中图分类号：F270 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2015）04-000-01
摘 要 本文介绍了Quantum PLC的特点，并从模块选型、硬件配置及网络配置等方面，对施耐德Quantum PLC在秦核二厂1、2号机组SDA系统中的应用情况进行了介绍。
关键词 Quantum PLC SDA系统
一、引言
随着工业的发展，对控制系统的要求越来越高，PLC由于其性价比比较高、设备材料施工成本低廉、控制模块对现场恶劣环境的适应性比较好、技术成熟等优点，在中小型控制系统中的应用也随之越来越普遍。而Quantum PLC由于其优异的性能，已经在秦山核电二厂的除盐水生产系统（SDA）中得到了成功应用。
二、Quantum PLC的特点
（一）支持多种编程语言
施耐德Quantum产品编程软件采用IEC标准编程软件，该软件支持五种常见IEC编程语言（FBD、LD、SFC、ST、IL）和两种非IEC编程语言（LL984、C语言）。
（二）通讯
1.速率快。背板总线（即机架）通讯速率可达80Mbps，通讯速率是所有PLC产品中速度最快的，而且通讯速率恒定不变，全面支持100M快速以太网。
2.多种协议。可提供支持各种通讯协议的通讯模板（如Ethernet、Modbus Plus、Modbus、Interbus、Profibus DP、Lonworks、ASCII），方便于与各种系统甚至第三方厂家产品进行数据交换。
3.多种I/O连接方式。I/O模块连接方式可支持LIO、DIO、RIO等多种连接方式。采用RIO方式进行连接时，通讯协议为S908，通讯速率不低于1.544M，可支持31个子站。通讯介质为同轴电缆或光纤，采用同轴电缆进行连接时最远可达4572米。RIO通讯速率恒定不变，通讯时与子站个数以及通讯距离无关。支持单通讯电缆、冗余通讯电缆、以及光纤总线型、星型、光纤环网等多种连接方式。如果利用这三种方式连接I/O模块，最多可支持220个子站。
（三）维护
1.支持带电插拔。所有模块都支持任意带电插拔，因此，可以支持带电情况下的产品更换和维护。
2.标准的以太网协议。以太网通讯协议是免费公开的、已经成为中国国家标准的Modbus TCP/IP协议。通讯速率支持10/100Mbps。利用通用的以太网设备即可实现设备间的数据交换。利用以太网方式通过本地、远程、拨号等方式可以实现控制程序的上载/下载、在线监视、数据修改、网络对时等常见功能。
（四）可靠性
1.故障状态预制功能。开关量输出、模拟量输出模块支持故障状态预制功能，即在CPU、通讯模块、通讯电缆、通讯附件出现故障时，可以通过开关量输出、模拟量输出模块输出相应的状态值，降低故障引发的事故损失。
2.热备实现简单且切换速度快。两套完全相同的PLC模块通过1根光纤电缆连接、无需编程即可实现全部自动硬件热备功能。热备模块通讯速率可达10M。热备系统切换时间为13～48ms。 热备系统编程很简单， 只需编写一个控制程序，并在线下载到一个CPU，通过简单的按下几个按钮，即可完成程序传输。
三、Quantum PLC在SDA系统的应用
（一）系统简介
SDA系统是除盐水生产系统，为秦核二厂1/2号机组各生产厂房提供所需用的除盐水。SDA系统控制部分原采用欧姆龙的PLC（CPU：C2000H），由于备件停产，所以于07年改造采用Quantum PLC控制。
（二）系统配置
1.PLC模块。SDA改造后的控制系统选取CPU及I/O模板型号如下：CPU型号为140CPU67160，该模块属高端CPU模件，具有热备功能，不需再配置热备模块，2M内存、1M用户逻辑空间，可扩展最大用户逻辑空间为7M的存储卡，并带有热备光纤通讯端口、MB和MB+通讯口各1个；开关量输入采用32点24VDC电压输入模板140DDI35300，4组隔离；开关量输出采用32点24VDC电压输出型模板140DDO35300，每个通道容量0.5A；模拟量输入采用16点4～20mA电流输入模板140ACI04000，接受4～20mA、0～20mA和0～25mA混合电流输入，通道电压最大不超过30VDC；模拟量输出采用8点电流输出模板40ACO13000，可控制和监视 4～20mA、0～20mA和0～25mA回路中的电流，回路电压为6～30VDC。
其他模板使用情况如下：
电源模板：型号为140CPS11420，工作电压为115/230 VAC，输出电压5.1V，电流11A（60℃），可累加配置；
远程I/O模板：型号分别为140CRP93200（主站模板）/140CRA93200（分站模板），可通过双同轴电缆通讯，速率为1.544Mb，最大可达15000英尺，Quantum 控制器可最多支持31个RIO分站。另外二者均为双通道的通讯模板，可以构成网络冗余；
太网模板：型号为140NOE77100，Modbus和TCP/IP 10M/100M自适应协议。
2.PLC配置。SDA系统控制部分包括系统层和过程控制层两部分。系统层由2交换机和2台操作员站组成，而过程控制层是由2个互为热备的Quantum PLC本地站和3个分站组成。
2块电源模板、2块CPU模板、2块CRP远程I/O模板、2块以太网通讯模板构成了2个完全相同的互为热备的2个本地PLC控制站。因为此CPU本身具有热备功能，所以省去了CHS热备模板，但此CPU占2个槽位。
每个分站包含：1个电源模板，为机架供电；1个CRA远程I/O分站通讯模板，与本地站的CRP模板连接通讯。其余I/O模板按表2根据各站点的I/O点数进行分配。
3.网络配置。SDA的控制系统采用远程I/O+以太网的通讯方式。
RIO模板均通过双同轴电缆通讯，构成冗余的通讯链路。主/从本地站的前置处理模板通过同轴电缆分别与分离器相连，再通过同轴电缆和RIO分支器将每个远程分站的RIO分站适配器模板串连起来，在最后一个分支器的末端安装上终端器，这样便保证了主从PLC切换时RIO网络的正常通讯。
SDA系统的PLC与操作站之间采用了双TCP/IP以太网的通讯方式。每个本地PLC站的以太网模块通过网线分别与1台交换机相连，2台交换机之间通过网线相连，1#交换机通过网线分别和1#操作站的1#网卡、2#操作站的2#网卡相连，2#交换机通过网线分别和1#操作站的2#网卡、2#操作站的1#网卡相连，这样即使在PLC热备切换或任意一台交换机故障的情况下，也能保持2个操作站与PLC的通讯不中断。
四、结束语
SDA改造后的控制系统自投运以来，PLC均未出现过严重故障，也未出现过因PLC故障导致系统停运的情况，可见Quantum PLC良好的运行稳定性，这是工业控制尤其是核电厂控制中最重要的一点。目前系统运行状况仍然良好，备件充足（所有控制卡件都是向下兼容的）。从上面可以看出，Quantum PLC在秦山核电二厂1、2号机组的SDA系统中应用的是比较成功的。
参考文献：
[1] Unity Quantum硬件参考手册.施耐德电气公司
[2] KSN系统手册.中核核电运行管理有限公司秦山二厂.
[3] 张世臣，史京，林晓伟.Quantum PLC在电厂化学水处理控制中的应用[J].自动化仪表，2007.6.28.6：51-53.