制系统中，使用Xtorm系列控制卡件，由于其集成了RTU+PLC的双重性能，并通过将Nexto卡件作为从站的方式，实现对船体电气设备高效、安全的控制。可以广泛用于发输配和监控系统中的发电机、变压器、断路器及MCC等设备的控制。

2.2 组态软件

Nexto卡件采用MasterTool IEC XE作为组态和编程软件，使用序列号生成器对软件进行软授权。MasterTool IEC XE是一款图形化、模块化、智能化的软件。组态时，软件内部整合了各种标准通讯协议，可视化的总线结构，可以通过拖拽的方式将各种卡件安排在预定位置。编程时，可以进行离线仿真和在线条调试，兼容所有的IEC 61131-3编程语言，包括 ST，SFC，FBD，LD，IL，CFC 等，并可在统一项目中同时使用各种语言。在监控所有的I/O变量和符号变量的同时，进行系统诊断和卡件诊断，支持中断点步序控制。可通过OPC DA软件与不同品牌的HMI或SCADA系统进行通讯。

2.3 编程

在该项目中，采用模块化的编程方法，以图2阀门XV-5335509为例，此类控制的通用逻辑均已封装在XV-INRADA块内，在使用时，只需要将阀门对应的开关线圈控制DO点和开关位置信号DI点，以及需要在HMI上显示的软点和各种过程变量，通过拖拽的方式与块中相应的引脚进行连接即可实现编程。

图2

在该项目的编程思想中，为方便前期进行在线状态下的Loop Test，特意将程序的逻辑运算结果SLG放入一个公共控制点SLO中，此SLO点同时可以受到调试工程师OV1（置位）和OV0（复位）指令的影响，然后再将SLO中的结果写入对应的DO通道，控制现场设备。见图3。

图3

2.4 监控软件设计

由于ALTUS没有自己独立的HMI制作工具，故采用通过OPC软件的方式，实现PLC的人机交互功能。在该项目中采用Wonderware公司的In－Touch作为HMI的制作软件，画面组成众多，完整实现了船体工艺的全流程控制，将HCS，HSD和HFGS各个系统的功能进行了有效的分区显示和多级操作。可以对各种事件进行报警显示和记录，具有变量搜索和投屏切换等功能。

3 结论

在该项目中，巴西国产PLC（ALTUS)在安装、预调试和调试过程里的应用，体现出优秀的稳定性，抗干扰能力强，故障率较低。与其他世界品牌的PLC产品及软件具有广泛的兼容性，对各种流程工艺都有良好的适应性。中国与巴西同为发展中国家，在工业控制领域与世界顶级产品都存在较大差距，但是巴西的产品已经在我们之前，实现了技术领先，这其中有很多值得借鉴和参考的发展经验。