西門子PLC自控系統(tǒng)在升級(jí)改造中的應(yīng)用

谷偉

（河鋼集團(tuán)邯鋼自動(dòng)化部 河北省邯鄲市 056015）

西門子PLC自控系統(tǒng)在升級(jí)改造中的應(yīng)用

谷偉

（河鋼集團(tuán)邯鋼自動(dòng)化部 河北省邯鄲市 056015）

本文概括介紹了PLC控制原理及其在工廠系統(tǒng)的改造中的應(yīng)用。主要論述了SIEMENS PLC自控系統(tǒng)新增加5B站的方法，CPU之間通過(guò)S7 connection的方式建立通訊方法，新系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件和軟件的功能特點(diǎn)，對(duì)INUSE矩陣編程方法的說(shuō)明，此編程方法特別適用于設(shè)備多、流程控制復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程且流程操作簡(jiǎn)便等。

原料場(chǎng)；西門子PLC；新5B站；升級(jí)

前言

隨著工業(yè)生產(chǎn)改革進(jìn)程的不斷深入以及社會(huì)環(huán)境對(duì)節(jié)能生產(chǎn)的強(qiáng)烈需求，PLC控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，其不僅可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制工業(yè)生產(chǎn)中的某個(gè)工藝流程，同時(shí)也可通過(guò)信息模塊及通信總線的高效連接合理實(shí)現(xiàn)對(duì)全企業(yè)生產(chǎn)工作的協(xié)調(diào)控制。同時(shí)該技術(shù)在冶金生產(chǎn)過(guò)程中也得到了廣泛的應(yīng)用，我們應(yīng)依據(jù)冶金生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)中的控制規(guī)模及其復(fù)雜程度進(jìn)行合理的生產(chǎn)技術(shù)與工作方式選擇，并依據(jù)企業(yè)生產(chǎn)投資規(guī)模及冶金生產(chǎn)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效率合理選擇PLC控制系統(tǒng)，同時(shí)兼具考慮系統(tǒng)的連續(xù)性、集成兼容性與通訊高效性。

1 改造分析

針對(duì)原料廠PLC自控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，新增加四條皮帶。改造前的原料廠共有1-169號(hào)流程，改造后新增加了30條流程，由有1-199號(hào)控制流程組成。

新增加的流程號(hào)為169～199。新增加的四條皮帶對(duì)應(yīng)的皮帶號(hào)分別是 F701BC，F(xiàn)702BC，F(xiàn)801BC，F(xiàn)802BC，監(jiān)控畫面如圖 1所示。

圖1 原料廠監(jiān)控畫面圖

2 改造措施

把新增添SIEMENS PLC控制系統(tǒng)的新5B站遠(yuǎn)程站建成。其中新流程控制在PLC2中控制，之后完成新5B站的打點(diǎn)、調(diào)試、投運(yùn)。然后把原來(lái)舊5B站的DI、DO點(diǎn)統(tǒng)一接到新5B站（由電工執(zhí)行），在新5B站組柜接線同時(shí)完成流程控制程序及監(jiān)控畫面的編寫工作。等條件具備，完成新5B站的打點(diǎn)、調(diào)試、投運(yùn)。

2.1 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)配置的改造措施

控制系統(tǒng)的3套CPU均采用S7-400系列，通過(guò)PROFIBUS總線擴(kuò)展S7-300系列模板ET200從站結(jié)構(gòu)。3個(gè)CPU分別放置于NO.1A、NO.2A控制室，各遠(yuǎn)程站之間采用光纜通訊。

2.2 PLC硬件配置改造措施

中控室設(shè)置的4臺(tái)監(jiān)控站與3個(gè)PLC之間采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。新5B站通過(guò)IM153-1與CPU2連接。機(jī)架與機(jī)架之間通過(guò)PROFIBUS DP相連。新5B站包含三個(gè)機(jī)架，序號(hào)分別為26、27、28.26號(hào)包含2塊AI*813BI，5塊DI16*DC24V。27號(hào)包含8塊DI16*DC24V。28號(hào)包含4塊DI16*DC24V，4塊DO16*DC24V/0.5A.

