PLC與WINCC集成系統實踐

張融海

（江西銅業集團公司 城門山銅礦，江西 九江 332000）

PLC與WINCC集成系統實踐

張融海

（江西銅業集團公司 城門山銅礦，江西 九江 332000）

PLC與WINCC集成系統可靠性高、組網靈活，是一套解決生產現場實際的控制方案。簡要介紹PLC的特點及西門子視窗控制中心WINCC，并以江西銅業股份有限公司永平銅礦供水自動化系統的實踐，著重介紹PL C與WINCC集成系統的網絡結構、通信建立方法、控制界面、系統常見故障判斷方法。

PLC；WINCC；自動化系統；通信；故障判斷

1 引言

PLC即可編程序控制器，具有可靠性高、抗干擾能力強、體積小、使用維護方便、施工調試周期短等特點［1］，WinCC系統能方便地生成人機界面，實現過程監控。西門子S7-200系列PLC，根據對通信任務的不同需求，所支持的子網包括PPI、MPI、工業以太網等［2］。使用PLC上的以太網口與WinCC建立起通信，從而構成工業以太網。下面以西門子公司視窗控制中心WinCC在江西銅業股份有限公司永平銅礦供水自動化改造項目的實踐為例，來介紹PLC與WINCC構成的集成系統。

2 系統概述

江西銅業股份有限公司永平銅礦供水自動化系統劃分為三大塊：即生產泵房系統、生活泵房系統、凈化站中控室系統。凈化站中央控制室將240水池、選廠水池、生產泵房水池、生活泵房水池水位監控、凈化站消毒間、生活清水池、投藥間、凈化站、生產泵房及生活泵房的各個電信號進行集中顯示，當PLC輸入接口外接的控制部件輸入控制信號時，由PLC內部微處理器識別該控制信號，然后通過調用其內部用戶程序，控制其輸出接口外接的執行部件動作，各泵房控制系統主電路便可實現相應動作［3］。

供水自動化系統由5臺S7-200控制柜、2個電壓電流采集箱和6個水泵現場操作箱等構成。具體配置如下：

（1）凈化站、生產泵房、生活泵房、240水池、選廠高位水池各配置1個S7-200控制柜；

（2）生產泵房、生活泵房各配置1臺電壓電流采集箱；

（3）生產泵房配置3個水泵現場操作箱；生活泵房配置3個水泵現場操作箱；生產泵房控制柜的面板中設2個數顯表，分別顯示240水池和選廠高位水池的水位。240水池和選廠水池因有較高的防雷要求，選用H4（J）系列防雷箱。

圖1 生活泵房I/O表、網絡拓撲圖

3 系統網絡結構

永平銅礦供水自動化系統使用西門子公司的S7-200系列PLC與WINCC軟件集成作為監控中心，用以構建人機界面，其中包括設備監控系統和數據管理系統，負責采集現場模擬量、開關量信號，如水位信號、管道流量、水泵工作狀態等，并對各個設備進行程序控制。通過5臺S7-200CP243-1工業以太網模塊構建成一個工業局域網，網絡中使用了單模光纖進行數據的遠距離傳送，同時亦防止了雷擊涌流通過信號回路進入系統中。其中生產泵房I/O表、網絡拓撲圖如圖1示，生活泵房I/O表、網絡拓撲圖如圖2示，中央控制室（凈化站）I/O表、網絡拓撲圖如圖3示。

4 PLC編程及與WinCC的通信建立方法

PLC編程：首先在電腦中安裝Step7-Micro/win V4.0SP6編程軟件，在軟件中建立項目，設置PLC類型，將梯形圖錄入，查看STL（語句表），進行程序編譯，最后進行下載和上載調試［4］。

PLC與WinCC的通信建立：PLC通信的根本目的是與通信對象交換數據，增強PLC的控制功能，實現被控制的全盤自動化、遠程化、信息化及智能化［6］，WinCC中沒有提供S7-200系列PLC的驅動程序，要用WinCC對S7-200進行監控，必須使用WinCC的OPC服務器進行通信［5］。

S7-200的OPC通訊：（1）在S7-200的編程軟件Step7-Micro/win V4.0SP6設置S7-200的CPU地址；（2）設置PG/PC接口為PC/PPI；（3）在PC ACCESS軟件中創建S7-200的OPC驅動，PC ACCESS是專為S7-200PLC所作的OPC服務器，可在西門子官網上下載。在PC ACCESS軟件中創建一個項目，并設置項目屬性、PG/PC接口為PC/ PPI。至此通訊完成，在連上PLC后點擊測試客機狀態，若下面變量顯GOOD，則連接成功。

