紡絲環吹空調監控系統改造

單學軍

(上海恒逸聚酯纖維有限公司，上海 201424)

紡絲裝置采用紐馬格技術，共有4條生產線，每條生產線采用一套西門子的S7-300 PLC，通過DP連接3臺ET200S和3塊觸摸屏，每臺ET200S和觸摸屏完成8個位的環吹空調風量調節和監視工作。一條線有24個位，需要3塊觸摸屏，整個紡絲生產裝置共有12塊觸摸屏。

觸摸屏由于長期使用，設備老化嚴重，存在屏幕顯示暗淡、花屏，顯示畫面殘缺不全，觸摸位置不準確及屏幕沒有響應等問題，嚴重影響工藝人員的日常操作，給生產帶來極大的隱患。觸摸屏數量多，維護成本高，維護過程中拆卸觸摸屏時，PLC自動處于STOP模式，造成生產裝置排廢。為了徹底解決原系統存在的問題，筆者擬采用一臺PC機來替代12塊觸摸屏。

1 紡絲環吹空調監控系統改造方案①

原環吹系統結構如圖1所示。原觸摸屏的主要功能有：風量的手動、自動控制方式切換；風量的測量值模擬棒圖顯示和數值顯示；風量設定值輸入，模擬棒圖顯示和數值顯示；風量輸出顯示，風量輸出手動控制；PID參數設置；延時時間設置；最大偏差設置；實際風壓顯示；風量高/低報警信息顯示；儀表回路斷路、壞值報警顯示；風量閥位保持、全開/全關手動控制；風量趨勢顯示；風量傳感器參數設置。其中風量傳感器參數設置包括：量程上限設定；量程下限設定；傳感器實際值顯示；傳感器調整值設定；傳感器延時時間設定；高報設定、高報延時設定、高報允許/禁止控制；低報設定、低報延時設定、低報允許/禁止控制；傳感器斷線檢測允許/禁止控制。

為了做到對原來PLC改動最小，采用通過MPI接口和上位機通信的方式，把4套S7-300PLC整合在一個系統下，改進后的環吹系統如圖2所示。

圖1 原環吹系統結構簡圖

圖2 改造后環吹系統結構簡圖

具體改造的步驟分為：

a. 將完全獨立的4套PLC主機，通過MPI接口用電纜連接在一起，PLC的MPI地址分別修改為A1線MPI地址為3；A2線MPI地址為4；B1線MPI地址為5；B2線MPI地址為6。

b. 新增加一臺PC機和一塊CP5611接口卡,安裝WINDOWS XP以后，安裝WINCC 7.0和有關驅動軟件。

c. CP5611接口卡通過電纜和4套PLC主機的MPI連接。

2 系統軟件的組態

為了實現前面描述的觸摸屏功能，需要找出實現這些功能所需要的各個變量在PLC中的具體地址，這是改造能否成功的關鍵。該系統改造需要找出的變量地址有：風量顯示；風量設定；風量輸出；風量高報設定、高報延時設定；風量低報設定、低報延時設定；風量調節閥保持按鈕；風量調節閥全開按鈕；風量調節閥全關按鈕；控制方式手動/自動開關；控制回路增益設定；增益時間設定；實際風壓顯示；最大偏差設定；最大偏差延時設定；比例因子設定；報警允許/禁止按鈕；儀表斷路、壞值報警檢測允許/禁止按鈕。

全部裝置一共有96個控制回路，上述各種模擬量和開關量共有2 496個，這些變量必須在WINCC中定義，只有這樣在WINCC組態的流程圖畫面上才能對相關點進行操作。

WINCC軟件組態步驟分為：

a. 運行WINCC 7.0；

b. 啟動項目管理器；

c. 創建單用戶項目；

d. 為新創建的項目命名；

e. 選擇保存路徑；

f. 設置計算機屬性；

g. 選擇需要啟動的運行系統和起始畫面。

建立WINCC與PLC之間的MPI通信的過程為：

a. 在PC機的擴展槽插入CP5611卡，在PC機的控制面板中選擇“設置PG/PC接口”，打開設置對話框的“為使用的接口配置參數”下拉菜單，選擇“CP5611(MPI)”。

b. 在WINCC的變量管理器中添加“SIMATIC S7 Protocol Suite.chn”驅動程序內選擇“MPI”通道單元。再單擊“MPI”，選擇“系統參數”，打開“系統參數——MPI”設置對話框，在“單位”選項中“邏輯設備名稱”選擇CP5611(MPI)。

c. 選擇MPI通信驅動，右擊鼠標選擇“新驅動程序的連接”，每個連接只能連接一個CPU。連接4個CPU，一共需要建立4個連接。建立連接以后需要設置連接的屬性，修改PLC的CPU站地址：A1線為3；A2線為4；B1線為5；B2線為6。

改造過程變量比較多，為了方便管理與查找，按變量的不同類型，創建相應的變量組，在變量組中創建變量，變量組主要有：設定值變量組、測量值變量組、閥位輸出值變量組、手動/自動切換變量組、控制參數設定變量組、傳感器參數設定變量組及閥位控制變量組等。

3 組態畫面

為了保持原有風格，流程圖界面和觸摸屏保持一致，唯一的區別是原來每塊觸摸屏一次只能顯示4個回路，一條線的控制回路分布在3個觸摸屏上。4條生產線共12塊觸摸屏。改造以后，充分利用了PC機顯示屏比較大，分辨率高的優勢，對畫面布局重新設計，組態了總貌畫面、控制操作畫面、傳感器參數設定畫面、報警參數設置畫面、閥位控制畫面、歷史趨勢組態畫面、報警信息顯示畫面和用戶管理畫面。將96個控制回路整合以后的環吹空調總貌如圖3所示，A1線歷史趨勢顯示畫面如圖4所示，報警信息顯示畫面如圖5所示。

圖3 環吹空調總貌

圖4 A1線歷史趨勢顯示畫面

圖5 報警信息顯示畫面

4 結束語

本次改造，使用一臺PC機替代了12塊西門子的觸摸屏，顯示畫面更加直觀，全部工藝狀況一目了然，鼠標操作方便快捷，比原來要在多個屏幕上操作變得更加輕松、維護更加方便。通過現場工藝人員的實際使用，普遍反應信息量集中，不需要東奔西走，降低了操作難度，歷史趨勢、報警信息的調用和歸檔信息量更大，更方便，各線的系統時間也達到了完全統一，方便數據的分析比較，達到了預期的效果。