西門(mén)子S7-300 PLC全仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

楊海軍 王巨巖

（蘭州石化設(shè)備維修公司 蘭州）

目前蘭州石化公司各生產(chǎn)裝置中，S7-200、S7-300/400 PLC等西門(mén)子系統(tǒng)應(yīng)用最廣。為使在職員工通過(guò)培訓(xùn)掌握PLC的維護(hù)、安裝及調(diào)試等方面的理論知識(shí)和應(yīng)用能力，建立現(xiàn)場(chǎng)儀表綜合實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合淘汰舊的PLC部分卡件，設(shè)計(jì)搭建和開(kāi)發(fā)出1套S7-300/400 PLC全仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)）。實(shí)訓(xùn)平臺(tái)計(jì)劃用在員工專(zhuān)項(xiàng)培訓(xùn)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，使員工將所學(xué)的儀表專(zhuān)業(yè)知識(shí)得到充分綜合應(yīng)用，同時(shí)員工的自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考和組織協(xié)調(diào)等綜合能力，也可得到全面鍛煉和提高。

一、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)構(gòu)成

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)依據(jù)：①車(chē)間員工的知識(shí)體系和培訓(xùn)需求；②技能大賽的培訓(xùn)內(nèi)容；③車(chē)間現(xiàn)有的系統(tǒng)基礎(chǔ)硬件及儀表設(shè)備。

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成：①S7-300 PLC控制系統(tǒng)；②現(xiàn)場(chǎng)儀表，儀表綜合實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)儀表以及一些演教模具（熱電阻、限位開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等）；③燈屏演示；④網(wǎng)絡(luò)通信，選用PC Adaptor（MPI）；⑤編程器，1臺(tái)筆記本電腦。編程軟件預(yù)安裝 SIMATIC S7 V5.2，WinCC6.0，Intouch7.1（可選），仿真軟件PLCSIM。

1.實(shí)訓(xùn)平臺(tái)硬件（表 1）

表1 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)硬件

根據(jù)車(chē)間培訓(xùn)教室的控制閥、變送器和光電開(kāi)關(guān)等其他儀表設(shè)備，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成于1個(gè)簡(jiǎn)單的油循環(huán)系統(tǒng)上（圖1）。在自制的控制盤(pán)上安裝控制系統(tǒng)和繼電器、燈屏、聲光報(bào)警器等一些輔助儀器儀表。

2.實(shí)訓(xùn)平臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)

利用生產(chǎn)裝置中S7-300 PLC的PC Adaptor（MPI）通信適配器進(jìn)行上下位機(jī)通信，SIMATIC Manager進(jìn)行邏輯編程，PLCSIM進(jìn)行程序調(diào)試。按照教學(xué)目的進(jìn)行自控設(shè)計(jì)（表2）。油循環(huán)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)指示、邏輯控制和聯(lián)鎖控制等3部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)指示顯示工況運(yùn)行情況，其中流量由1個(gè)PID單回路控制。邏輯控制包括P-001和電加熱，當(dāng)油溫超過(guò)15℃且液位LT≥25%才允許泵啟動(dòng)，當(dāng)液位低于LL時(shí)停泵（圖2）。聯(lián)鎖邏輯控制是為保護(hù)儀表、設(shè)備和人身安全設(shè)計(jì)。

圖1 油循環(huán)系統(tǒng)流程

圖2 邏輯框圖

3.監(jiān)控系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

監(jiān)控系統(tǒng)是指上位機(jī)流程圖數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示，此處使用Wincc6.0實(shí)現(xiàn)，也可選用Intouch7.11。監(jiān)控功能主要流程圖組態(tài)、數(shù)據(jù)點(diǎn)的連接和建立、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的鏈接、趨勢(shì)及報(bào)表的生成。監(jiān)控功能基本通用，每一種監(jiān)控系統(tǒng)均有其自己的數(shù)據(jù)庫(kù)和控件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)生成和鏈接。通過(guò)監(jiān)控功能應(yīng)用，使員工學(xué)習(xí)系統(tǒng)上位機(jī)的基本組態(tài)環(huán)境和方法，要求員工可獨(dú)立完成簡(jiǎn)單的油循環(huán)系統(tǒng)流程圖和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)鏈接。

二、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)應(yīng)用效果

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是石化公司的濃縮裝置，結(jié)合了控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表兩部分，體現(xiàn)控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表具有相同的重要性。

1.加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)

目前石化公司各裝置均由儀表維護(hù)人員負(fù)責(zé)，但是相當(dāng)一部分員工只重視現(xiàn)場(chǎng)儀表的維護(hù)，忽視了控制系統(tǒng)；或只專(zhuān)長(zhǎng)于控制系統(tǒng)，忽視現(xiàn)場(chǎng)儀表維護(hù)技術(shù)。通過(guò)搭建實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，可加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，使抽象理論知識(shí)變成手把手傳教，全面提高儀表工維護(hù)技能。

表2 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)要求

2.補(bǔ)充系統(tǒng)知識(shí)

通過(guò)近兩年員工技能大賽，可看到員工儀表知識(shí)不再局限于現(xiàn)場(chǎng)儀表的調(diào)校、手操器和繼電器聯(lián)鎖系統(tǒng)，增加了利用DCS和PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)儀表的監(jiān)控功能。今年石化公司儀表技能大賽前，員工更注重DCS、PLC控制系統(tǒng)的實(shí)踐學(xué)習(xí)，實(shí)訓(xùn)平臺(tái)可很好滿(mǎn)足員工學(xué)習(xí)系統(tǒng)知識(shí)。

三、S7-300/400 PLC培訓(xùn)展望

1.開(kāi)發(fā)配套的多媒體課件

制作與課程內(nèi)容相關(guān)的多媒體課件，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)文字處理動(dòng)畫(huà)技術(shù)、影像和控件工具等技術(shù)，結(jié)合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)操練，使教學(xué)更加形象生動(dòng)化、易于員工接受。

2.增加不同機(jī)型和多種編程軟件的學(xué)習(xí)

PLC的機(jī)型很多，不同型號(hào)系統(tǒng)之間雖然有相通之處，但也有各自要求和指令規(guī)范。在設(shè)計(jì)平臺(tái)中只搭建S7-300 PLC機(jī)型，為擴(kuò)展員工知識(shí)面，結(jié)合在各裝置上維護(hù)的不同型號(hào)PLC系統(tǒng)，又搭建1套OMRON PLC系統(tǒng)，要求在職員工必須了解和學(xué)習(xí)。