1．前言

濟(jì)鋼集團(tuán)總公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)濟(jì)鋼）三煉鋼工程是濟(jì)鋼的重點(diǎn)工程，它包括轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)、精煉系統(tǒng)和為之配套的水處理系統(tǒng)、煤氣回收系統(tǒng)等。以上各系統(tǒng)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)全部采用了Schneider公司的quantum和Momentum兩種系列自動(dòng)化控制平臺(tái)。控制軟件的開(kāi)發(fā)采用符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)配置的Modicon編程軟件包。每套PLC子系統(tǒng)通過(guò)Modbus TCP/IP Ethernet網(wǎng)與上位機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和傳送，設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視，趨勢(shì)數(shù)據(jù)的采集和處理等。上位機(jī)的開(kāi)發(fā)采用了施耐德電氣公司的監(jiān)控開(kāi)發(fā)軟件Monitor Pro V7。Quantum系列和Momentum系列PLC兩種控制產(chǎn)品雖然功能上相差無(wú)幾，但在硬件及控制軟件的使用方面，有某些差別。考慮到兩種系列控制產(chǎn)品是首次大范圍的在我公司使用，而且在正在建設(shè)中的大煉鐵工程、發(fā)電廠工程中也即將應(yīng)用。下面將在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一些差別整理出來(lái)，與大家共享。

2． Momentum與Quantum系列自動(dòng)化產(chǎn)品的差別

2．1處理器性能方面

Qauntum系列控制器對(duì)大、中規(guī)模的控制系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。它支持多種解決方案，包括單機(jī)架I/O，冗余處理器，一直到最多可含有64000 I/O的多站I/O方案，以滿(mǎn)足應(yīng)用要求。此外，存儲(chǔ)器容量從256K到2M字節(jié)，能夠很容易滿(mǎn)足最大限度要求的控制方案。

Momentum系列控制器是一種適應(yīng)變化的高性能價(jià)格比的分布式I/O。它能獨(dú)立組態(tài)成的小型PLC控制系統(tǒng)；基于Flash 的executive存儲(chǔ)器有兩種64K和256K，支持所有的基本通用指令。同時(shí)，由于Momentum的變革性設(shè)計(jì)增加I/O系統(tǒng)的分散性和靈活性，延伸了產(chǎn)品底線；對(duì)有限空間的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此，在大型集成式控制結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，能夠降低系統(tǒng)負(fù)載，簡(jiǎn)化橋接。

2．2硬件組態(tài)方面

2．2．1 模塊組態(tài)方式不同。

Quentum系列工控PLC與三菱、ABB、西門(mén)子等的廠家相同，采用背板連接。機(jī)架上各模板是并行排列的，通過(guò)背板總線提供模板工作電源及與CPU的數(shù)據(jù)傳輸與交換。

Momentum的模塊與我們以前看到的模板不同，是分布式的，向上疊加安裝的。每個(gè)I/O基板模塊可以相隔一段距離安裝，也可并行排列安裝。它只要安裝在普通的U型導(dǎo)軌上。沒(méi)有背板總線，CPU和通訊適配器是疊加在I/O基板上的，沒(méi)有單獨(dú)的電源模塊，每個(gè)模塊的電源需單獨(dú)供電。每個(gè)模塊的電源分兩路，一路電源是給I/O基板和疊加其上的模塊提供工作電源，另一路則是給外部I/O供電。

2．2．2 站之間通訊連接方式不同。

Momentum和Quantum都有多種通訊方式，有異有同。即使是同一種通訊方式也有性能上的差別

在這個(gè)工程中我們使用的主要是INTERBUS、MODBUS PLUS、ETHERNET這幾種通訊方式，本文只對(duì)這三種進(jìn)行說(shuō)明。

2．2．2．1 INTERBUS通訊方式

Momentum系列模塊之間的INTERBUS連接是通過(guò)INTERBUS通訊適配器上的INTERBUS接口，以串糖葫蘆的方式一個(gè)接一個(gè)串聯(lián)在一起。在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，如果有一個(gè)I/O模塊或通訊適配器不正常，將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。但是這種連接與編程比較簡(jiǎn)單，如果網(wǎng)絡(luò)較小、安全性要求不高，該方式在控制上具有明顯的優(yōu)點(diǎn)

Quantum系列在背板連接情況下，有一塊I/O模板出現(xiàn)問(wèn)題，并不影響其他模板運(yùn)行。其遠(yuǎn)程I/O的連接通過(guò)遠(yuǎn)程I/O連接模板相連，模板上可選用有一個(gè)、或兩個(gè)通道。可配冗余設(shè)置，安全性高。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)任何一個(gè)站出現(xiàn)問(wèn)題或沒(méi)有送電，其他站還會(huì)正常運(yùn)行。

Momentum系列因?yàn)榭梢苑稚⒉贾茫?/SPAN>INTERBUS可以長(zhǎng)達(dá)13000米（需要使用中繼器），最多帶256個(gè)子站，連接使用雙絞線。Quentum系列遠(yuǎn)程I/O站使用同軸電纜連接。距離可長(zhǎng)達(dá)4500米（需要使用中繼器），可連接31個(gè)子站。

