帶鋼WINCC服務器的開發與應用

吳 濤

萊蕪鋼鐵集團板帶廠，山東萊蕪 271126

帶鋼WINCC服務器的開發與應用

吳 濤

萊蕪鋼鐵集團板帶廠，山東萊蕪 271126

隨著計算機和網絡技術的迅速發展，新的網絡產品不斷涌現，根據帶鋼設備實際情況，研究開發了帶鋼WINCC服務器系統，實現多用戶資源共享，使技術管理人員及時掌握設備情況、控制設備，為安全生產提供可靠的技術保障。

PLC監控系統；多用戶資源共享；WINCC服務器系統

1 技術方案的確定與研究

帶鋼現采用一般的計算機控制帶鋼設備PLC監控系統，計算機系統信號的采集、控制涉及主軋區的所有主要設備的各個控制回路，各類信號包括開關量、模擬量、脈沖量，點多面廣，而且隨著設備的更新改造，需要采集的信號越來越多，采用WINCC操作系統，單臺計算機已經無法滿足實時數據的采集、查詢和參數的修改，不能及時記錄設備故障，延誤了生產。況且現在的普通計算機只允許少量的用戶訪問，無法通過系統實現多用戶資源共享，不能使本車間技術管理人員及時掌握設備情況、控制設備、設備信息不能及時反饋，延誤處理時間。

2 技術方案

2.1 總體技術思路

建立可靠、先進的計算機服務器控制PLC監控系統，在主控室設立一臺服務器，在精軋區、粗軋區分別設立兩臺HMI工控計算機作為分站，負責對整個網絡進行管理。服務器響應分站請求，并為分站提供應用服務，信息的流動方向是：分站--服務器，服務器——分站。分站和服務器典型的調用如圖1所示。

圖1

主控服務器可用于顯示不同畫面（內容），兩臺HMI系統均配以WINCC 6.2工業組態軟件，可以實現對整個軋線的在線監控，工藝生產參數設定、各種歷史數據的存儲分析，并形成各種歷史趨勢記錄曲線，為設備故障、質量生產事故分析提供依據。對軋機等設備進行必要的操作控制、參數設定修正，動態的顯示圖畫圖表，同時具備故障報警、顯示、存儲及打印等功能。根據需要，可采用模型理論計算與系統自學習統計修正相結合的方法，形成各種規格的軋制工藝參數表，并能方便地進行人工修改，主從站通訊網絡采用工業以太網形式組建。

2.2 技術方案

整個系統分三級，第一級包括1臺服務器，3臺HMI工控計算機，第二級過程控制級為S7-400、S7-300 PLC，其余為第三級；前兩級負責數據的最終處理和系統管理，第三級負責數據的采集，網絡負責數據的傳送。通訊網絡采用工業通訊網絡。

2.2.1 過程自動化系統組成

過程自動化系統有3臺HMI、1臺服務器組成。可以實現對整個軋線的在線監控，工藝生產參數設定、各種歷史數據的存儲分析，并形成各種歷史趨勢記錄曲線，為設備故障、質量生產事故分析提供依據；對軋機等設備進行必要的操作控制、參數設定修正，動態的顯示圖畫圖表，同時具備故障報警、顯示、存儲及打印等功能。根據需要，可采用模型理論計算與系統自學習統計修正相結合的方法，形成各種規格的軋制工藝參數表，并能方便地進行人工修改。

2.2.2 自動化系統的連接 -工業通訊網絡

以太網作為連接操作員站、工程師站和自動化系統站的系統總線。實現基礎自動化系統與過程自動化系統之間及 基礎自動化系統各PLC之間的數據通訊，以太網在物理層上采用高防護等級的通訊線纜或光纖傳輸，為工業用戶提供高水平的通訊方案。以太網通訊速率100M/s，采用了全雙工并行(FDX)通訊模式。在主控室、精軋區、粗軋區設網絡交換機組成交換式快速以太網絡，提高網絡效率與網絡帶寬。

