S7—300 PLC和WinCC在爐前系統(tǒng)中的應(yīng)用

孫廷亮 何永龍

【摘要】爐前操作對于爐前系統(tǒng)至關(guān)重要，基于當(dāng)前在操作爐前設(shè)備時所存在的問題，將S7-300 PLC和WinCC引入爐前系統(tǒng)。完成了S7-300硬件配置及程序下載調(diào)試，并對WinCC與Step7的通訊進行設(shè)置以及對WinCC監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計;分析了S7-300 PLC與組態(tài)軟件WinCC在爐前系統(tǒng)中應(yīng)用，實現(xiàn)了爐前系統(tǒng)中各測控點的監(jiān)控和統(tǒng)計，為生產(chǎn)和技術(shù)維修人員提供了良好的便利條件。

【關(guān)鍵詞】爐前系統(tǒng);監(jiān)控軟件;S7-300;WinCC

1.引言

目前在煉鐵廠爐前系統(tǒng)中，爐前操作的任務(wù)主要包括[1]：1）利用開口機、泥炮、堵渣機等專用設(shè)備和各種工具，按規(guī)定的時間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，并經(jīng)渣鐵溝分別流人渣、鐵罐內(nèi)，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)進行;2）完成渣、鐵口和各種爐前專用設(shè)備的維護工作;3）制作和修補撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝;4）更換風(fēng)、渣口等冷卻設(shè)備及清理渣鐵運輸線等一系列與出渣出鐵相關(guān)的工作。而在操作爐前設(shè)備時，操作人員只能在爐前現(xiàn)場操作室進行操作，不便于生產(chǎn)人員對爐前系統(tǒng)各項設(shè)備運作情況的了解，也不利于技術(shù)維修人員在調(diào)試和維修設(shè)備，以及對設(shè)備出現(xiàn)故障時的分析和判斷。以往的爐前系統(tǒng)有PLC設(shè)備[2-5]，但并不包含計算機系統(tǒng)。

基于當(dāng)前爐前系統(tǒng)中存在問題，對煉鋼廠的爐前系統(tǒng)進行技術(shù)開發(fā)，即主要針對爐前設(shè)備新增微機，安裝Step7和WinCC組態(tài)軟件[6]，并設(shè)計監(jiān)控畫面對爐前各項設(shè)備參數(shù)及數(shù)據(jù)進行修改和監(jiān)測。

2.爐前系統(tǒng)及S7-300硬件配置

2.1 爐前系統(tǒng)基本原理

煉鐵廠的爐前系統(tǒng)主要由液壓站，開口機，泥炮，揭蓋機，撇渣器等設(shè)備組成。液壓站是爐前的動力系統(tǒng)，包含油泵、液壓閥等設(shè)備。利用開口機打開鐵口放出鐵水，高溫鐵水在流動過程中，經(jīng)過鐵水溝、撇渣器、渣溝分別進到（經(jīng)過擺動流嘴）鐵水罐、粒化塔中。渣鐵出完后用泥炮封堵鐵口，以保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)進行。

爐前系統(tǒng)的下位機編程軟件采用西門子S7-300[7]，該軟件通過通訊卡CP5611與PLC模塊的通訊接口相連接，以MPI通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)對整個控制系統(tǒng)的編程、調(diào)試和監(jiān)控。

2.2 控制系統(tǒng)硬件組態(tài)

根據(jù)實際PLC柜上面的模塊硬件配置，在Step7編程軟件中的“HWConfig”界面上分別對各個站進行硬件組態(tài)。在本控制系統(tǒng)中，Step7有兩個300主站，其模塊主要包括：電源模塊PS307、中央處理單元CPU315-2DP（1）和1個通訊擴展模塊IM360，4個DI32XDC24數(shù)字量模塊，每個主站有帶了3個分站通過IM361通訊，分站包含模擬量和數(shù)字量模塊等。

在系統(tǒng)硬件配置完成后，將主程序OB1，組織塊OB10、OB35、OB40、OB80、OB82、OB84、OB85、OB86、OB100、OB121、OB122，功能塊FB，數(shù)據(jù)塊DB，功能FC等全部下載到CPU模塊中，直到CPU模塊上的指示燈STOP由黃色變成熄滅狀態(tài)。當(dāng)指示燈RUN由熄滅狀態(tài)變?yōu)榫G色時，則表示$7-300CPU開始運行，此時Step7可以用來在線調(diào)試程序，如可通過設(shè)置變量表在線修改參數(shù)和監(jiān)視變量等。

