西門子PLC自控系統(tǒng)在升級改造中的應(yīng)用

谷偉

（河鋼集團邯鋼自動化部 河北省邯鄲市 056015）

西門子PLC自控系統(tǒng)在升級改造中的應(yīng)用

谷偉

（河鋼集團邯鋼自動化部 河北省邯鄲市 056015）

本文概括介紹了PLC控制原理及其在工廠系統(tǒng)的改造中的應(yīng)用。主要論述了SIEMENS PLC自控系統(tǒng)新增加5B站的方法，CPU之間通過S7 connection的方式建立通訊方法，新系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件和軟件的功能特點，對INUSE矩陣編程方法的說明，此編程方法特別適用于設(shè)備多、流程控制復(fù)雜的生產(chǎn)過程且流程操作簡便等。

原料場；西門子PLC；新5B站；升級

前言

隨著工業(yè)生產(chǎn)改革進程的不斷深入以及社會環(huán)境對節(jié)能生產(chǎn)的強烈需求，PLC控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，其不僅可實現(xiàn)單獨控制工業(yè)生產(chǎn)中的某個工藝流程，同時也可通過信息模塊及通信總線的高效連接合理實現(xiàn)對全企業(yè)生產(chǎn)工作的協(xié)調(diào)控制。同時該技術(shù)在冶金生產(chǎn)過程中也得到了廣泛的應(yīng)用，我們應(yīng)依據(jù)冶金生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中的控制規(guī)模及其復(fù)雜程度進行合理的生產(chǎn)技術(shù)與工作方式選擇，并依據(jù)企業(yè)生產(chǎn)投資規(guī)模及冶金生產(chǎn)項目經(jīng)濟效率合理選擇PLC控制系統(tǒng)，同時兼具考慮系統(tǒng)的連續(xù)性、集成兼容性與通訊高效性。

1 改造分析

針對原料廠PLC自控系統(tǒng)進行升級改造，新增加四條皮帶。改造前的原料廠共有1-169號流程，改造后新增加了30條流程，由有1-199號控制流程組成。

新增加的流程號為169～199。新增加的四條皮帶對應(yīng)的皮帶號分別是 F701BC，F(xiàn)702BC，F(xiàn)801BC，F(xiàn)802BC，監(jiān)控畫面如圖 1所示。

圖1 原料廠監(jiān)控畫面圖

2 改造措施

把新增添SIEMENS PLC控制系統(tǒng)的新5B站遠程站建成。其中新流程控制在PLC2中控制，之后完成新5B站的打點、調(diào)試、投運。然后把原來舊5B站的DI、DO點統(tǒng)一接到新5B站（由電工執(zhí)行），在新5B站組柜接線同時完成流程控制程序及監(jiān)控畫面的編寫工作。等條件具備，完成新5B站的打點、調(diào)試、投運。

2.1 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)配置的改造措施

控制系統(tǒng)的3套CPU均采用S7-400系列，通過PROFIBUS總線擴展S7-300系列模板ET200從站結(jié)構(gòu)。3個CPU分別放置于NO.1A、NO.2A控制室，各遠程站之間采用光纜通訊。

2.2 PLC硬件配置改造措施

中控室設(shè)置的4臺監(jiān)控站與3個PLC之間采用工業(yè)以太網(wǎng)進行通訊。新5B站通過IM153-1與CPU2連接。機架與機架之間通過PROFIBUS DP相連。新5B站包含三個機架，序號分別為26、27、28.26號包含2塊AI*813BI，5塊DI16*DC24V。27號包含8塊DI16*DC24V。28號包含4塊DI16*DC24V，4塊DO16*DC24V/0.5A.

2.3 程序設(shè)計

本次改造新增加 4條皮帶，分別為 F701BC，F(xiàn)702BC，F(xiàn)801BC，F(xiàn)802BC。把四條皮帶跟原有皮帶組成新流程，分別從169-199號。根據(jù)工藝要求設(shè)計分為四步：

（1）對主設(shè)備設(shè)計：檢測各設(shè)備狀態(tài)，包括設(shè)備自動、拉繩、過負荷、重跑偏、漏斗堵塞信號等，形成每個設(shè)備的OK信號，以此判斷設(shè)備是否能夠自動操作。

（2）對控制子程序設(shè)計：對來自HMI指令進行檢測、判斷和處理形成相應(yīng)流程的控制命令，包括流程選擇，啟動，順停，急停，復(fù)位等。該流程控制子程序采用設(shè)備INUSE矩陣的方式來判斷流程所屬設(shè)備是否被其它流程占用，從而避免流程沖突。

（3）對連鎖聯(lián)鎖子程序設(shè)計：根據(jù)相應(yīng)流程的各種控制命令的組合以及該設(shè)備上游設(shè)備的使能信號形成該設(shè)備的聯(lián)鎖啟動條件，這個聯(lián)鎖條件是控制設(shè)備啟動的必要條件。

（4）對控制子程序設(shè)計：針對原料場所包含的普通皮帶、SHR可逆皮帶機、編制了多種設(shè)備子程序。在設(shè)備控制程序中，若設(shè)備聯(lián)鎖啟動條件具備，則程序先發(fā)出響鈴命令，間隔5s后再發(fā)出設(shè)備啟動命令，經(jīng)過一定時間延時以后，監(jiān)測設(shè)備的反饋信號，判斷是否啟動，最終形成設(shè)備的使能信號啟動上一個設(shè)備。

2.4 畫面設(shè)計

操作站監(jiān)控畫面使用WINCC7.0軟件開發(fā)，通過工藝流程畫面中的各個設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控子畫面判斷現(xiàn)場設(shè)備運行條件及狀態(tài)，并實現(xiàn)對流程的選擇、啟動、順停、急停、撤銷等操作。監(jiān)控畫面還具有故障報警、歷史趨勢、打印報表等功能

（1）膠帶機圖形為“綠色”時表示該設(shè)備已運行、“灰色”說明具備自動啟動條件但處于停止狀態(tài)、“紅色”表示故障或不具備自動條件、“淺藍色”表示設(shè)備被流程選中但沒運行。

（2）每個設(shè)備所具有的設(shè)備操作及相關(guān)狀態(tài)通過相應(yīng)的設(shè)備操作狀態(tài)子畫面顯示，通過此畫面對設(shè)備可進行單獨啟、停和手、自動切換。設(shè)備所有狀態(tài)在此畫面一目了然，可以很快地判斷出設(shè)備故障，如圖2所示。

圖2 新增5B站配置圖

3 結(jié)論

隨著電氣自動化控制系統(tǒng)中PLC技術(shù)應(yīng)用、研發(fā)水平的日益成熟，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)自動化技術(shù)的全面發(fā)展，令系統(tǒng)內(nèi)數(shù)字化、自動化、智能化的控制實現(xiàn)了進一步綜合與強化的應(yīng)用，自動控制系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，大大提升了原料場的輸送能力，同時優(yōu)化資源配置為原料的順利供應(yīng)提供了保障。

TP273.5

A

1004-7344（2016）12-0297-01

2016-4-10