2．2．2．2 MODBUS PLUS通訊方式

此種通訊方式的連接方式在兩個(gè)系列中基本是相同的，都是使用分支器和站電纜連接MODBUS PLUS接口。但Momentum系列根據(jù)所選MODBUS PLUS通訊適配器的不同，功能有所區(qū)別：當(dāng)選擇可選通訊適配器時(shí)，CPU疊加其上，每個(gè)站相對(duì)對(duì)立，可通過(guò)I/O現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)一步擴(kuò)展，這種組態(tài)跟Quantum相似。當(dāng)選擇MODBUS PLUS通訊適配器時(shí)，每個(gè)站只有一個(gè)I/O基板和通訊適配器組成，由含CPU的智能站進(jìn)行控制字的和采集數(shù)據(jù)的處理，這種組態(tài)Quantum是沒(méi)有的。

2．2．2．3 ETHERNET通訊方式

Momentum系列控制器，可以選帶以太網(wǎng)接口的CPU連接。而Quantum系列則需要專(zhuān)用的以太網(wǎng)模板連接。

Momentum系列CPU帶的是10M以太網(wǎng)接口，如果與光纖收發(fā)器相連，此光纖收發(fā)器應(yīng)為10/100M自適應(yīng)的。Quantum系列以太網(wǎng)模板是自適應(yīng)的，可直接連接光纖收發(fā)器或交換機(jī)（Switch）。

這三種方式應(yīng)用普遍。在120t轉(zhuǎn)爐煙氣除塵污水處理系統(tǒng)中，使用了6套Momentum，三套均作為主站使用，每套PLC系統(tǒng)內(nèi)主從站的連接是使用INTERBUS電纜，與馬達(dá)變頻控制器之間的連接使用MODBUS PLUS，每套PLC之間的連接使用10/100M ETHERNET，通過(guò)交換機(jī)與上位機(jī)連接通訊。近距離的ETHERNET連接使用雙絞線，但濁環(huán)泵站與控制中心交換機(jī)之間距離大于100米,改用了光纜連接。

而在精煉工程中，三種方式都有應(yīng)用。但同軸電纜的遠(yuǎn)程站連接與MB+的網(wǎng)絡(luò)連接，受到了變頻器的干擾，當(dāng)變頻器啟動(dòng)或停止時(shí)，在CPU上可監(jiān)測(cè)到瞬間的中斷，雖然不影響運(yùn)行，但非常危險(xiǎn)。為此，重新對(duì)通訊電纜進(jìn)行敷設(shè)，交叉部分，穿上蛇皮管作屏蔽。重新連接，保證各個(gè)接口接地、屏蔽良好。MODBUS PLUS通訊不正常，即在CPU模塊上的指示燈是停一下，閃幾下，不是正常的頻閃。除去干擾因素，通常是電纜連接有問(wèn)題。可以用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)筛倦娎|的電阻值，確定通斷，判斷好壞。

2．2．3 現(xiàn)場(chǎng)布局方面

 Quantum系列是傳統(tǒng)的集中式大型的工控PLC，這就無(wú)可避免有一些執(zhí)行器的線需要遠(yuǎn)距離敷設(shè)。而Momentum系列的PLC的使用，省去了大量從現(xiàn)場(chǎng)控制柜到中央控制柜走線，它可安裝在距傳感器和執(zhí)行器很近的位置，用I/O基板直接與之相連。與其他站的通訊可直接敷設(shè)通訊電纜，。因此從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到中控柜的走線節(jié)省了50%費(fèi)用。

在轉(zhuǎn)爐部分Momentum沒(méi)有自己的CPU，其模板通過(guò)MB+通訊，上掛到Quantum的中央控制站上，給上料、投料等系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站到中央控制站信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯?wèn)題帶來(lái)了很大的便利。動(dòng)力的中心泵站系統(tǒng)中，旋流沉淀池系統(tǒng)、事故水塔系統(tǒng)距離中心控制室很遠(yuǎn)，有的還要橫跨鐵路，采用了Momentum系列控制器，自帶CPU處理器，可在現(xiàn)場(chǎng)直接處理各路信號(hào)，并進(jìn)行控制。使用TCP/IP的光纜通訊，解決了中心控制室對(duì)這兩個(gè)無(wú)人值守控制區(qū)域的監(jiān)控。而在精煉的控制中，針對(duì)編碼器的Momentum高速計(jì)數(shù)模塊被安裝在設(shè)備旁邊，直接以通訊方式與操作室的CPU連接，節(jié)省了控制電纜。

2．3冗余特性方面

Quantum系列與常規(guī)工控PLC一樣有冗余與熱備。它的電源冗余組態(tài)中，電源必須是同一型號(hào)并且簡(jiǎn)易放在靠邊的槽位，以使電源壽命更長(zhǎng)。遠(yuǎn)程站的雙通道連接，是Quantum系列的冗余特性。Momentum系列沒(méi)有此項(xiàng)針對(duì)重要設(shè)備的安全措施。

