西門子S7-300 PLC全仿真實訓平臺

楊海軍 王巨巖

（蘭州石化設備維修公司 蘭州）

目前蘭州石化公司各生產(chǎn)裝置中，S7-200、S7-300/400 PLC等西門子系統(tǒng)應用最廣。為使在職員工通過培訓掌握PLC的維護、安裝及調(diào)試等方面的理論知識和應用能力，建立現(xiàn)場儀表綜合實訓實驗室，結合淘汰舊的PLC部分卡件，設計搭建和開發(fā)出1套S7-300/400 PLC全仿真實訓平臺（以下簡稱實訓平臺）。實訓平臺計劃用在員工專項培訓和控制系統(tǒng)設計及實驗的教學過程中，使員工將所學的儀表專業(yè)知識得到充分綜合應用，同時員工的自主學習、獨立思考和組織協(xié)調(diào)等綜合能力，也可得到全面鍛煉和提高。

一、實訓平臺構成

實訓平臺設計依據(jù)：①車間員工的知識體系和培訓需求；②技能大賽的培訓內(nèi)容；③車間現(xiàn)有的系統(tǒng)基礎硬件及儀表設備。

實訓平臺系統(tǒng)構成：①S7-300 PLC控制系統(tǒng)；②現(xiàn)場儀表，儀表綜合實訓實驗室的常規(guī)儀表以及一些演教模具（熱電阻、限位開關、光電開關等）；③燈屏演示；④網(wǎng)絡通信，選用PC Adaptor（MPI）；⑤編程器，1臺筆記本電腦。編程軟件預安裝 SIMATIC S7 V5.2，WinCC6.0，Intouch7.1（可選），仿真軟件PLCSIM。

1.實訓平臺硬件（表 1）

表1 實訓平臺硬件

根據(jù)車間培訓教室的控制閥、變送器和光電開關等其他儀表設備，將系統(tǒng)設計集成于1個簡單的油循環(huán)系統(tǒng)上（圖1）。在自制的控制盤上安裝控制系統(tǒng)和繼電器、燈屏、聲光報警器等一些輔助儀器儀表。

2.實訓平臺軟件開發(fā)

利用生產(chǎn)裝置中S7-300 PLC的PC Adaptor（MPI）通信適配器進行上下位機通信，SIMATIC Manager進行邏輯編程，PLCSIM進行程序調(diào)試。按照教學目的進行自控設計（表2）。油循環(huán)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)指示、邏輯控制和聯(lián)鎖控制等3部分構成。數(shù)據(jù)指示顯示工況運行情況，其中流量由1個PID單回路控制。邏輯控制包括P-001和電加熱，當油溫超過15℃且液位LT≥25%才允許泵啟動，當液位低于LL時停泵（圖2）。聯(lián)鎖邏輯控制是為保護儀表、設備和人身安全設計。

圖1 油循環(huán)系統(tǒng)流程

圖2 邏輯框圖

3.監(jiān)控系統(tǒng)功能實現(xiàn)

監(jiān)控系統(tǒng)是指上位機流程圖數(shù)據(jù)動態(tài)顯示，此處使用Wincc6.0實現(xiàn)，也可選用Intouch7.11。監(jiān)控功能主要流程圖組態(tài)、數(shù)據(jù)點的連接和建立、動態(tài)數(shù)據(jù)的鏈接、趨勢及報表的生成。監(jiān)控功能基本通用，每一種監(jiān)控系統(tǒng)均有其自己的數(shù)據(jù)庫和控件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)生成和鏈接。通過監(jiān)控功能應用，使員工學習系統(tǒng)上位機的基本組態(tài)環(huán)境和方法，要求員工可獨立完成簡單的油循環(huán)系統(tǒng)流程圖和數(shù)據(jù)動態(tài)鏈接。

二、實訓平臺應用效果

實訓平臺是石化公司的濃縮裝置，結合了控制系統(tǒng)和現(xiàn)場儀表兩部分，體現(xiàn)控制系統(tǒng)和現(xiàn)場儀表具有相同的重要性。

1.加強實踐環(huán)節(jié)教學

目前石化公司各裝置均由儀表維護人員負責，但是相當一部分員工只重視現(xiàn)場儀表的維護，忽視了控制系統(tǒng)；或只專長于控制系統(tǒng)，忽視現(xiàn)場儀表維護技術。通過搭建實訓平臺，可加強實踐環(huán)節(jié)的教學，使抽象理論知識變成手把手傳教，全面提高儀表工維護技能。

表2 實訓平臺設計要求

2.補充系統(tǒng)知識

通過近兩年員工技能大賽，可看到員工儀表知識不再局限于現(xiàn)場儀表的調(diào)校、手操器和繼電器聯(lián)鎖系統(tǒng)，增加了利用DCS和PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)儀表的監(jiān)控功能。今年石化公司儀表技能大賽前，員工更注重DCS、PLC控制系統(tǒng)的實踐學習，實訓平臺可很好滿足員工學習系統(tǒng)知識。

三、S7-300/400 PLC培訓展望

1.開發(fā)配套的多媒體課件

制作與課程內(nèi)容相關的多媒體課件，利用現(xiàn)代計算機文字處理動畫技術、影像和控件工具等技術，結合實訓平臺操練，使教學更加形象生動化、易于員工接受。

2.增加不同機型和多種編程軟件的學習

PLC的機型很多，不同型號系統(tǒng)之間雖然有相通之處，但也有各自要求和指令規(guī)范。在設計平臺中只搭建S7-300 PLC機型，為擴展員工知識面，結合在各裝置上維護的不同型號PLC系統(tǒng)，又搭建1套OMRON PLC系統(tǒng)，要求在職員工必須了解和學習。