以太網(wǎng)通訊技術(shù)在西門子S7—300中的應(yīng)用

摘 要：S7-300是西門子公司的可編程序控制器產(chǎn)品。其模塊化的結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置以及性價(jià)比高、電磁兼容性強(qiáng)、抗震動(dòng)沖擊性能好，使其在在化工等行業(yè)應(yīng)用較為廣泛，其容量滿足于300點(diǎn)位的要求，包括：模擬量輸入出、開(kāi)關(guān)量輸入輸入，在編程方面以結(jié)構(gòu)化梯形圖的方式被人所熟知，通俗易懂，與歐姆龍的編程方式相比更容易被解讀。通過(guò)一些邏輯語(yǔ)言使得設(shè)備實(shí)現(xiàn)一些給定的功能，上位機(jī)與下位機(jī)的通訊使用連接電纜實(shí)現(xiàn)，一些有RS232、RS485以及現(xiàn)在使用的以太網(wǎng)等通訊電纜，數(shù)據(jù)顯示也使用相同的方式實(shí)現(xiàn)在PC機(jī)上監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)在在化工企業(yè)一般使用WinCC監(jiān)控系統(tǒng)?，F(xiàn)在主流版本為7.0以上。本文主要對(duì)現(xiàn)電力工程部的供暖的數(shù)據(jù)通訊方式由RS485到以太網(wǎng)通訊做了一個(gè)過(guò)渡，原有的監(jiān)控系統(tǒng)也進(jìn)行了一個(gè)版本的升級(jí)。

關(guān)鍵詞：S7-300；以太網(wǎng)通訊；長(zhǎng)距離傳輸

中圖分類號(hào)：TP393.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）15-0277-01

本文以現(xiàn)羅羅控制室控制的設(shè)備為例，詳細(xì)介紹了基于西門子S7-300可編程控制器與組態(tài)軟件WinCC實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，并介紹了S7-300PLC與上位機(jī)組態(tài)軟件WinCC通過(guò)由RS485通訊到以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)變，以及監(jiān)控系統(tǒng)5.0到7.3的升級(jí)。

1 背 景

羅羅控制室控制的設(shè)備為：三區(qū)換熱站計(jì)量系統(tǒng)；供大化蒸汽計(jì)量系統(tǒng)；大水池液位顯示及液位控制的調(diào)節(jié)閥。在羅羅控制室的其余設(shè)備都為停用狀態(tài)，在抄寫流量報(bào)表時(shí)需要單獨(dú)進(jìn)入羅羅控制室進(jìn)行查看，在現(xiàn)用的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的情況下出現(xiàn)過(guò)程序自動(dòng)關(guān)閉，為運(yùn)行人員及維護(hù)人員一定程度上都增加了工作量。羅羅控制室暖氣已停用，冬季氣溫室內(nèi)溫度較低，為編程工作帶來(lái)不便。在用的工控機(jī)使用年限已超15年，2014年7月由于工控機(jī)主板故障，故障停用一次。監(jiān)控系統(tǒng)版本為較早的WINCC5.0版本。

2 通訊技術(shù)應(yīng)用的意義

通過(guò)2017年塔西南勘探開(kāi)發(fā)公司RR控制室控制及監(jiān)控系統(tǒng)改造項(xiàng)目，并結(jié)合當(dāng)前我單位正在運(yùn)行的1～3#新建鍋爐的通訊技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通訊技術(shù)的應(yīng)用。通過(guò)以太網(wǎng)通訊技術(shù)的應(yīng)用，在新建鍋爐的監(jiān)控系統(tǒng)中顯示并進(jìn)行控制，可以減少監(jiān)控的設(shè)備，縮短運(yùn)行人員巡檢路線，減少維護(hù)工作量。當(dāng)使用光纖、光纖收發(fā)器及通訊模塊把PC機(jī)與S7-300連接時(shí)，通訊速度可以達(dá)到10～100Mbps的速率，且傳輸距離不受限制。

3 可行性驗(yàn)證

羅羅控制室控制系統(tǒng)的程序可以使用筆記本進(jìn)行編程通訊，羅羅主控室的編程工控機(jī)可以甩開(kāi)不使用，監(jiān)控系統(tǒng)使用新鍋爐控制室的WinCC7.3做畫面實(shí)現(xiàn)，冷卻水泵房有220V電源為PLC供電，在冷卻水泵房?jī)?nèi)安裝一個(gè)小型的控制柜放置PLC，光纖可以走廠區(qū)內(nèi)架空的匯線槽，通過(guò)上述措施可以實(shí)現(xiàn)從羅羅控制室至新鍋爐控制室的通訊組態(tài)。結(jié)合當(dāng)前硬件系統(tǒng)的容量，同時(shí)對(duì)西門子PLC程序和上位機(jī)監(jiān)控軟件進(jìn)行修改，是實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)技術(shù)在采暖系統(tǒng)上的應(yīng)用的。