在轉(zhuǎn)爐部分Quantum熱備有電源、CPU、CRP本地通訊模板、NOE通訊模板、熱備CHS模板,一但主機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，備用處理器以無(wú)間隙方式承擔(dān)I/O鏈路控制。精練、水處理等Quantum系列的部分沒(méi)有使用熱備。但Quantum系列在水處理、轉(zhuǎn)爐中遠(yuǎn)程站使用了雙通道冗余。當(dāng)一個(gè)通道出現(xiàn)問(wèn)題，另一通道會(huì)保證系統(tǒng)運(yùn)行。

2．4軟件組態(tài)方面

這次使用的都使用CONCEPT 2.5的編程軟件控制，它是基于MICROSOFT WINDOWS環(huán)境的編程軟件。功能比較強(qiáng)大，功能塊使用比較方便。兩者組態(tài)方面略有差異 。

2．4.1在CPU應(yīng)用控制軟件存儲(chǔ)方面

Quantum系列與大多數(shù)PLC一樣，CPU使用電池后備的RAM，保存應(yīng)用程序。下裝程序后，CPU會(huì)自動(dòng)記憶。當(dāng)停電再送電后，可依靠電池記錄程序，直接運(yùn)行。

Momentum系列CPU 不帶電池，程序下裝后，只有帶電記憶，斷電后再啟動(dòng)時(shí)，程序丟失。調(diào)試是一開(kāi)始很奇怪，為什么斷電后程序總要重新下裝。后來(lái)發(fā)現(xiàn)，它使用FLASH存儲(chǔ)器技術(shù)。為防止程序丟失，要每次修改后，停止CPU運(yùn)行，寫(xiě)入FLASH后，再啟動(dòng)，CPU即可運(yùn)行。這樣才能保證修改的程序不丟失。缺點(diǎn)是只能在工作下裝改變，但無(wú)法記憶改變。只有在停止系統(tǒng)時(shí)，才可寫(xiě)入改變的程序。

Momentum CPU的這種存儲(chǔ)方式使用時(shí)與其他的明顯不同，具體操作步驟如下：首先打開(kāi)項(xiàng)目后，找到頂行菜單的ONLINE\CONNECT，連接到PLC；找到online\online control panel菜單，在CPU停止運(yùn)行的狀態(tài)下，選擇FLASH PROGRAM選項(xiàng)； 打開(kāi)SAVE FLASH窗口，為了在下一次送電后程序自動(dòng)運(yùn)行，選擇START AFTER POWER UP 選項(xiàng)，選擇SAVE FLASH，就可存儲(chǔ)程序了。

而Momentum 的可選適配器有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘和后備電池，就增加了CPU記憶存儲(chǔ)能力。

2．4．2在用戶(hù)權(quán)限方面

為了防止人為誤操作讀寫(xiě)CPU的程序，許多廠家選擇了設(shè)置撥碼開(kāi)關(guān)。在工作中撥在RUN狀態(tài)，編程器將不能下裝程序。Quantum系列使用了鑰匙開(kāi)關(guān)的方式，與其他廠家類(lèi)似。在調(diào)試中我們發(fā)現(xiàn)Momentum系列在防止非法寫(xiě)入方面，外部沒(méi)有硬件控制，只有在程序里設(shè)置密碼。這是Momentum系列獨(dú)有的。

步驟如下：首先打開(kāi)項(xiàng)目后，找到頂行菜單的ONLINE\CONNECT，連接到PLC；在ON LINE CONTROL PANEL菜單下，有一個(gè) SET PLC PASSWORD選項(xiàng)，按下這一按鈕，可以按提示鍵入用戶(hù)和密碼。這一密碼在UPLOAD和DOWNLOAD程序都需使用。保證了系統(tǒng)的安全性。

2．4．3  IEC數(shù)據(jù)格式尋址方面

常規(guī)數(shù)字量輸入、輸出模板軟件中定義的地址順序是與實(shí)際端子上標(biāo)出的順序是相同的，即地址從小到大的順序，與端子標(biāo)號(hào)1-16/32是對(duì)應(yīng)的。但在調(diào)試中我們看到輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)指示燈不對(duì)，后來(lái)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以1或0開(kāi)頭的地址順序是與端子標(biāo)號(hào)順序相反的。即假如輸出000006應(yīng)是從0開(kāi)始的第6號(hào)端子指示燈亮，但實(shí)際卻是這一排端子從后邊數(shù)第六號(hào)端子指示燈亮。當(dāng)把地址定義為WORD，以3或4開(kāi)頭時(shí),輸出指示燈順序就與序號(hào)相同了。在這次使用中我們都把直接地址轉(zhuǎn)為中間地址使用。這樣查找比較直觀。

3．結(jié)束語(yǔ)

以上幾點(diǎn)是在使用中摸索出來(lái)的兩者在常規(guī)使用中的一些差異，可能存在一定局限性。但是，只有在實(shí)際應(yīng)用使兩者完美地結(jié)合，定能設(shè)計(jì)出一流的自動(dòng)化系統(tǒng)。