基于TIA Portal軟件開發CIP清洗過程監控與事件記錄的方法

周德豐　丁寬　施建強

摘要：目前，自動化控制技術在CIP清洗系統中得到了廣泛的應用。文章介紹采用SIEMENS S7-300系列PLC為控制器，使用SIEMENS精智TP1200 Comfort觸摸屏作為人機互交界面，以TIA Portal V13為軟件編程環境，探討如何實現CIP清洗系統運行過程監控與事件記錄的方法。

關鍵詞：TIA Portal；CIP清洗系統；自動控制；PLC控制器；軟件編程 文獻標識碼：A

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

1 概述

隨著自動化控制技術的快速發展，自動化控制技術在CIP清洗系統中得到了廣泛的應用。目前多數乳品、飲料、啤酒等行業生產線上的CIP清洗系統已經實現了由傳統的手動清洗系統、半自動清洗系統升級為全自動CIP清洗系統。其CIP清洗過程基本實現了自動控制運行。自動CIP清洗系統不僅提高生產效率，節省能源消耗，而且保障操作安全，延長生產設備的使用壽命。然而，CIP清洗系統雖然實現了自動化控制，但是對于運行過程的數據記錄以及產生的事件卻需要操作人員手動記錄。

每次清洗不同管路需要做CIP運行記錄表，而這些記錄表即是CIP運行的原始記錄，對后續的生產和質量追溯都是極為重要的數據。由于CIP運行數據記錄由人工錄入完成，這就存在數據記錄的不準確性和不可靠性。因此，本文就自動CIP清洗系統存在的這些問題，以杭州宏盛飲料集團公司CIP清洗系統為例，詳細闡述如何利用現有的CIP清洗控制系統實現CIP清洗系統運行過程監控和事件記錄的方法。

2 自動CIP清洗控制系統的硬件構成

自動CIP清洗控制系統硬件主要由控制器、數字量I/O模塊、模擬量I/O模塊、觸摸屏、變頻器、閥島、現場檢測儀器儀表等構成。如圖1所示，本文案例中采用SIEMENS S7-300系列PLC中的315-2DP/PN作為系統主控制器，以SIEMENS精智TP1200 Comfort觸摸屏作為人機互交界面，以TIA Portal V13軟件編程環境，開發CIP清洗自動控制系統。

CIP清洗需要對運行過程的流量、溫度、電導率等數據以及清洗開始時間、結束時間、清洗過程產生的事件等進行實時的監控與記錄。這需要有一定的數據存儲空間，用來保存運行過程中所產生的數據。對于記錄數據而言，購買一臺服務器或者記錄儀來做數據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數據SD卡，利用TIA Portal V13編程軟件來實現CIP清洗系統運行過程監控和事件記錄。

3 CIP清洗過程監控與事件記錄的軟件組態

TIA Portal V13編程軟件是西門子全集成自動化軟件平臺。采用了全新的組態設計框架，將SIMATIC STEP 7、SIMATIC WinCC和SINAMICS StartDrive等自動化軟件工具完美地集成在一個優異的開發環境中。

模擬量數據組態設置：在數據記錄界面中新建名稱“Trend CIP100”，并設置文件存儲位置為CSV文件（ASCII）；每個日志的數據記錄數為500000個；路徑為＼Storage Card SD＼Logs；記錄方法為觸發器事件；去掉勾選運行系統啟動時啟用記錄；重啟時處理日志選擇向現有日志追加數據。記錄變量界面中選擇所需要記錄的變量參數。本案例中選擇CIP100的電導率、流量、溫度作為數據記錄參數，記錄周期設置為1分鐘。HMI變量表中新建2個數據類型為WORD的變量：一個定義為數值更改時啟動記錄功能；另一個定義為數值更改時停止記錄功能。

離散量事件組態設置：在報警日志界面中新建名稱“Event_CIP100”，并設置文件存儲位置為CSV文件（ASCII）；每個日志的數據記錄數為500000個；路徑為＼Storage Card SD＼Logs；勾選記錄事件文本和出錯位置；記錄方法為觸發器事件；勾選運行系統啟動時啟用記錄；重啟時處理日志選擇向現有日志追加數據。HMI變量表中新建數據類型為WORD的變量，將該WORD中的每個bit定義為一個事件并將事件條目寫入報警文本中，將每個bit所對應的事件與PLC程序中編寫的事件一一對應。本案例中采用了2個WORD作為事件記錄，3個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運行時所記錄的數據截圖。上面詳細地記錄了在CIP清洗過程中的數據參數。并且當SD卡存貯容量達到預設的上限值時，系統會自動觸發報警，提示操作人員進行數據備份。

4 結語

經過現場2個多月測試，CIP清洗系統運行過程數據全部被記錄在SD卡內。改進后的CIP清洗系統避免了因人為因素造成的數據記錄不準確性和不可靠性。實踐證明，該監控系統簡單可靠、成本低廉、使用方便。目前已經在杭州宏盛飲料集團公司內得到廣泛的推廣與應用。

參考文獻

[1] 西門子（中國）有限公司.西門子WinCC組態軟件工程應用技術[S].

[2] 西門子（中國）有限公司.TIA博途軟件-STEP7 V11編程指南[S].

[3] 西門子（中國）有限公司.SIMATIC S7-300可編程程序控制器[S].

（責任編輯：黃銀芳）