西門子PLC自控系統在升級改造中的應用

谷偉

（河鋼集團邯鋼自動化部 河北省邯鄲市 056015）

西門子PLC自控系統在升級改造中的應用

谷偉

（河鋼集團邯鋼自動化部 河北省邯鄲市 056015）

本文概括介紹了PLC控制原理及其在工廠系統的改造中的應用。主要論述了SIEMENS PLC自控系統新增加5B站的方法，CPU之間通過S7 connection的方式建立通訊方法，新系統的網絡結構、硬件和軟件的功能特點，對INUSE矩陣編程方法的說明，此編程方法特別適用于設備多、流程控制復雜的生產過程且流程操作簡便等。

原料場；西門子PLC；新5B站；升級

前言

隨著工業生產改革進程的不斷深入以及社會環境對節能生產的強烈需求，PLC控制系統得到了廣泛的應用與發展，其不僅可實現單獨控制工業生產中的某個工藝流程，同時也可通過信息模塊及通信總線的高效連接合理實現對全企業生產工作的協調控制。同時該技術在冶金生產過程中也得到了廣泛的應用，我們應依據冶金生產過程控制系統中的控制規模及其復雜程度進行合理的生產技術與工作方式選擇，并依據企業生產投資規模及冶金生產項目經濟效率合理選擇PLC控制系統，同時兼具考慮系統的連續性、集成兼容性與通訊高效性。

1 改造分析

針對原料廠PLC自控系統進行升級改造，新增加四條皮帶。改造前的原料廠共有1-169號流程，改造后新增加了30條流程，由有1-199號控制流程組成。

新增加的流程號為169～199。新增加的四條皮帶對應的皮帶號分別是 F701BC，F702BC，F801BC，F802BC，監控畫面如圖 1所示。

圖1 原料廠監控畫面圖

2 改造措施

把新增添SIEMENS PLC控制系統的新5B站遠程站建成。其中新流程控制在PLC2中控制，之后完成新5B站的打點、調試、投運。然后把原來舊5B站的DI、DO點統一接到新5B站（由電工執行），在新5B站組柜接線同時完成流程控制程序及監控畫面的編寫工作。等條件具備，完成新5B站的打點、調試、投運。

2.1 網絡控制系統配置的改造措施

控制系統的3套CPU均采用S7-400系列，通過PROFIBUS總線擴展S7-300系列模板ET200從站結構。3個CPU分別放置于NO.1A、NO.2A控制室，各遠程站之間采用光纜通訊。

2.2 PLC硬件配置改造措施

中控室設置的4臺監控站與3個PLC之間采用工業以太網進行通訊。新5B站通過IM153-1與CPU2連接。機架與機架之間通過PROFIBUS DP相連。新5B站包含三個機架，序號分別為26、27、28.26號包含2塊AI*813BI，5塊DI16*DC24V。27號包含8塊DI16*DC24V。28號包含4塊DI16*DC24V，4塊DO16*DC24V/0.5A.

2.3 程序設計

本次改造新增加 4條皮帶，分別為 F701BC，F702BC，F801BC，F802BC。把四條皮帶跟原有皮帶組成新流程，分別從169-199號。根據工藝要求設計分為四步：

（1）對主設備設計：檢測各設備狀態，包括設備自動、拉繩、過負荷、重跑偏、漏斗堵塞信號等，形成每個設備的OK信號，以此判斷設備是否能夠自動操作。

（2）對控制子程序設計：對來自HMI指令進行檢測、判斷和處理形成相應流程的控制命令，包括流程選擇，啟動，順停，急停，復位等。該流程控制子程序采用設備INUSE矩陣的方式來判斷流程所屬設備是否被其它流程占用，從而避免流程沖突。

（3）對連鎖聯鎖子程序設計：根據相應流程的各種控制命令的組合以及該設備上游設備的使能信號形成該設備的聯鎖啟動條件，這個聯鎖條件是控制設備啟動的必要條件。

（4）對控制子程序設計：針對原料場所包含的普通皮帶、SHR可逆皮帶機、編制了多種設備子程序。在設備控制程序中，若設備聯鎖啟動條件具備，則程序先發出響鈴命令，間隔5s后再發出設備啟動命令，經過一定時間延時以后，監測設備的反饋信號，判斷是否啟動，最終形成設備的使能信號啟動上一個設備。

2.4 畫面設計

操作站監控畫面使用WINCC7.0軟件開發，通過工藝流程畫面中的各個設備狀態監控子畫面判斷現場設備運行條件及狀態，并實現對流程的選擇、啟動、順停、急停、撤銷等操作。監控畫面還具有故障報警、歷史趨勢、打印報表等功能

（1）膠帶機圖形為“綠色”時表示該設備已運行、“灰色”說明具備自動啟動條件但處于停止狀態、“紅色”表示故障或不具備自動條件、“淺藍色”表示設備被流程選中但沒運行。

（2）每個設備所具有的設備操作及相關狀態通過相應的設備操作狀態子畫面顯示，通過此畫面對設備可進行單獨啟、停和手、自動切換。設備所有狀態在此畫面一目了然，可以很快地判斷出設備故障，如圖2所示。

圖2 新增5B站配置圖

3 結論

隨著電氣自動化控制系統中PLC技術應用、研發水平的日益成熟，實現了工業生產自動化技術的全面發展，令系統內數字化、自動化、智能化的控制實現了進一步綜合與強化的應用，自動控制系統運行更加穩定，大大提升了原料場的輸送能力，同時優化資源配置為原料的順利供應提供了保障。

TP273.5

A

1004-7344（2016）12-0297-01

2016-4-10