西門子S7技術在寬厚板水系統自動控制中的應用

王曉麗　李景峰

摘要：西門子S7技術在寬厚板水系統自動控制中的應用，S7系統主站之間的工業以太網通訊、主站與從站之間的prifibus—DP網通訊在水系統數據通訊中所起的重要作用。通過工作站WINCC畫面對水系統設備進行操作控制。

關鍵詞：S7；自動控制； 水系統；Profibus-DP；WINCC畫面

寬厚板生產線供水系統中，充分利用西門子S7可編程控制器以及西門子S7通訊技術，實現了水系統設備的自動控制。并且通過主控室工作站WINCC畫面監控整個水系統的運行，極大地提高了水系統的自動化程度。S7可編程控制器用軟件代替了繼電器控制系統中大量的中間繼電器和時間繼電器，接線量大大減少，同時也減少了因觸點接觸不良造成的故障，提高了系統運行的可靠性和穩定性。

1、通過工作站WINCC畫面實現對整個水系統的宏觀調控

WINCC是一個真正開放的HMI監控及應用軟件，可在任何標準的PC上運行，它完全支持分布式系統結構，更加適合于廣泛的工業應用。

⑵ 流量、壓力、溫度、液位等儀表量的實時動態顯示。

⑶ 設備故障狀態、儀表量高低限位的聲音報警，以便主控人員對運行狀態變化作出快速反應。

我們可以在WINCC 的報警信息編輯器中編輯報警信息。例如某臺泵故障、某個閥開/關過轉距、某個吸水井水位高、某個泵組出口壓力低…再把這些信息同相應的外部變量相連，當出現這些情況時，電腦會發出報警音，并顯示具體的報警信息，便于值班人員準確及時的發現故障，并處理故障。

⑷ 流量、壓力、溫度趨勢曲線，隨時觀察這些量的變化，為事故原因的分析提供重要依據。

我們也可以把各個泵組的流量、壓力、溫度做成趨勢曲線，隨時觀察這些量的變化。

同時報警信息和趨勢曲線也可以做為分析事故原因的重要依據。

2、S7可編程控制器在寬厚板水系統控制中的應用

S7屬于模塊式PLC，主要由機架、CPU模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通訊處理器、電源模塊和編程設備組成，各種模塊

安裝在機架上。通過CPU模塊或通信模塊上的通信接口，PLC被連接到通信網絡上，可以與計算機、其它PLC或設備通信。

2.1最基本的泵、閥、液位連鎖以及備用泵自投功能的實現

傳統的水系統靠時間繼電器來實現泵、閥連鎖，液位連鎖也只能靠現場液位計硬接點來實現連鎖，控制精度不高、可靠性也很差。往往到最后都把時間繼電器去掉，改為手動操作，對于備用泵自投傳統的繼電器控制方式無法實現，但通過S7軟件編程來實現這些卻非常的簡單。以寬厚板水系統軋機旋流井5臺送化學除油器供水泵為例,來說明S7可編程控制器是如何通過軟件編程來實現上述功能。

（1）送化學除油器泵組控制要求

送化學除油器泵組共5臺高壓長軸泵，正常運轉三臺就可滿足工藝要求，其余二臺作為備用。工藝要求泵組啟停要和旋流池液位有連鎖，當液位大于高限值時，自動啟泵開閥，液位低于低限值時，自動關閥停泵，并且旋流池液位高低要在主控室計算機實時顯示，高低位時計算機聲音報警。為了提高設備運行的連續性，工藝要求當運行的泵故障停車時，備用泵自動投入運行。

（2）送化學除油器泵組控制的實現

S7可編程控制器結合WINCC畫面可實現上述功能。如圖1

首先，PLC系統通過現場液位變送器采集4-20mA信號，經過PLC定標計算，把4-20mA信號轉換成旋流池的實際液位值，并且在WINCC畫面實時顯示，液位的高低限位通過S7軟件編程和WINCC的報警功能在計算機實現聲音報警。

第一，WINCC畫面設手自動按鈕，泵閥連鎖按鈕，當只選擇手動時，由主控人員根據液位顯示值以及報警信息單獨操作泵的啟停、閥門的開關。

第二，當選擇手動以及連鎖時，泵閥可以實現連鎖運行，即啟泵后自動開閥，關閥后自動停泵。

第三，當選擇自動時，S7在程序功能FC中調用比較功能，實際液位值和設定高低限液位值進行比較，當實際液位大于設定的高限值時，經過一定時間的濾波后，計算機聲音報警，選擇工作的泵自動啟動，啟動后，閥門自動打開，當實際液位小于設定的低限值時，經過一定時間的濾波后，先自動關閥，閥門關到到位后，泵自動停止運行。

WINCC畫面還設了工作/備用選擇按鈕，當運行的泵故障停車時，選擇備用自啟的泵會自動投入運行，以保證設備運行的連續性和穩定性。

2.2結晶器供水泵組恒壓供水實現:

現場工藝對結晶器供水壓力要求比較高,需控制在1.2MPa，S7可以非常容易實現這一工藝要求。

WINCC畫面給定1.2MPa壓力，通過模擬量模板采集實際供水壓力，給定壓力和實際反饋的壓力做比較，通過比較值來控制結晶器供水泵電機的轉速，從而實現恒壓供水的閉環控制。S7可編程控制器通過調用系統功能塊FB41，給相應管腳賦值，輸出的實際轉速補償值通過反定標編程轉換成0-27648數值，由模擬量輸出模板轉換成4-20mA信號給變頻器，變頻器可以通過初始給定速度和轉速補償值來調整電機轉速，從而達到調節泵的出口壓力到設定值，完成壓力閉環控制。

通過上面的介紹，我們知道正是西門子S7、ET200、WINCC，這些先進的設備和技術在薄板廠水系統中廣泛應用，才使得我們的工作站值班人員可以通過畫面監視各個泵組的流量、壓力，及時做出相應的調整和平衡。既節省了大量的人力、物力、降低了工人的勞動強度，又極大地滿足了主線生產要求。真正實現了無人看守泵站和整個系統全方位的自動化控制，取得了良好的經濟效益。