SIMATIC PCS7 8.1在氣力輸送控制系統中的模塊化應用

賈明成

摘 要：文章簡要介紹了應用西門子公司開發的PCS7 8.1軟件進行模板化編程的方法。其中包括功能模塊介紹、基本控制模板介紹、編程技巧及實際編程舉例。

關鍵詞：氣力輸送；控制系統；模塊化；編程

1 概述

太原第二熱電廠六期2×300MW亞臨界直接空冷供熱機組正壓濃相氣力除灰控制系統改進工程，采用西門子公司的PCS7 8.1系統進行編程，并且應用最新的模板化編程方法，這種編程方法易于介入，編制程序結構清晰，控制模塊功能強大，可實現散料輸送系統中所有設備的功能控制，經過編譯傳送到HMI（人機界面），可提供豐富的運行診斷信息，方便程序開發和運行維護管理。

2 基本概念

2.1 功能模塊

為實現模板化編程，PCS7 8.1中主要提供了三類的功能模塊。

主驅動功能塊包括：（1）單個輸入單輸出；（2）兩個輸入單輸出；（3）兩個輸入兩輸出。附加功能塊，主要包括：（1）診斷功能塊；（2）操作時間功能塊；（3）操作模式功能塊。自定義功能塊，此類功能塊是編程者根據系統控制工藝要求，在PCS7 8.1 提供的FB或FC編程環境中編制基本自定義的控制模板。

2.2 基本控制模板

應用上述功能模塊，可以在PCS7 8.1 提供的CFC編程環境中編制基本的控制模板，基本的控制模板有如下三大類：

一方向一速度設備控制模板：該控制模板主要采用單個方向單種速度、操作時間功能塊、操作模式功能塊、診斷功能塊四種功能模塊連接組成。通常用于控制介質系統的泵、電機等設備。

二方向一速度設備控制模板：該控制模板主要采用兩個方向單種速度、操作模式功能塊（或二進制定位功能塊）、診斷功能塊三種功能模塊連接組成。通常用于控制雙向氣動閥、雙向液壓閥等設備。

二方向二速度設備控制模板：該控制模板主要采用兩個方向兩種速度、模擬定位功能塊、多路設定速度選擇功能塊、診斷功能塊四種功能模塊連接組成。通常用于控制兩方向兩速度或兩方向無極變速等復雜設備。其中診斷功能塊用來診斷控制設備的各種運行條件，該模塊中的文本描述可用于快速查找故障。通過這三種主要控制模板，就能夠實現對各種單體設備的邏輯功能控制。但要實現復雜的工藝流程，就需要基本控制模板與自定義功能塊組合使用。

3 編程技巧

首先依據設備功能描述，利用基本控制模板在FB中編制具體的聯鎖條件及命令。如將設備的急停、倉泵的運行模式選擇、HMI操作使能、系統內單體循環運行條件命令等信息及控制邏輯組織編輯完成，其相關背景數據存放于相應的DB中。對某一功能塊所有背景數據DB的數據結構都完全一致，不同的輸入、輸出地址和互鎖條件通過相應的FB寫入相應的DB。例如一個倉泵，用FB500編程并將通過在CFC相應的控制模板中調用執行FB500。

所引用的控制模板中主驅動功能塊及附加功能塊就可得到所有記錄于DB中的相關信息。經過控制模板中各功能塊的協調工作，產生相應的動作命令及處于什么模式并寫入本設備DB的相應地址，在FB被調用循環執行過程中輸出到執行機構，從而實現對設備的控制。最后通過CFC編譯及傳送，在HMI（人機界面）形成可視及操作控制面板，實現對設備監控、操作、診斷、運行時間記錄等。

4 實際編程

下面簡要介紹太原第二熱電廠六期2×300MW亞臨界直接空冷供熱機組正壓濃相氣力除灰控制系統改進工程是如何實現的。此控制系統硬件配置：CPU是西門子AS 414H冗余配置，每臺爐一個遠程站，灰庫分選系統一個遠程，整個系統共計三個I/O遠程站，CPU與遠程站間采用PROFIBUS DP通信，CPU與HMI和灰網采用工業以太網通信。

為了滿足氣力輸送系統特殊工藝，在熟悉PCS7軟件的基礎上，利用PCS7的基本控制模塊和自定義模塊，實現對此系統模塊化編程。基本控制模塊使用除常規ADD、OR之外，還有AI處理模塊CH_AI（FC275）；自定義模塊如下：CB_CONTROL（FB500）單倉泵工藝控制、UPTIME（FB501）倉泵步執行時間、TimeTransform（FB502）倉泵設定時間、AUT_QD（FB504）管道自動清堵、AOU_MAN_DO（FB506）輸出點控制、DG_detect（FB507）管道檢測、QY_detect（FB508）氣源檢測、HK_detect（FB509）灰庫檢測、HG_QHF（FB510）灰庫切換閥控制。所有模塊編制完后，使用CFC調用組合這些模塊，使之倉泵的控制工藝得以實現。如圖：

每個倉泵組合模式都一樣，只要改變模塊的輸入、輸出的實際物理地址，即可實現多倉泵的控制。通過調整模塊的輸入參數，可靈活控制單倉泵或多倉泵連鎖運行。如果倉泵運行工藝有改變，可單獨改CB_CONTROL（FB500）模塊一處即可。當整個程序組合完后，編譯CFC把相關監控點傳給HMI，從而實現上層（上位機）和下層（下位機）一體開發。

此控制系統的優點是：冗余配置分散了故障危險，可提高系統運行的有效性和可靠性。故障檢測和故障診斷的處理程序，系統的智能化程度可得到提高，有利于進一步改善自控系統的有效性和可靠性。模塊化的引入使程序修改更加簡便、更加安全，實現多條件制約或自動屏蔽與解除的智能化控制。智能化控制，保證系統的安全可靠，減少運行維護人員。一體化開發節省程序開發時間和數據完整、統一。實現多倉泵的控制。通過調整模塊的輸入參數，可靈活控制單倉泵或多倉泵連鎖運行。

5 結束語

西門子PCS7 8.1系統提供的這種模板化編程方法功能強大，程序開發簡單易懂，診斷信息豐富，便于查找故障。該編程方法已成功應用于太原第二熱電廠六期2×300MW機組氣力輸送系統控制。相信這種先進的編程方法會越來越廣泛的應用于工業電氣自動化控制，學習和掌握這種編程方法具有非常現實的意義。

參考文獻

[1]SIEMENS SIROLL PCS7 Training

[2]SIEMENS PCS7 System Course

[3]SIEMENS PCS7 Version