軌梁百米新線加熱爐控制系統改造與應用

摘 要：文章介紹了軌梁百米新線控制系統的改造，由以前梯形圖、語句表加CFC方式，改為純梯形圖方式，增加了程序的可讀性；上位監控由以前服務器+客戶端模式，改為工程師站+操作站模式，增強了系統的可操作性。

關鍵詞：PCS7；STEP7；過程控制；PID

1 項目背景

軌梁百米新線是為公司創造效益的重點生產線，保障其生產順利穩定是重中之重。百米新線加熱爐原來的控制系統為西門子PCS7系統，上位機為服務器+客戶端模式，由包頭設計院院設計開發，至投產以來故障頻發，首先其編程方式為多種語言混合，可讀性極差且存在功能失效等BUG，其中用CFC塊編寫的程序根本無法讀取；其次上位機采用服務器/客戶端模式，如果服務器死機或崩潰客戶端也同時失效，無法對生產過程進行監控，隱患極大。針對以上問題并且從維護和保障生產角度出發，考慮效益最大化，在保留其原有硬件系統不變的基礎上，決定重新編制控制程序和設計上位機監控模式，編制方式改為STEP7+WINCC方式，網絡模式改為單站模式。

2 軌梁百米新線加熱爐控制系統改造

2.1 上下位機程序

由于以前控制系統程序存在的缺陷，決定對下位機程序、上位機操作畫面進行重新編寫。先前其采用的是PCS7系統，但卻沒發揮PCS7系統的優點，而是用梯形圖、語句表加CFC塊混合編程，因授權的丟失，致使CFC塊根本無法打開，給程序維護帶來了困難。根據工藝，程序全部由梯形圖編寫，其優點是便于后期修改與閱讀。上位機監控畫面因為版本的不同，必須重新編制，并在以前的基礎上，根據操作工要求增加了許多新的功能，使操作更便利。

2.2 操作監控模式

改造前上位網絡模式采用服務器/客戶端模式，其有以下缺點：（1）當服務器死機時，客戶端也不能進行操作，耽誤正常生產。（2）當服務器故障，重做系統后，還要對服務器和客戶端進行配置，加大了維護難度。（3）對于重啟運行畫面的修改，則必須在檢修時才能進行，否則關閉服務器時，無法操作和監控畫面。這些缺點已經不能滿足現在高強度的生產，將其改為工程師站+操作員站方式，即兩臺電腦，一臺即做工程師站，又做操作員站，另一臺只做操作員站，它們各自連接到交換機，獨立的訪問CPU。當一臺電腦出故障時，另一臺還可正常操作。

2.3 液位控制的改進

汽包液位、除氧器液位是兩個非常重要的參數。汽包液位過高，產生的蒸汽含有水分，而過低則容易產生安全事故；除氧器液位適中其除氧效果才最佳。傳統經典控制為三沖量控制，其檢測條件要求較高，而調節閥精度也要高，但經過多年的運行，這些閥都出現閥卡等滯后現象，實現不了三沖量控制。改造后根據液位來調節進水流量，在設定的上下限液位之間，輸入要達到的液位，投入自動。由于閥的缺陷，為了實現更好的自動效果，對PID參數進行整定。投入自動后，不需要操作工實時操作閥位的輸出，減少了勞動強度。

2.4 歷史趨勢的在線打印

加熱爐分為均熱段，加熱一段，加熱二段，每段又分為上下兩側，各段的溫度對于不同的鋼種有嚴格的要求，這是反映燒鋼合格與否的證據，歷史趨勢就真實記錄了各個時間點的溫度值。根據要求，在WINCC畫面上可以對歷史趨勢進行查詢和打印。一頁畫面上有8幅小畫面，小畫面上要查詢歷史趨勢，就得每個選擇日期，這樣比較浪費時間，因為WINCC系統中沒有查詢統一日期的控件，所以采用C語言來控制，在畫面上編寫了“按日期取數按鈕”和“打印整頁按鈕”。只要在“1”輸入想要查看的日期，8幅小畫面就顯示相應時間的趨勢，再點擊“2”打印按鈕，則把整頁趨勢就打印出來了。其效果如圖1所示。

2.5 聲音報警

控制系統中為了運行的安全，設置了很多報警，這些報警出現時，在畫面上自動顯示出來。但是有可能出現時卻不能及時被發現而造成嚴重后果，為此增加了聲音報警，當報警來臨時發出聲音，提醒操作工及時確認和處理。其步驟為（1）在報警記錄中添加報警類別和報警變量；（2）在horn中選擇變量、類別和音頻文件。

3 結束語

改造后的控制系統采用了較為比較熟悉的梯形圖編程方式，在系統的結構、汽包水位控制、畫面曲線報警等方面做了進一步優化。系統投運后，經軌梁現場人員確認，改造達到預期效果，實現了控制程序易讀高效，監控模式相對獨立互不干擾。此次控制系統的改造與應用成為一次成功的嘗試，為下一步類似的改造和維護提供了新思路。

參考文獻

[1]胡壽松.自動控制原理[M].科學出版社，2001，2.

[2]林德杰.過程控制儀表及控制系統[M].機械工業出版社，2004，6.

[3]劉鍇，周海，深入淺出西門子S7-300PLC[M].北京航空航天大學出版社，2004，8.