PCS7在八鋼1750mm熱連軋加熱爐控制系統中的運用

[摘要] 八鋼1750mm熱連軋加熱爐自動化系統采用德國西門子公司的全集成自動化過程控制系統(SIMATIC S7-400)。該系統是用于現場設備、儀表、控制系統與控制室之間全數字化、智能、多站點的通訊系統。其所用的PCS7系統可靠性高、穩定性好、抗干擾能力強、通訊速率快、維修成本低，它可將控制、聯鎖、數據采集等功能集為一體。本篇介紹了該系統的軟、硬件組成以及在八鋼1750mm熱連軋加熱爐自動控制中的應用。

[ 關鍵詞 ] PLC PCS7 人機接口 現場總線 PROFIBUS

早期PLC采用德國西門公司的S5控制系統，此系統故障率高、故障頻繁出現、性能的穩定性差、使得維護維修非常困難。而在八鋼1750mm熱連軋加熱爐自動化控制系統中，最核心的部分選用的了西門子過程控制系統:SIMATIC S7-400，其開發軟件采用了西門子的PCS7。全部控制設備通訊網絡化，其優點是PROFIBUS-DP現場總線把設備和PLC緊密集成為一個完整的控制系統;現場遠程站、操作臺、控制室、傳動室均采用PROFIBUS-DP通訊接口，節省大量電氣元件和電纜;并通過快速以太網的連接，實現PLC與PLC、PLC與HIM之間的快速數據通信和交換;開放的以太網接口，使連接全局管理系統變得十分方便;能夠滿足復雜的基礎自動化控制，并且具有分散控制，集中管理，安全可靠，方便維護的優點。

一、PCS7簡介

西門子公司SIMATICPCS7過程控制系統是由TELEPERM、SIMATICPCS、SIMATICS5PMC等互相結合并進一步發展而成的，保持了同上述系統的兼容性。PCS7是一種模塊化的基于現場總線的新一代過程控制系統，它將傳統DCS和PLC控制系統的優點有機的結合在一起，同時也保持了與SIMATICS7系列可編程控制器的通用性。

二、PCS7硬件配置

1.SIMATIC S7-400 PLC

SIMATIC S7-400 PLC其主框架有18個槽位，裝備了整體風扇和供電電源。CPU模塊能用于開環和閉環控制以及算術運算;程序存儲器為0.8MB;數據存儲器為0.8MB;存儲器最大為64MB;最大512個計數器和512個計時器;在整體框架中，多CPU系統最多可插入4個CPU;最小執行周期為10ms;具備統一的時鐘;板子上的CPU帶備用電池用于緩存器;MPI和PROFIBUS-DP接口整合在CPU模塊中。通訊模塊CP443提供PROFIBUS-DP/工業以太網接口可與其他的CP443和SIMATIC工業以太網進行過程數據交換;過程數據和信息用WINCC顯示;同時支持TCP/IP和OSI協議。遠程通訊模塊ET200M可用于現場控制柜、操作臺、適用于SIMATIC PLC的分布控制，通過PROFIBUS-DP接口與CPU通訊，遠程I/O模塊用來采集現場壓力、流量、傳感器及開關量信號。

2.工業以太網和PROFIBUS-DP現場總線

在過程控制系統中，SIMATIC使用工業通訊網絡SIMATICNET技術。它包括工業以太網總線和PROFIBUS-DP現場總線兩種。前者，最多可以連接1000個站，運行波特率為10Mbps/100Mbps;支持TCP/IP和SINECH10SI802.3協議;可以使用三軸電纜工業雙絞線和光纖。后者，最多可以連接127個站，運行的速率為9.6kbits到12Mbits;最大傳輸距離為9.6km;傳輸介質為屏蔽雙絞線和光纖，傳送形式為串行位傳送，方式為令牌主從式。

三、SIMATIC PCS7的軟件組成

西門子過程控制系統PCS7的組態開發軟件的核心是基于STEP7的工程師工具集。它包括以下內容:

#61548;CFC——Continuous Function Chart(連接功能框圖編輯器)用于連續過程控制的組態。PCS7將許多邏輯和運算功能形成了功能塊，并將各種數據傳送直OS與AS，與運行在OS與AS畫面中的標準操作面板連接。操作員只需在OS或AS上進行簡單的參數設定，即可對現場裝置進行操作。在進行過程組態時，可以直接調用西門子邏輯和運算功能塊，用戶也可以自定義特殊功能塊，存放在功能塊數據庫中，隨時可以調用，方便、快捷。CFC程序以循環中斷方式執行，程序編制順序并不影響程序的執行順序，程序執行順序可以根據需要確定。在加熱爐自動化系統程序中，這個特性可以保證需要快速響應的生產過程得到及時的處理。

#61548;SFC———Sequence Function Chart(順序功能框圖編輯器)按照工藝上的順序控制要求，生成流程圖式結構，對于每一個步驟都有條件進行判斷控制。

#61548;SLC———Structured Control Language(結構化控制語言)這是個編輯器，它可以根據工藝生產上的要求，自行編輯滿足自己需要的功能塊。

#61548;Libraries 用于存放技術功能塊庫、驅動功能塊庫、通信功能塊庫和現場裝置塊庫

四、加熱爐控制程序與自動控制功能的實現

1.控制功能編程思路

加熱爐自動控制按照工藝設備總體要求，對加熱爐的溫度、傳動設備、液壓潤滑設備、附屬設備作為控制部分。在每段程序開始，對此程序整個過程及控制思路描述，極大了增加了程序的可讀性。加熱爐自動控制有它的特殊性，程序確保了對于重點設備保護的精確性、穩定性、可靠性的要求。

2.控制功能編程語言

加熱爐自動化控制系統的程序編程語言采用PCS7中的CFC編寫。CFC將許多邏輯和運算功能形成了功能塊，現場控制設備通過遠程I/O將信號采集送至相對應的斷口處，通過PLC與ET200、ET200與ET200之間的通訊進行發送和接受。

五、結束語

通過現場跟蹤研究、反復編譯、測試，編寫了相關控制功能模塊，滿足了加熱爐工藝控制的現場要求。該系統的應用方便設備維護、降低故障處理時間。PCS7過程控制系統相關控制模塊功能即可以應用到八鋼后續工程中的加熱爐、熱處理爐也可廣泛的應用到軋機、剪刀機、飛剪等工藝設備中。