博途軟件在隔膜泵項目中的應用

張興國 趙小康 田磊 張宏中

摘 要：本文重點介紹西門子TIA博途軟件在實際項目中的使用和相關培訓經驗，通過博途TIA的方便快捷的硬件和網絡組態，分類清晰的指令編程以及功能豐富的軟件操作，大大地節省了工程項目的調試時間，并且通過博途TIA軟件高度的集成統一性和前所未有的開放性，幫助用戶在項目上構建標準化的網絡體系結構、統一的編程組態環境和高度一致的數據集成，實現了橫向和縱向的信息集成。

關鍵詞：博途TIA；數據集成；信息集成

山西興華科技股份有限公司的3DM液壓隔膜泵為三缸單作用往復泵，用于輸送懸浮液漿料，介質在液缸中流動性好，不易沉降，運行穩定可靠，輸送介質脈動小，具有雙隔膜破裂監測報警及機械自動補排油功能，閥組、隔膜壽命長、維護快捷方便等優點；減速機選用SEW公司的產品，具有減速比大、傳動效率高、運行穩定可靠、噪聲低等特點，減速機安裝在變頻電動機和泵主體之間用于減速，減速機的服務系數在1.8以上，每臺減速機包括齒輪、齒輪軸、軸承和齒輪箱以及所有運行需要的輔助設備；而項目工程電機選用的是佳木斯電機廠的變頻電機，其性能具有調速性能好、節能、溫升裕度大、壽命長、振動小、噪聲低、運行可靠、使用維護方便、適合地區使用等優點；高壓變頻器控制柜由變頻器、柜體及輸入電抗器、輸入濾波器等元件組成，變頻器采用西門子公司產品，具備數據通訊功能。

1.自動控制系統硬件構成

本項目隔膜泵輸送料系統采用變頻驅動，在硬件平臺上，本項目控制系統由兩套低壓控制柜和兩臺高壓變頻器柜以及用戶的DCS工控機操作臺構成。PLC就地控制柜采用博途PLC實現程序控制，設置就地/遠程控制，預留（Profibus—dpTCP/IP）通訊接口，附帶Profibus--dp接頭。就地操作：可現場操作泵的啟停及調頻；遠程控制：可接受DCS輸送的通訊信號，通過變頻器自動調節泵的流量；同時將泵運行狀態信號、綜合故障信號、綜合開關信號等傳送至DCS系統。故本項目即可通過網絡通信實現全系統的聯動控制，又可實現單機運行，單套PLC系統的故障不影響系統中其余部分的運行。現場通信電纜全部采用鍍鋅管接地單獨走線，避免了電磁對網絡通信可能產生的干擾。

2.自動控制系統軟件構成

本項目隔膜泵輸送料系統采用變頻驅動，在軟件平臺上選擇了西門子最新的全集成平臺TIA博途軟件，共使用了STEP7 V13 Professional開發版一套，WinCC V13 Professional 開發版一套，WinCC V13 Professional 運行版兩套。

在最初選用該軟件時，用戶也存在一些顧慮：TIA博途軟件由于是新開發的，是否滿足整套控制要求？能穩定可靠地運行嗎？和原來的西門子軟件的編程方式區別大嗎？可以很快掌握并熟練運用嗎？對于已經習慣了使用傳統的STEP7和WINCC的用戶來說，TIA博途這套新軟件充滿了未知和補確定因素。但是使用后的事實證明，TIA博途軟件不但圓滿地實現了控制功能，還帶給了用戶全新的功能體驗，非常棒！

3.通過TIA博途組態完成的功能

3.1硬件和網絡組態方便快捷

單站組態可直接通過設備視圖實現，在硬件目錄中選擇相應的硬件。搜索是一個非常強大實用的功能，可直接輸入訂貨號即可找到相應的硬件，非常方便。網絡視圖也是TIA博途軟件的一大亮點，在網絡視圖中可以一目了然地看到整個系統的網絡結構，且各站點之間的數據通信可直接在網絡視圖中組態，相比于STEP7的Netpro組態更加直觀。本項目兩個站點之間的數據都可以通過DP通信在DCS系統中監控到。PLC和變頻器之間的DP通信同樣在網絡視圖中組態，通過簡單的設備排列就可以清晰地顯示出鏈接關系，一目了然。硬件組態完成后，通過在程序中調用DP_SEND和DP_RECV通信模塊，即可完成PLC和變頻器之間的DP通信

3.2編程指令分類清晰

使用過STEP7 5.X編程軟件的工程師都知道該軟件有豐富的程序塊，在里面基本都可以找到實現功能所需的塊，但對于新手來講里面豐富的功能卻讓人有點不知所措的感覺，不熟悉的話找個相應的功能塊需要很長的時間。TIA博途在程序塊的分類上卻更加清晰合理，整個程序塊分為基本指令、擴展指令、工藝和通訊四大部分，直接在相應分類中找到功能塊即可，使得新手可以很快地上手，老的工程師也可以節省時間。特別值得一提的是收藏夾功能，用戶可以按照自己的使用習慣把最常用的命令拖到收藏夾里，收藏的命令也會在編程窗口最上端顯示，該個性化的功能可以方便用戶的操作，加快編程速度，指令編程如圖所示：

3.3畫面控件功能豐富

在畫面的編程方面，給用戶印象最深的就是控件的改變，最直觀的就是控件更加的美觀，色彩的搭配很協調，立體感強，控件放在畫面中非常的美觀好看。控件的實用性也很強，特別是趨勢圖控件，在空間中可以同時顯示多條數據的曲線，利用該控件可以很方便和直觀地分析系統運行狀態。同時報警控件也很強大，可以收集過去和現在正在發生的報警信息，提示用戶注意設備運行安全。

3.4變量連接快捷準確

TIA博途軟件時全集成平臺化，最明顯的體現就是變量的一體化和統一化。在STEP V13中建立一次變量后，即可通過拖動的方式直接在WinCC V13畫面中建立連接，大大節省了工作量，同時避免了在建立變量的過程中發生錯誤，同時，修改變量以后，畫面中變量同時會自動做出相應修改，降低了因變量不統一而發生錯誤的可能性，人性化程度很高，TIA博途軟件的全集成優勢在此體現無余。

4.結論

目前，該項目在現場平穩帶負荷安全運行，自控系統的聯動控制流程和單機控制功能都很好滿足用戶使用需求，觸摸屏畫面和DCS監控數據效果非常好，得到操作人員的認可。TIA博途軟件在此項目中成功運用的經驗說明它的發展順應潮流，替代傳統編程方式也是不可阻擋的。

參考文獻：

[1]崔堅.SIMATIC S7-1500與TIA博途軟件使用指南.機械工業出版社.2016年

[2]張碩，TIA博途軟件與S7-1200/1500 PLC應用詳解.電子工業出版社 2016年