基于TIA Portal軟件開發(fā)CIP清洗過程監(jiān)控與事件記錄的方法

周德豐　丁寬　施建強(qiáng)

摘要：目前，自動(dòng)化控制技術(shù)在CIP清洗系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。文章介紹采用SIEMENS S7-300系列PLC為控制器，使用SIEMENS精智TP1200 Comfort觸摸屏作為人機(jī)互交界面，以TIA Portal V13為軟件編程環(huán)境，探討如何實(shí)現(xiàn)CIP清洗系統(tǒng)運(yùn)行過程監(jiān)控與事件記錄的方法。

關(guān)鍵詞：TIA Portal；CIP清洗系統(tǒng)；自動(dòng)控制；PLC控制器；軟件編程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP273 文章編號(hào)：1009-2374（2016）34-0018-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.009

1 概述

隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化控制技術(shù)在CIP清洗系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前多數(shù)乳品、飲料、啤酒等行業(yè)生產(chǎn)線上的CIP清洗系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的手動(dòng)清洗系統(tǒng)、半自動(dòng)清洗系統(tǒng)升級(jí)為全自動(dòng)CIP清洗系統(tǒng)。其CIP清洗過程基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制運(yùn)行。自動(dòng)CIP清洗系統(tǒng)不僅提高生產(chǎn)效率，節(jié)省能源消耗，而且保障操作安全，延長生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。然而，CIP清洗系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，但是對(duì)于運(yùn)行過程的數(shù)據(jù)記錄以及產(chǎn)生的事件卻需要操作人員手動(dòng)記錄。

每次清洗不同管路需要做CIP運(yùn)行記錄表，而這些記錄表即是CIP運(yùn)行的原始記錄，對(duì)后續(xù)的生產(chǎn)和質(zhì)量追溯都是極為重要的數(shù)據(jù)。由于CIP運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄由人工錄入完成，這就存在數(shù)據(jù)記錄的不準(zhǔn)確性和不可靠性。因此，本文就自動(dòng)CIP清洗系統(tǒng)存在的這些問題，以杭州宏盛飲料集團(tuán)公司CIP清洗系統(tǒng)為例，詳細(xì)闡述如何利用現(xiàn)有的CIP清洗控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)CIP清洗系統(tǒng)運(yùn)行過程監(jiān)控和事件記錄的方法。

2 自動(dòng)CIP清洗控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

自動(dòng)CIP清洗控制系統(tǒng)硬件主要由控制器、數(shù)字量I/O模塊、模擬量I/O模塊、觸摸屏、變頻器、閥島、現(xiàn)場檢測儀器儀表等構(gòu)成。如圖1所示，本文案例中采用SIEMENS S7-300系列PLC中的315-2DP/PN作為系統(tǒng)主控制器，以SIEMENS精智TP1200 Comfort觸摸屏作為人機(jī)互交界面，以TIA Portal V13軟件編程環(huán)境，開發(fā)CIP清洗自動(dòng)控制系統(tǒng)。

CIP清洗需要對(duì)運(yùn)行過程的流量、溫度、電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)以及清洗開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、清洗過程產(chǎn)生的事件等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控與記錄。這需要有一定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，用來保存運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。對(duì)于記錄數(shù)據(jù)而言，購買一臺(tái)服務(wù)器或者記錄儀來做數(shù)據(jù)記錄無疑是較為理想的選擇，但其成本較高、投入大。本案例中，采用一張普通的2G數(shù)據(jù)SD卡，利用TIA Portal V13編程軟件來實(shí)現(xiàn)CIP清洗系統(tǒng)運(yùn)行過程監(jiān)控和事件記錄。

3 CIP清洗過程監(jiān)控與事件記錄的軟件組態(tài)

TIA Portal V13編程軟件是西門子全集成自動(dòng)化軟件平臺(tái)。采用了全新的組態(tài)設(shè)計(jì)框架，將SIMATIC STEP 7、SIMATIC WinCC和SINAMICS StartDrive等自動(dòng)化軟件工具完美地集成在一個(gè)優(yōu)異的開發(fā)環(huán)境中。

模擬量數(shù)據(jù)組態(tài)設(shè)置：在數(shù)據(jù)記錄界面中新建名稱“Trend CIP100”，并設(shè)置文件存儲(chǔ)位置為CSV文件（ASCII）；每個(gè)日志的數(shù)據(jù)記錄數(shù)為500000個(gè)；路徑為＼Storage Card SD＼Logs；記錄方法為觸發(fā)器事件；去掉勾選運(yùn)行系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)啟用記錄；重啟時(shí)處理日志選擇向現(xiàn)有日志追加數(shù)據(jù)。記錄變量界面中選擇所需要記錄的變量參數(shù)。本案例中選擇CIP100的電導(dǎo)率、流量、溫度作為數(shù)據(jù)記錄參數(shù)，記錄周期設(shè)置為1分鐘。HMI變量表中新建2個(gè)數(shù)據(jù)類型為WORD的變量：一個(gè)定義為數(shù)值更改時(shí)啟動(dòng)記錄功能；另一個(gè)定義為數(shù)值更改時(shí)停止記錄功能。

離散量事件組態(tài)設(shè)置：在報(bào)警日志界面中新建名稱“Event_CIP100”，并設(shè)置文件存儲(chǔ)位置為CSV文件（ASCII）；每個(gè)日志的數(shù)據(jù)記錄數(shù)為500000個(gè)；路徑為＼Storage Card SD＼Logs；勾選記錄事件文本和出錯(cuò)位置；記錄方法為觸發(fā)器事件；勾選運(yùn)行系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)啟用記錄；重啟時(shí)處理日志選擇向現(xiàn)有日志追加數(shù)據(jù)。HMI變量表中新建數(shù)據(jù)類型為WORD的變量，將該WORD中的每個(gè)bit定義為一個(gè)事件并將事件條目寫入報(bào)警文本中，將每個(gè)bit所對(duì)應(yīng)的事件與PLC程序中編寫的事件一一對(duì)應(yīng)。本案例中采用了2個(gè)WORD作為事件記錄，3個(gè)WORD作為步驟記錄。

圖2所示為部分PLC編程程序語句，其功能為開啟記錄與停止記錄的邏輯處理。圖3所示為CIP運(yùn)行時(shí)所記錄的數(shù)據(jù)截圖。上面詳細(xì)地記錄了在CIP清洗過程中的數(shù)據(jù)參數(shù)。并且當(dāng)SD卡存貯容量達(dá)到預(yù)設(shè)的上限值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警，提示操作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。

4 結(jié)語

經(jīng)過現(xiàn)場2個(gè)多月測試，CIP清洗系統(tǒng)運(yùn)行過程數(shù)據(jù)全部被記錄在SD卡內(nèi)。改進(jìn)后的CIP清洗系統(tǒng)避免了因人為因素造成的數(shù)據(jù)記錄不準(zhǔn)確性和不可靠性。實(shí)踐證明，該監(jiān)控系統(tǒng)簡單可靠、成本低廉、使用方便。目前已經(jīng)在杭州宏盛飲料集團(tuán)公司內(nèi)得到廣泛的推廣與應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）