SIMATIC PCS7 8.1在氣力輸送控制系統(tǒng)中的模塊化應用

賈明成

摘 要：文章簡要介紹了應用西門子公司開發(fā)的PCS7 8.1軟件進行模板化編程的方法。其中包括功能模塊介紹、基本控制模板介紹、編程技巧及實際編程舉例。

關鍵詞：氣力輸送；控制系統(tǒng)；模塊化；編程

1 概述

太原第二熱電廠六期2×300MW亞臨界直接空冷供熱機組正壓濃相氣力除灰控制系統(tǒng)改進工程，采用西門子公司的PCS7 8.1系統(tǒng)進行編程，并且應用最新的模板化編程方法，這種編程方法易于介入，編制程序結(jié)構(gòu)清晰，控制模塊功能強大，可實現(xiàn)散料輸送系統(tǒng)中所有設備的功能控制，經(jīng)過編譯傳送到HMI（人機界面），可提供豐富的運行診斷信息，方便程序開發(fā)和運行維護管理。

2 基本概念

2.1 功能模塊

為實現(xiàn)模板化編程，PCS7 8.1中主要提供了三類的功能模塊。

主驅(qū)動功能塊包括：（1）單個輸入單輸出；（2）兩個輸入單輸出；（3）兩個輸入兩輸出。附加功能塊，主要包括：（1）診斷功能塊；（2）操作時間功能塊；（3）操作模式功能塊。自定義功能塊，此類功能塊是編程者根據(jù)系統(tǒng)控制工藝要求，在PCS7 8.1 提供的FB或FC編程環(huán)境中編制基本自定義的控制模板。

2.2 基本控制模板

應用上述功能模塊，可以在PCS7 8.1 提供的CFC編程環(huán)境中編制基本的控制模板，基本的控制模板有如下三大類：

一方向一速度設備控制模板：該控制模板主要采用單個方向單種速度、操作時間功能塊、操作模式功能塊、診斷功能塊四種功能模塊連接組成。通常用于控制介質(zhì)系統(tǒng)的泵、電機等設備。

二方向一速度設備控制模板：該控制模板主要采用兩個方向單種速度、操作模式功能塊（或二進制定位功能塊）、診斷功能塊三種功能模塊連接組成。通常用于控制雙向氣動閥、雙向液壓閥等設備。

二方向二速度設備控制模板：該控制模板主要采用兩個方向兩種速度、模擬定位功能塊、多路設定速度選擇功能塊、診斷功能塊四種功能模塊連接組成。通常用于控制兩方向兩速度或兩方向無極變速等復雜設備。其中診斷功能塊用來診斷控制設備的各種運行條件，該模塊中的文本描述可用于快速查找故障。通過這三種主要控制模板，就能夠?qū)崿F(xiàn)對各種單體設備的邏輯功能控制。但要實現(xiàn)復雜的工藝流程，就需要基本控制模板與自定義功能塊組合使用。

3 編程技巧

首先依據(jù)設備功能描述，利用基本控制模板在FB中編制具體的聯(lián)鎖條件及命令。如將設備的急停、倉泵的運行模式選擇、HMI操作使能、系統(tǒng)內(nèi)單體循環(huán)運行條件命令等信息及控制邏輯組織編輯完成，其相關背景數(shù)據(jù)存放于相應的DB中。對某一功能塊所有背景數(shù)據(jù)DB的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都完全一致，不同的輸入、輸出地址和互鎖條件通過相應的FB寫入相應的DB。例如一個倉泵，用FB500編程并將通過在CFC相應的控制模板中調(diào)用執(zhí)行FB500。