2.3 程序設(shè)計(jì)

本次改造新增加 4條皮帶，分別為 F701BC，F(xiàn)702BC，F(xiàn)801BC，F(xiàn)802BC。把四條皮帶跟原有皮帶組成新流程，分別從169-199號(hào)。根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)分為四步：

（1）對(duì)主設(shè)備設(shè)計(jì)：檢測(cè)各設(shè)備狀態(tài)，包括設(shè)備自動(dòng)、拉繩、過(guò)負(fù)荷、重跑偏、漏斗堵塞信號(hào)等，形成每個(gè)設(shè)備的OK信號(hào)，以此判斷設(shè)備是否能夠自動(dòng)操作。

（2）對(duì)控制子程序設(shè)計(jì)：對(duì)來(lái)自HMI指令進(jìn)行檢測(cè)、判斷和處理形成相應(yīng)流程的控制命令，包括流程選擇，啟動(dòng)，順停，急停，復(fù)位等。該流程控制子程序采用設(shè)備INUSE矩陣的方式來(lái)判斷流程所屬設(shè)備是否被其它流程占用，從而避免流程沖突。

（3）對(duì)連鎖聯(lián)鎖子程序設(shè)計(jì)：根據(jù)相應(yīng)流程的各種控制命令的組合以及該設(shè)備上游設(shè)備的使能信號(hào)形成該設(shè)備的聯(lián)鎖啟動(dòng)條件，這個(gè)聯(lián)鎖條件是控制設(shè)備啟動(dòng)的必要條件。

（4）對(duì)控制子程序設(shè)計(jì)：針對(duì)原料場(chǎng)所包含的普通皮帶、SHR可逆皮帶機(jī)、編制了多種設(shè)備子程序。在設(shè)備控制程序中，若設(shè)備聯(lián)鎖啟動(dòng)條件具備，則程序先發(fā)出響鈴命令，間隔5s后再發(fā)出設(shè)備啟動(dòng)命令，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間延時(shí)以后，監(jiān)測(cè)設(shè)備的反饋信號(hào)，判斷是否啟動(dòng)，最終形成設(shè)備的使能信號(hào)啟動(dòng)上一個(gè)設(shè)備。

2.4 畫面設(shè)計(jì)

操作站監(jiān)控畫面使用WINCC7.0軟件開發(fā)，通過(guò)工藝流程畫面中的各個(gè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控子畫面判斷現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行條件及狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)流程的選擇、啟動(dòng)、順停、急停、撤銷等操作。監(jiān)控畫面還具有故障報(bào)警、歷史趨勢(shì)、打印報(bào)表等功能

（1）膠帶機(jī)圖形為“綠色”時(shí)表示該設(shè)備已運(yùn)行、“灰色”說(shuō)明具備自動(dòng)啟動(dòng)條件但處于停止?fàn)顟B(tài)、“紅色”表示故障或不具備自動(dòng)條件、“淺藍(lán)色”表示設(shè)備被流程選中但沒運(yùn)行。

（2）每個(gè)設(shè)備所具有的設(shè)備操作及相關(guān)狀態(tài)通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備操作狀態(tài)子畫面顯示，通過(guò)此畫面對(duì)設(shè)備可進(jìn)行單獨(dú)啟、停和手、自動(dòng)切換。設(shè)備所有狀態(tài)在此畫面一目了然，可以很快地判斷出設(shè)備故障，如圖2所示。

圖2 新增5B站配置圖

3 結(jié)論

隨著電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC技術(shù)應(yīng)用、研發(fā)水平的日益成熟，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)的全面發(fā)展，令系統(tǒng)內(nèi)數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化的控制實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步綜合與強(qiáng)化的應(yīng)用，自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，大大提升了原料場(chǎng)的輸送能力，同時(shí)優(yōu)化資源配置為原料的順利供應(yīng)提供了保障。

TP273.5

A

1004-7344（2016）12-0297-01

2016-4-10