使用Simatic HMⅠ系統管理電氣設備故障

于林

（山西省太原重工礦山設備分公司，山西 太原 030024）

使用Simatic HMⅠ系統管理電氣設備故障

于林

（山西省太原重工礦山設備分公司，山西 太原 030024）

電氣設備在惡劣的工況下出現故障是在所難免的，如何讓設備故障實時且簡潔明了地顯示在操作員的視線里，用以提醒故障出現的具體位置及處理方法，方便維修技術人員處理問題，提高設備的運行效率。WinCC flexible是德國西門子公司工業全集成自動化(TIA)的子產品，是一款面向機器自動化的HMI軟件。HMI觸摸屏設備可通過過程總線與PLC連接構成具有上位機控制的自動控制系統。HMI上可以實現的主要功能有：過程可視化、操作員對過程的控制、顯示報警、歸檔過程值和報警、過程值和報警記錄、過程和設備的參數管理。文章以HMI與PLC組成的單用戶系統為基礎，講述如何將設備產生的故障設計為觸摸屏上的報警系統，讓故障及時地顯示出來，并對觸發的報警加以文本信息的解釋，讓設備維修變的得心應手。

設備故障；PLC；HMI觸摸屏；報警系統

由復雜龐大的電氣系統控制的大型機械設備，在惡劣的工作狀況下運行，設備發生的故障隨之增多。但其本身的成本高，為它配備的相應設備多，要想提高所有設備協同作業的生產率，就必須保證每一生產環節的連續性和高效率。如何保障惡劣工況下設備的高效率生產顯得極為重要。以前的舊設備產生故障時沒有智能提醒，只能通過技術人員層層分析才能處理，加大了故障處理的工作量。現今的設備配備了自動控制的上位機系統，使用HMI設備將會實時監控程序設計中的所有故障點，將運行中產生的問題清晰明了化，將有助于操作及維修人員及時找見發生問題的所在處，使故障處理時間降到最低，從而保證高生產率。

1 構建HMI設備與PLC連接的單用戶系統

HMI設備可以通過Profibus過程總線與PLC連接構成單用戶、多用戶系統。多用戶系統就是多臺HMI設備通過過程總線連接至一個或多個PLC的多用戶系統。如圖1所示。

圖1 左圖為HMⅠ與PLC組成的單用戶系統，右圖為多用戶系統

2 用PLC編程構建離散量及模擬量變量

用PLC將開關量關聯點編程為開關量故障輸出點，如使用斷路器、接觸器、熱繼電器的輔助點串聯構成各電機運行監測點，若檢測回路出現故障后，輸入點輸入到PLC模塊時的位地址狀態將發生改變，則可以使用程序將這些點編程為故障點輸出，就可以在HMI上將這些故障點組態為離散量報警。

也可以對模擬量進行編程處理，如溫度，流量，壓力等。對模擬量的處理，本例通過調用FC105系統功能對溫度模擬量進行測量，把模擬量的實際結果作為輸出變量用來組態模擬量報警。若此變量超出所設置的區間，它將會觸發HMI報警。圖2為在PLC仿真器上測量溫度實際值的梯形圖，PIW266為模擬量輸入值，MD100為輸出的溫度實際值。

圖2 使用系統功能FC105測量模擬量值

3 組態報警系統

3.1 組態離散量報警

在WinCCflexible軟件中，在項目菜單中選擇新建，創建一個空項目，設備類型選擇為Multi panels MP27710＂Touch。在項目中選擇通訊/連接，創建一個名稱為連接_1，通訊驅動程序為SimaticS7 300/ 400，在參數屬性中選擇接口為IF1B，其他為默認值。新建變量，選擇通訊/變量，打開變量編輯窗口。創建名稱為故障信息，地址為MW10的變量;創建名稱為溫度，地址為MD100的變量。

打開報警管理/離散量報警，創建通風機電氣故障、相序繼電器故障，類別都為錯誤，觸發變量為故障信息,觸發器地址分別為M11.0及M11.1。同理，也可以將變頻器所報的各類故障通過FC15系統功能輸出到DB數據塊，并對DB塊內的故障位變量組態離散量報警。DB數據同樣由CPU傳送到HMI，這樣便可以組建更多的有需要的離散量報警。離散量報警組態如圖3所示。

圖3 離散量報警的組態

3.2 組態模擬量報警

打開報警管理/模擬量報警，在文本中輸入潤滑油溫度過高，當前溫度為，即把溫度變量傳送給了，以顯示溫度值，觸發變量為溫度,類別為錯誤，上限值為80，上升沿觸發，在屬性/信息文本中輸入檢查油路散熱風機的運行狀態。同理設置溫度較低的報警警告，觸發變量為溫度，類別為警告，下限值為20，下降沿觸發，以此類推，可以組態電機軸溫，管路壓力及流量等設備關鍵位置的模擬量，并將有需要的極限值作為觸發報警值。

4 組態報警窗口

首先組態報警類別，報警類別可以將錯誤、診斷事件、警告及系統所產生的報警進行歸類，還可以設置各種顏色來表示已激活的、已取消及確認的報警狀態，方便操作員的觀察。其次在模板中可以組態報警窗口，報警指示器；也可以在畫面中組態報警視圖，用以將出現的報警顯示在畫面程序中。如在模板中組態報警窗口及報警指示器。報警指示器可以顯示報警的個數。在報警窗口中可以組態窗口中顯示的報警條數、報警列文本的標題及需要顯示的列文本等，也可以設置最新的報警的最先顯示。報警窗口的作用是顯示實時出現的報警信息文本及報警的提示信息，這樣就可以將報警顯示在設備窗口上，方便維修處理故障。

5 運行系統

用WinCC flexible simulator對程序仿真，并給相應的變量賦值后，出現的故障報警窗口，可以根據對應的故障來查看故障的信息文本，在信息文本中將會提示出現故障發生的具體位置及檢查的主要對象。對排除了的故障需要確認的必須確認才能將其從報警窗口中去除，因為在程序中可以把極其重要的故障編程為影響系統整體運行的必要條件之一，如果不確認，則關鍵電氣驅動柜無法啟動，如變頻器出現的故障信息，必須確認才能再次啟動，保證了設備運行的可靠性及安全性。

將MP27710″Touch的IF1B口與S7300PLC的MPI口用DP總線相連，保存編譯好程序后用適配器下載到Touch中，啟動設備，當設備出現相應的故障后，可以通過觸摸屏的顯示來快速直接地排查出現的問題，保障設備的高效運行，實現設備運行過程的自動化。

6 結語

設備在運行中出現的故障都可以通過PLC編程，通過HMI設備管理報警。除了對系統故障的即時監控顯示，還可以對報警分組，方便確認故障信息；還可以對報警進行記錄，方便設計及維修人員統計常見故障，并對常見故障分析處理，改進設備設計中出現的缺陷，提高設備質量。

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