淺析基于WINCC與S7-300的發(fā)貨控制系統(tǒng)改造

閆愛國，邸建豐

（秦皇島淺野水泥有限公司，河北 秦皇島 066326）

1 改造原因

淺野公司的發(fā)貨控制系統(tǒng)是1997年引進(jìn)的進(jìn)口設(shè)備，由日本安川公司的上位機(jī)ACGC系統(tǒng)和CP3300系列PLC組成。該系統(tǒng)在國內(nèi)應(yīng)用很少，程序晦澀難懂，運(yùn)行維護(hù)比較困難，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一些較大改動(dòng)時(shí)，需要聘請(qǐng)廠家人員，費(fèi)用昂貴。尤其近年來，隨著自動(dòng)化技術(shù)的高速發(fā)展，原有控制系統(tǒng)的部件已經(jīng)被淘汰，備件無法購買，維護(hù)越來越困難，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成了很大風(fēng)險(xiǎn)。鑒于上述原因，對(duì)發(fā)貨控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

2 原系統(tǒng)概述

上位機(jī)ACGC系統(tǒng)包括2個(gè)主畫面，6個(gè)狀態(tài)顯示畫面。

下位機(jī)CP3300 PLC系統(tǒng)包括1個(gè)PLC主站，3個(gè)遠(yuǎn)程I/0站，分別是：主站CRP801、遠(yuǎn)程I/0站CRP802、CRP803、CRP804。

改造前，對(duì)舊系統(tǒng)PLC的模塊及點(diǎn)位進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，詳見表1。

表1 CP3300 PLC模塊數(shù)量統(tǒng)計(jì)

3 改造方案

3.1 總體原則

改造方案的總原則是新系統(tǒng)需要在國內(nèi)應(yīng)用廣泛，維護(hù)及使用方便。

經(jīng)過對(duì)國內(nèi)眾多控制系統(tǒng)進(jìn)行比對(duì)，選用了西門子公司的WINCC人機(jī)界面及S7-300系列PLC組成的控制系統(tǒng)。改造充分考慮與現(xiàn)有外圍設(shè)備的銜接，符合現(xiàn)有的工藝流程畫面及操作習(xí)慣，以便操作人員快速掌握新系統(tǒng)的操作及維護(hù)工作。

3.2 硬件設(shè)計(jì)

3.2.1 上位機(jī)

改造后的上位機(jī)由人機(jī)界面操作系統(tǒng)Panel PC677 集成WINCC Asia等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)發(fā)貨控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，集中管理和自動(dòng)化控制。主要配置如下。

（1）監(jiān)視器為液晶LCD屏幕，TFT彩顯。

（2）CPU為Core 2 T7400 2.16G，2G DDRAM，160G硬盤。

（3）操作員站配置WINCC軟件。

3.2.2 下位機(jī)

改造后的下位機(jī)由S7-300 PLC主站及遠(yuǎn)程I/O站組成，主站及遠(yuǎn)程I/O站通過接口模塊IM153-2進(jìn)行通訊。由于各站距離遠(yuǎn)（最遠(yuǎn)300米），選用了Profibus-DP光纖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)PLC主站與遠(yuǎn)程I/O站之間數(shù)據(jù)的相互傳遞。采用光纖方式既避免了電氣干擾，又延展了系統(tǒng)的通訊距離。

3.2.3 系統(tǒng)配置圖

WINCC操作員站通過MPI與S7-300主站進(jìn)行通訊，S7-300主站通過PROFIBUS-DP總線與現(xiàn)場I/0站進(jìn)行通訊。系統(tǒng)配置圖見圖1。

圖1

3.3 軟件設(shè)計(jì)

3.3.1 畫面設(shè)計(jì)

畫面設(shè)計(jì)應(yīng)滿足工藝控制要求，簡潔明了，便于操作。畫面布局主要分為3部分，上方為標(biāo)題欄，標(biāo)明畫面名稱；中間為畫面顯示區(qū)，顯示設(shè)備狀態(tài)及進(jìn)行操作；下方為按鈕區(qū)，用于畫面切換。畫面設(shè)計(jì)說明如下。

主畫面：主畫面根據(jù)工藝流程及設(shè)備現(xiàn)場分布情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，是最重要的顯示及操作畫面。該畫面主要顯示設(shè)備狀態(tài)（運(yùn)行、停止、故障）及電流、功率等模擬量數(shù)值，并通過按鈕對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。本工程設(shè)計(jì)了4個(gè)主畫面，示例見圖2。

圖2 1#水泥庫出庫主畫面

3.3.2 程序設(shè)計(jì)

PLC程序設(shè)計(jì)秉承原有系統(tǒng)的控制習(xí)慣，不做邏輯修改，最大限度的保留原有系統(tǒng)的完善及可靠性。程序設(shè)計(jì)要求統(tǒng)一化、規(guī)范化，具有良好的可讀性，方便維護(hù)。程序根據(jù)工藝流程編寫，主要分為單體程序及組程序兩部分。

單體程序：每臺(tái)電機(jī)等單體設(shè)備都編寫單體程序。啟動(dòng)包含兩種方式，分別是現(xiàn)場單機(jī)啟動(dòng)和控制室組啟動(dòng)；連鎖包含啟動(dòng)連鎖、流程連鎖、運(yùn)行連鎖；停止包含單機(jī)停止及組停止。

4 改造效果

改造后的WINCC系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面，很好的實(shí)現(xiàn)了設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視與操作。改造后的S7-300 PLC程序滿足工藝控制要求，并且程序通俗易懂，十分有利用運(yùn)行及維護(hù)。

總之，改造后的控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，易于操作，達(dá)到了預(yù)期效果，也為同類型的舊控制系統(tǒng)改造提供了較大的參考價(jià)值。