WinCC的OPC客戶端連接：（1）在WinCC中創建一個項目，其次添加WinCC的OPC驅動程序；（2）建立WinCC OPC CLIENT；（3）將OPC CLIENT訪問變量進行導入。

圖2 生產泵房I/O表、網絡拓撲圖

5 PLC與WINCC系統的控制界面

系統啟動后，進入到WINCC初始畫面，系統對操作員身份進行核實，以防止出現非授權的操控；用鼠標左鍵點擊“授權”按鈕，授權正確后，點擊“進入系統”按鈕即可進入系統。進入控制畫面后，在屏幕的底部設有一排按鈕，分別為“啟動畫面”、“生產泵房”、“生產泵房控制”、“生活泵房”、“生活泵房控制”、“凈化站”、“數據記錄”、“運行數據”、“事件記錄”、“打開報表”和“退出系統”，點擊按鈕即可進入相應的畫面或者執行相應的操作。為防止非授權的操作，授權在規定的時間后無效，當需進入生產泵房控制或生活泵房控制畫面實現泵閥的開關，必須再次進入啟動畫面進行授權。

數據記錄：使用WINCC趨勢圖功能對生產泵房，生活泵房和凈化站的數據進行記錄，實現監控實際測量值，并可查看數據的歷史記錄；運行數據：泵的累計運行時間，加藥間二氧化氯發生器各項數據的顯示。事件記錄：泵的開啟與關閉時間記錄、故障到來與故障確認時間記錄、登入系統與退出系統時間。生產泵房模擬圖如圖4示，生產泵房控制圖如圖5示。

6 系統常見故障判斷方法

檢查光纖的通訊：在光纖收發器/光纖交換機中，有個Link的指示燈，燈亮表示連接成功；燈滅表示無連接；燈閃爍表示有數據傳輸。

圖3 中央控制室（凈化站）I/O表、網絡拓撲圖

圖4 生產泵房模擬圖

圖5 生產泵房控制圖

（1）水池信號非正常顯示：①檢查水池控制柜的電源；②檢查水池到泵房的光纖通訊；③檢查泵房到中控室的光纖通訊；

（2）泵房信號非正常顯示：①檢查泵房控制柜的電源；②檢查泵房電壓電流采集箱的電源；③檢查到采集箱各信號與設備的連接；④檢查泵房到中控室的光纖通訊；

（3）單動或聯動模式無法開啟泵閥：①檢查“本地—遠程”轉換開關是否為遠程；②檢查電動閥是否處于關到位狀態。

7 結語

通過PLC與計算機的連網通信的實現，不僅提供了友好的人機對話界面，也發揮了PLC可靠性高和抗干擾能力強特點，再通過組態軟件建立起綜合自動化控制系統，現場控制實時響應快捷，安裝及使用方便，開發周期短，是一套解決生產現場實際的有效遠程控制方案。這種綜合自動化控制系統應用，可有效的提高工礦企業的自動化水平，具有廣泛的推廣價值。

［1］張寶生. 可編程序控制器應用實例[M]. 北京: 機械工業出版社, 2013:1-2.

［2］張越, 陶飛. 一步一步學PLC編程[M]. 北京: 中國電力出版社, 2013:154-156.

［3］韓雪濤, 韓廣興, 吳瑛. 簡單輕松學電氣控制與PLC應用[M]. 北京:機械工業出版社, 2014:274-275.

［4］陳潔. PLC控制技術快速入門[M]. 北京: 中國電力出版社, 2013:37-59.

［5］向曉漢, 蘇高峰. 西門子PLC工業通信完全精通教程[M]. 北京: 化學工業出版社, 2013:295-301.

［6］李江全, 劉榮, 李華, 等. PLC數據通信及測控應用[M]. 北京: 電子工業出版社, 2011:48-50.

Practice of PLC and WINCC Integrated System

ZHANG Rong-hai
（Jiangxi Copper Corporation Chengmenshan Copper Mine, Jiujiang 332000, Jiangxi, China）

PLC and WINCC integrated system is a set of effective solving actual control scheme, of high reliability, flexible networking. In this paper, the characteristics of PLC and Siemens windows UI control center WINCC are briefly introduced, and with the practice of Jiangxi Copper Corp in Yongping Copper Mine’s water supply automation system, the common fault of network structure, communication of PLC and WINCC integrated system establishing method, control interface and system judging methods are introduced.

PLC；WINCC；automation system；communication；fault diagnosis

TP277

B

1009-3842（2015）01-0081-05

2014-09-04

張融海（1972-），男，江西上饒人，工程師，主要從事礦山工業用電技術研究和管理工作。E-mail: 643023066@qq.com