所引用的控制模板中主驅(qū)動功能塊及附加功能塊就可得到所有記錄于DB中的相關信息。經(jīng)過控制模板中各功能塊的協(xié)調(diào)工作，產(chǎn)生相應的動作命令及處于什么模式并寫入本設備DB的相應地址，在FB被調(diào)用循環(huán)執(zhí)行過程中輸出到執(zhí)行機構(gòu)，從而實現(xiàn)對設備的控制。最后通過CFC編譯及傳送，在HMI（人機界面）形成可視及操作控制面板，實現(xiàn)對設備監(jiān)控、操作、診斷、運行時間記錄等。

4 實際編程

下面簡要介紹太原第二熱電廠六期2×300MW亞臨界直接空冷供熱機組正壓濃相氣力除灰控制系統(tǒng)改進工程是如何實現(xiàn)的。此控制系統(tǒng)硬件配置：CPU是西門子AS 414H冗余配置，每臺爐一個遠程站，灰?guī)旆诌x系統(tǒng)一個遠程，整個系統(tǒng)共計三個I/O遠程站，CPU與遠程站間采用PROFIBUS DP通信，CPU與HMI和灰網(wǎng)采用工業(yè)以太網(wǎng)通信。

為了滿足氣力輸送系統(tǒng)特殊工藝，在熟悉PCS7軟件的基礎上，利用PCS7的基本控制模塊和自定義模塊，實現(xiàn)對此系統(tǒng)模塊化編程。基本控制模塊使用除常規(guī)ADD、OR之外，還有AI處理模塊CH_AI（FC275）；自定義模塊如下：CB_CONTROL（FB500）單倉泵工藝控制、UPTIME（FB501）倉泵步執(zhí)行時間、TimeTransform（FB502）倉泵設定時間、AUT_QD（FB504）管道自動清堵、AOU_MAN_DO（FB506）輸出點控制、DG_detect（FB507）管道檢測、QY_detect（FB508）氣源檢測、HK_detect（FB509）灰?guī)鞕z測、HG_QHF（FB510）灰?guī)烨袚Q閥控制。所有模塊編制完后，使用CFC調(diào)用組合這些模塊，使之倉泵的控制工藝得以實現(xiàn)。如圖：

每個倉泵組合模式都一樣，只要改變模塊的輸入、輸出的實際物理地址，即可實現(xiàn)多倉泵的控制。通過調(diào)整模塊的輸入?yún)?shù)，可靈活控制單倉泵或多倉泵連鎖運行。如果倉泵運行工藝有改變，可單獨改CB_CONTROL（FB500）模塊一處即可。當整個程序組合完后，編譯CFC把相關監(jiān)控點傳給HMI，從而實現(xiàn)上層（上位機）和下層（下位機）一體開發(fā)。

此控制系統(tǒng)的優(yōu)點是：冗余配置分散了故障危險，可提高系統(tǒng)運行的有效性和可靠性。故障檢測和故障診斷的處理程序，系統(tǒng)的智能化程度可得到提高，有利于進一步改善自控系統(tǒng)的有效性和可靠性。模塊化的引入使程序修改更加簡便、更加安全，實現(xiàn)多條件制約或自動屏蔽與解除的智能化控制。智能化控制，保證系統(tǒng)的安全可靠，減少運行維護人員。一體化開發(fā)節(jié)省程序開發(fā)時間和數(shù)據(jù)完整、統(tǒng)一。實現(xiàn)多倉泵的控制。通過調(diào)整模塊的輸入?yún)?shù)，可靈活控制單倉泵或多倉泵連鎖運行。

5 結(jié)束語

西門子PCS7 8.1系統(tǒng)提供的這種模板化編程方法功能強大，程序開發(fā)簡單易懂，診斷信息豐富，便于查找故障。該編程方法已成功應用于太原第二熱電廠六期2×300MW機組氣力輸送系統(tǒng)控制。相信這種先進的編程方法會越來越廣泛的應用于工業(yè)電氣自動化控制，學習和掌握這種編程方法具有非常現(xiàn)實的意義。

參考文獻

[1]SIEMENS SIROLL PCS7 Training

[2]SIEMENS PCS7 System Course

[3]SIEMENS PCS7 Version