4 應(yīng)用實(shí)施

4.1 硬件系統(tǒng)的配置

將三區(qū)換熱站計(jì)量系統(tǒng)、供大化蒸汽計(jì)量系統(tǒng)、大水池液位顯示及液位控制的調(diào)節(jié)閥的信號(hào)線由羅羅控制室移至冷卻水泵房，在冷卻水泵房放置一個(gè)小型的控制箱，配置有原有的S7-300的PLC以及相應(yīng)的模擬量采集模塊，添加購(gòu)置的通訊模塊CP343-1。將冷卻水泵房的220V電源通過(guò)原有的電源模塊轉(zhuǎn)換為24V為控制系統(tǒng)供電。光纖由新建鍋爐控制室引入冷卻水泵房，光纖長(zhǎng)度800m左右，從新建鍋爐控制、發(fā)電車間辦公樓的電纜溝，1～5#廠房的架空匯線槽，國(guó)產(chǎn)高配室前的電纜溝引至冷卻水泵房，兩端使用光電模塊轉(zhuǎn)換采集信號(hào)、光纖收發(fā)器接受和發(fā)送信號(hào)。分別使用空氣開(kāi)關(guān)控制光纖盒、電伴熱、大水池調(diào)節(jié)閥及PLC電源。

4.2 硬件組態(tài)

與原有通訊方式相比，使用以太網(wǎng)通訊需要添加一個(gè)通訊模塊CP343-1，所以硬件需要重巡組態(tài)，S7-300的內(nèi)部程序是有step5.0軟件編寫的，CP34-1是最近研發(fā)出的通訊模塊，將網(wǎng)上下載的組態(tài)包載入軟件并在項(xiàng)目中添加，設(shè)置通訊地址，由于新建鍋爐的工控機(jī)有兩個(gè)光口，新建鍋爐的網(wǎng)段占用一個(gè)光口，10T鍋爐的網(wǎng)段占用一個(gè)光口，所以新配置的采暖系統(tǒng)需要使用上述其中一個(gè)網(wǎng)段，為維護(hù)方便，將采暖系統(tǒng)和10T鍋爐占用同一個(gè)網(wǎng)段，且10T爐的地址為192.168.0.1，所以采暖系統(tǒng)的地址設(shè)置為192.168.0.2，新建鍋爐工控機(jī)的光口網(wǎng)絡(luò)地址為實(shí)現(xiàn)通訊設(shè)置為192.168.0.10。

4.2 通訊測(cè)試

組態(tài)完畢后，硬件測(cè)試在線觀察是否有錯(cuò)誤，無(wú)誤后在新建鍋爐工控機(jī)運(yùn)行窗口測(cè)試通訊，拼地址ping 192.168.0.2，如正常則控制室內(nèi)工控機(jī)與冷卻水泵房的控制系統(tǒng)通訊已連接，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已建成。

4.3 監(jiān)控組態(tài)

在WinCC7.項(xiàng)目變量管理中需要新建連接設(shè)置通訊地址：192.168.0.1，設(shè)置機(jī)架號(hào)、槽位，原有變量地址不變，新增大水池液位及調(diào)節(jié)閥的模擬輸入輸出點(diǎn)位，如地址命名不沖突則通訊連接不出現(xiàn)嘆號(hào)即命名無(wú)誤可繼續(xù)編輯畫面。

4.4 畫面編輯

由于新增控制設(shè)備為采暖系統(tǒng)部分設(shè)備，大水池的水經(jīng)補(bǔ)水泵通向軟化水箱，可將畫面編輯在采暖系統(tǒng)的子畫面軟化水箱中，添加供三區(qū)換熱站蒸汽系統(tǒng)、供大化蒸汽系統(tǒng)、大水池液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，并增加大水池給水調(diào)節(jié)閥的PID控制參數(shù)輸入輸出域。

5 應(yīng)用效果

5.1 技術(shù)水平

應(yīng)用實(shí)施后改變?cè)型ㄓ嵎绞剑捎靡蕴W(wǎng)通訊，具有以下特點(diǎn)：長(zhǎng)距離傳輸，速度快，穩(wěn)定性好，不易受干擾。監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)淘汰原有的監(jiān)控系統(tǒng)了，實(shí)現(xiàn)了與主流版本一致，采用了功能強(qiáng)大的winncc7.3版本，畫面切換更為直觀，簡(jiǎn)單，報(bào)文導(dǎo)出更加快捷，還可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控，為以后系統(tǒng)升級(jí)提供便利。通過(guò)對(duì)以太網(wǎng)通訊的探索，提高了在通訊方面的技術(shù)水平，取得了明顯的效益。

5.2 實(shí)用層次

以太網(wǎng)的實(shí)施應(yīng)用，除去軟硬件對(duì)計(jì)量及調(diào)節(jié)的影響解決生產(chǎn)隱患、減少操作和維護(hù)人員的工作量，保證除鹽水的正常供給及蒸汽用量的準(zhǔn)確計(jì)量，確保了儀表設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，支持了生產(chǎn)?？梢栽谛陆ㄥ仩t同時(shí)監(jiān)控三區(qū)換熱站蒸汽計(jì)量系統(tǒng)、供大化蒸汽計(jì)量系統(tǒng)、大水池液位控制系統(tǒng)、10T快鍋、新建鍋爐及采暖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了與新建鍋爐控制室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的對(duì)接并完成了自控設(shè)備的全覆蓋。

參考文獻(xiàn)

[1]王文強(qiáng).基于西門子PLC以太網(wǎng)模塊與WinCC實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[M].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2013，13（1）：34～36.

收稿日期：2018-4-23