多臺壓濾機的DP組網系統設計

徐裕權 梁宣平 尹文斌 黃旭東

（1.杭州興源科技股份有限公司，浙江 杭州 311113；2.浙江省火電建設公司，浙江 杭州 317112）

0 引言

隨著人們對環境的重視，壓濾機的需求量越來越大。壓濾機應用現場環境相對惡劣，因此壓濾機系統的遠程自動化控制要求越來越高。基于此，本文對多臺壓濾機實現DP組網和遠程控制進行了設計。

1 系統構成

該系統由2臺工控機、5臺壓濾機和相關儀表組成，其網絡拓撲結構如圖1所示。5臺壓濾機采用西門子S7-200PLC控制器，另外用西門子S7-300PLC控制共用部分。為了實現聯網集中控制，在每臺壓濾機上配EM277通訊模塊，并作DP網絡從站；把S7-300PLC作為DP通訊主站。工控機上裝WINCC監控軟件，組成DP網絡。上位監控軟件采用WINCC，實現過程可監控和遠程控制。2臺工控機1臺用來操作，1臺用來監控管理。工控機畫面可以顯示所有設備的運行和故障狀態，并提供重要參數設置、配方功能、報警記錄、重要數據的歷史趨勢等。

2 壓濾機本體S7-200PLC系統的組態

每臺壓濾機都帶有S7-200PLC，網絡組態時，壓濾機PLC控制系統需編寫本體控制程序，并增加通訊子程序，把數據傳送到通訊區。由于篇幅限制，程序源代碼省略。壓濾機本體控制流程如圖2所示。

圖1 網絡拓撲結構

3 共用部分S7-300PLC系統的組態

S7-300PLC上進行硬件組態，把S7-300PLC作為通訊主站，把1#～5#壓濾機控制系統的5個EM277模塊添加到DP網絡中，并設置站地址、通訊區地址和波特率。組態完成后，編寫通訊區程序和共用部分控制程序，編譯和下載組態程序。由于篇幅限制，程序源代碼省略。

圖2 壓濾機本體控制流程圖

4 上位機上WINCC變量和數據的采集

工控機上裝CP5611卡，上位軟件采用西門子WINCC軟件，通過OPC驅動接口，采用數據庫軟件PC ACCESS采集數據，并把采集到的數據傳送給上位軟件WINCC，WINCC對采集的變量和其他數據進行畫面組態和數據處理，從而實現在線監控和實時數據的傳送更新。

5 WINCC畫面的組態

系統畫面主要由參數配方下載、工藝流程顯示、報警記錄、歷史趨勢、設備管理等畫面組成。

5.1 參數配方下載畫面

該畫面主要用于參數設置和配方下載，參數主要有壓濾機本機和過濾系統參數，可以實時修改和調整，也可以按照默認配方把參數下載到控制器，同時還可以上傳PLC數據到工控機上。

5.2 壓濾機過濾工藝畫面

壓濾機過濾工藝畫面主要用于顯示過濾系統的運行狀態，并可對系統進行操作。操作時有單步或連續2種控制模式。選擇單步模式時，可以對閥門和泵進行單獨的啟動和停止控制。畫面上會同時顯示當前步驟的運行狀態，比如進料過濾的時間、壓力、流量以及閥門、泵的運行狀態。組態畫面中的提示工具。提示工具1：將鼠標移到各參數或閥門或者其他顯示位置時畫面自動顯示該參數或閥門的名稱。提示工具2：閥門狀態——開信號為1關信號為0顯示綠色，開信號為0關信號為1顯示灰色，開信號為0關信號為0顯示紅色，開信號為1關信號為1顯示黃色。提示工具3：點擊右下方的“?”按鈕，可以查詢相關操作說明和符號表示意義。提示工具4：單擊泵圖標，可以跳出對話框，提示是否進行手動或自動控制，若確定則該泵執行動作。

5.3 報警和歷史趨勢圖畫面

在上位畫面中，報警系統分為警告和故障。具體有壓濾機動作超時、閥門類故障、電機類故障、過濾超壓故障等。

畫面中可以調用SQL數據庫查詢當前或歷史數據，可以歸檔并打印故障報表。歷史趨勢圖通過熱實時趨勢監視畫面可有效監視過程參數在所設定時間范圍內的變化情況。在畫面上可隨時調整趨勢曲線的現實時間長度，可選為5、15、30、60、480、720min。畫面中組態切換按鈕，通過鼠標拖動趨勢窗口中的取值標尺可讀取對應時刻的數據值。通過曲線可以判斷相關設備的運行情況和波動情況，甚至可以判斷設備運行是否正常，過濾工藝是否穩定。通過進料壓力值和壓榨壓力差值以及變頻器的頻率曲線，可以判斷過濾效果的好壞，甚至判斷整個過濾過程是否符合配方設定的參數控制要求，而且可以對曲線數據進行歷史歸檔并保存，或輸出打印報表等。高低壓進料泵分段PID歷史趨勢如圖3所示。

圖3 歷史趨勢圖（壓力分段PID及高低泵控制）

5.4 設備管理畫面

設備管理畫面主要是方便儀表的量程設置和PID參數整定。當儀表量程發生變化或者零點發生偏移時，可以方便地進行調整。每個PID系統對比例系數P、微分系數I、積分系數D的要求都不一樣，這時就需要進行PID整定。

5.5 報表打印

報表功能是WINCC重要的組成部分，可以創建報表布局，并打印WINCC圖形、報警記錄、變量記錄、參數和配方等報表。

5.6 畫面中其他按鈕作用

畫面中組態緊急停止按鈕和報警復位按鈕，當發生緊急情況時可以及時停止設備。出現故障時報警指示會閃爍并發出警報聲，按報警復位按鈕可以復位故障。畫面中組態登陸按鈕可以對WINCC進行登陸權限控制，操作員只有操作權限，工程師可以對畫面和組態程序進行編輯，管理員可以對用戶權限和操作密碼進行更改。畫面中的關閉WINCC和退出計算機按鈕，可以方便地退出監控軟件和關閉計算機系統。

6 結語

經過運行測試、修改完善和總結，該系統運行穩定可靠。多臺壓濾機組網系統的運用，不但改善和提升了壓濾機控制系統性能，實現了系統的遠程控制和監控，而且便于參數的修改、工藝的調整，同時WINCC監控軟件和PC ACCESS數據庫的結合，使得變量采集更加方便，編程更加快捷，大量節約了PLC輸入輸出點的數量，從而從硬件設備上大大降低了成本，改善了勞動環境，并極大提高了勞動生產率。

［1］西門子（中國）有限公司自動化與驅動集團.WINCC組態手冊

［2］西門子（中國）有限公司自動化與驅動集團.PC ACCESS系統手冊