2.3 過程自動化系統功能

HMI設備是安裝在各個操作室和計算機室的PC機。CRT畫面分成顯示畫面和輸入畫面兩種類型。操作人員通過顯示畫面了解過程控制的有關信息。操作人員通過輸入畫面和鍵盤向計算機輸入必要的數據和命令。軋機的人機接口（HMI）通過以太網相互之間連接，并與基礎自動化系統連接，采用標準的圖形化界面。熱連軋系統的運行方式以全自動方式為主，在特殊情況下，系統接收HMI的設定數據進行半自動軋鋼。

2.3.1 參數設定

主要包括各機架速度、機架間張力、活套角度、輥徑等。所有的設定值，在設定計算完了后，立即傳遞給L1，具體執行控制的時序由L1決定。

2.3.2 狀態變量顯示。

軋件動態實時跟蹤顯示，歷史變量紀錄（示波器功能），顯示系統工作狀態，所有設備的工作方式、狀態，來自現場監測元件的設備位置、狀態等信號，電壓、電流、速度、轉矩、溫度、位置等連續變量顯示。

2.3.3 事故報警

將故障、事故分為3大類，即報警、故障、重故障，根據設備問題發生可能造成的影響的嚴重性及輕重緩急，確定事故分類，同時引入故障動態智能變級，如稀油壓力或流量瞬時低于設定系統報警，持續一定時間轉為故障（根據軋機是否含鋼判斷是否停軋），超過一定時間升為重故障，要立即停軋。

2.3.4 故障診斷

通過故障診斷功能系統為用戶提供了迅速找到是故障點，最大限度降低故障時間的手段。故障報警信號、重要狀態信號（發生、消失時間）記錄、存儲，有單行狀態提示和完整窗口查詢。提供重要工藝、設備運行變量趨勢分析，歷史數據追憶。配有系統配置模擬圖和操作臺、箱模擬圖，所有I/O信號、操作元件均可在任一MMI上作形象直觀檢查判斷。

2.3.5 趨勢分析

以趨勢圖、柱狀圖等方式，實時（或追憶）顯示速度、電壓、電流、軋件溫度等工藝及設備運行參數（模擬量），并記錄存儲，供分析打印。電機溫度、軸承溫度的動態趨勢顯示、記錄和追憶功能，報警、故障點數值的設定、顯示、報警?？蛇x擇窗口顯示曲線的數量、類型、單位、坐標等方便不同信號件的對比分析，有利于故障診斷和工藝優化。

2.3.6 操作冗余

在軋線主操作室冗余度選件能使二個冗余的WINCC 6.0站同時運行，以保證連續的過程和操作員控制。如果兩個站中的一個發生故障，另一個就接替報表傳送和過程值的歸檔。當故障站恢復運行后，在該站不工作時所采集的全部過程值檔案和報文都復制到現在恢復運行的站上。從而再一次可同時運行二個相同的WINCC站。用這種概念來配置冗余管理下的所有過程值檔案和報文，從而保證了數據完整性。在客戶機/ 服務器方式，客戶機自動地從故障的服務器切換到冗余的配合站。在短暫的切換周期后，所有運行的站又繼續工作。為了簡化配置，可使用項目復制器，它將所有配置數據復制到配合站，并相應地加以匹配。

3 結論

帶鋼WINCC服務器改造完成投入使用以來，系統運行穩定。可以隨時進行系統信號的采集，及時對實時數據進行處理，獲取更多的設備信息，為故障的處理提供更可靠的技術資料，實現了多用戶資源共享， 使技術管理人員及時掌握設備情況、控制設備，為安全生產提供可靠的技術保障，帶來了巨大經濟效益。

[1] 崔維群，孫啟法.S7-300/400可編程控制器原理與應用[M].北京航空航天大學出版社2008.

[1] 劉建昌，杜平，等.S7-300/400 PLC工業網絡通信技術指南[M].機械工業出版社，2009.

TP393

A

1674-6708（2010）18-0141-02