3.WinCC系統(tǒng)開發(fā)

3.1 WinCC與Step7通訊設(shè)置

WinCC與S7-300系列PLC通過MPI協(xié)議進行通信。其通訊方法為：將MPI網(wǎng)卡CP5611插入PC機并固定，啟動WinCC，建立一個新的項目，選擇“變量管理”單擊右鍵選擇“添加新的驅(qū)動程序”，在彈出窗口中選擇“SIAMTICS7prOlocoI suite”連接驅(qū)動，將其添加到變量管理中。選擇MPI通訊驅(qū)動并按右鍵，選擇“新驅(qū)動程序的連接”，進行PLC連接，連接時須設(shè)置MPI地址與PLC硬件配置中CPU的MPI地址相同。最后在建立的S7-300PLC連接下面新建變量接收PLC發(fā)送的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，變量的標(biāo)簽名、數(shù)據(jù)類型和地址，與PLC變量保持對應(yīng)關(guān)系。在設(shè)置完成后，通過“Channel Diagnosis”工具觀察是否通訊成功。MPI設(shè)置界面如圖1所示。

圖1 MPI設(shè)置界面

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)界面

3.2 WinCC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

監(jiān)控系統(tǒng)采用西門子公司的組態(tài)軟件WinCC 7.0，該監(jiān)控系統(tǒng)通過對爐前系統(tǒng)中的各信號進行檢測，可實現(xiàn)參數(shù)設(shè)定、實時數(shù)據(jù)動態(tài)顯示、歷史數(shù)據(jù)記錄、打印和報警及操作人員權(quán)限設(shè)定等功能。監(jiān)控系統(tǒng)界面如圖2所示。

由圖2可以看出，該監(jiān)控畫面能夠形象地顯示爐前系統(tǒng)中所有泥炮、開口機等設(shè)備的操作模式及當(dāng)前工作狀態(tài)、故障顯示、旋轉(zhuǎn)動作顯示等。當(dāng)有某一個出鐵場有設(shè)備動作，畫面中出鐵場標(biāo)號會變色，如圖中會變?yōu)椤２⑴溆性O(shè)備手自動狀態(tài)的顯示，還含有報警指示畫面，包含泵吸油口、冷卻水、液位、油溫、油壓、蓄能器油壓、循環(huán)過濾阻塞和3個主泵2個循環(huán)泵等的運行狀況的顯示。泥炮和開口機旋轉(zhuǎn)可由動畫模擬顯示，并顯示設(shè)備的旋轉(zhuǎn)角度、油壓的實時數(shù)據(jù)等，當(dāng)設(shè)備動作時配有動作提示，如開口機和泥炮的前進、后退，小車的向前、退回，以及旋轉(zhuǎn)、沖擊、水霧等動作提示。采集主泵和循環(huán)泵等電機電流、溫度等參數(shù)，并對4個出鐵場設(shè)備的主要數(shù)據(jù)做出歷史趨勢圖，報警記錄和操作記錄以方便技術(shù)人員觀察分析。有了這些數(shù)據(jù)記錄，和以往相比，技術(shù)人員對設(shè)備故障的處理分析有了明顯的改觀，可以從這些數(shù)據(jù)記錄中直接明了的發(fā)現(xiàn)故障點并及時處理，為保證正常生產(chǎn)打下良好基礎(chǔ)。

4.結(jié)束語

本文將S7-300 PLC和WinCC技術(shù)成功應(yīng)用在爐前操作系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對爐前各項設(shè)備參數(shù)及數(shù)據(jù)進行修改和監(jiān)測，使設(shè)備故障的處理、分析等得到了明顯的改觀。同時該技術(shù)的應(yīng)用極大的方便了技術(shù)人員對設(shè)備調(diào)試和維修時的操作，減少了對設(shè)備故障的誤判，提高工作效率，目前該系統(tǒng)已在北營1#高爐投入使用，并反饋良好。

參考文獻

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[7]劉鍇，周海.深入淺出西門子S7-300PLC[M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2004.

作者簡介：孫廷亮（1985—），黑龍江寶清人，助理工程師，現(xiàn)供職于本溪本鋼北營鋼鐵公司煉鐵廠，研究方向：電氣自動化控制。