西門子PLC控制系統在后處理裝置的應用

謝勝軍

摘 要：本文介紹了西門子系統的硬件組態，軟件編程;利用Profibus實現S7底層與工控組態軟件WinCC的通訊，對SBS后處理系統進行過程控制。

關鍵詞：PLC組態;S7-400;WinCC;工藝控制

我事業部后處理裝置控制系統采用西門子 S7-400系列PLC。本控制系統設計采用近幾年發展和改進的新技術，新設備和新系統。具有開放系統的基本結構，擴展方便，系統設計可在線增加節點，并具備熱插拔功能。

西門子S7-400是具有中高性能的PLC，適用于對可靠性要求極高的大型復雜的控制系統。西門子公司S7-400可編程控制器采用模塊化無風扇設計，在一塊機架底板上可安裝電源、CPU、各種信號模板、通信處理器等模塊。CPU集成有標準化MPI和DP通信接口，它既是編程接口，又是數據通信接口。使用S7協議，通過通信接口和通信模塊，PLC之間、PLC與上位機之間都可以周期性地自動交換I/O模塊的數據，從而組成自動化系統，構成MPI網絡。S7-400通過I/O采集相關數據和發出控制信號，I/O通過PROFIBUS現場總線與CPU單元通信和軟件組態。該總線為多主多從結構，可方便構成集中式、集散式和分布式控制系統，性能可靠，硬件組成簡單，抗干擾能力強。

706后處理處理SBS能力為5萬t/a。整個裝置不間斷運行，所需控制系統穩定可靠，自動化要求程度高，是整個SBS生產過程中關鍵的一環。我們采用412-3CPU及各種IO模塊，可以滿足后處理現場復雜控制的生產需要。下面介紹一下西門子公司STEP7軟件的應用。

1 S7-400硬件組態

使用S7-400要進行硬件組態。此時計算機作為PLC的編程裝置，打開S7-400編程軟件包STEP 7，首先對計算機的一些參數進行設置，如通信端口的設置，MPI地址設定，選擇數據傳輸速率等。接著開始對S7-400硬件組態，即對S7-400的機架號、電源、CPU、分布式I/O模塊等按其實際配置和物理地址進行組態，其中，分布式I/O模塊的地址一般根據模塊旁的撥盤開關來設定，即它的物理地址可以根據需要人為地進行修改，最后將組態程序表下載到PLC并確認。本系統硬件組態如下（圖1）：

本系統硬件采用CPU同步冗余結構。任一CPU出現故障狀態，另一CPU即可同步運行。保障了整個裝置的安全運行。整個系統占用3個卡籠，每個卡籠下可掛10個I/O模塊。共有AI模塊6塊，用于現場壓力液位等模擬量輸入。AO模塊4塊，用于現場調節閥的控制。RTD模塊10塊，用于現場溫度輸入。DO模塊3塊，DI模塊7塊，用于開關閥門和電機的控制和顯色。每個卡籠都通過一個接口模塊IM15連接，接受CPU的指令或向上傳達現場的信息。多模塊的應用，充分的滿足了現場工藝控制的需要。

2 S7-400軟件編程

S7-400軟件組態使用STEP 7軟件，可以在一個項目下生成S7程序。可編程邏輯控制器（PLC）用S7程序監視和控制機器設備。在S7程序中通過地址尋址I/O模板。在西門子的軟件包STEP7中，可用梯形圖、語句表或電氣圖進行編程，若選擇“線性程序設計”方法，則把所有程序放在組織塊OB1中即可，OB1是PLC操作系統與用戶程序間的接口，PLC周期性地調用此模塊。若選擇“結構式程序設計”方法，則通過組織塊OB1 調用其他塊如功能塊FB、數據塊DB等。

本系統編程主要采用梯形圖編制。由于現場相同功能塊應用較多，我們先用梯形圖編制一個功能模塊，然后相同功能的就調用此模塊就行。這樣就大大節省了編程時間，也增強了程序的可讀性和可靠性。現已C7752輸送風機電機控制為例（圖2）。

注釋：#START為現場操作柱啟動信號;#STOP現場操作柱停止信號;#EMERGENCY_STOP為緊急停車信號;#INTERLOCK_STOP為聯鎖停車信號;#OUTPUT_MCC為系統輸出控制信號;STATUS為電機運行信號。整個程序編制成FC100功能模塊，以后每個電機調用此模塊即可。

C7752輸送風機（圖3）。

3 S7-400與工控組態軟件WinCC之間的通信

工控組態軟件WinCC是一個集成的人機界面（HMI）系統和監控管理系統，被用來在生產和過程自動化中進行圖形顯示和完成控制任務。其特性之一是全面開放，可以與各種自動化設備及控制軟件集成。用戶在其界面下進行組態、編程和數據管理，可形成所需的操作畫面、監視畫面、控制畫面、報警畫面、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報表等。

啟動WinCC：建立一個新的WinCC 項目，然后在標簽管理中選擇添加PLC驅動程序，通信驅動程序安裝以后，在出現的幾個通道中選擇Profibus，在其中的“Profibus： DP master system”下連接各分布式I/O，并且要設置節點名、節點地址等參數，節點地址必須與PLC中設置的相同。此時，便建立了WinCC與PLC之間的通信連接。

整個控制系統的研發，為操作人員提供了良好的人機界面，現場設備的狀態一目了然。大大地提高了生產效率，減輕了工人勞動強度。本套程序采用了連續控制，順序控制，和安全聯鎖控制方案。實時顯示各工藝數據，參數超標報警。讓操作人員能做出及時反應。對兩主機等重要設備實現多項安全聯鎖控制。保障整個裝置的安全開車。本裝置開車一年余來，運行平穩，操作便捷，碰到緊急情況能夠實現安全聯鎖停車，已達到預想控制效果。