徐裕權(quán) 梁宣平 尹文斌 黃旭東

（1.杭州興源科技股份有限公司，浙江 杭州 311113；2.浙江省火電建設(shè)公司，浙江 杭州 317112）

0 引言

隨著人們對(duì)環(huán)境的重視，壓濾機(jī)的需求量越來越大。壓濾機(jī)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相對(duì)惡劣，因此壓濾機(jī)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制要求越來越高。基于此，本文對(duì)多臺(tái)壓濾機(jī)實(shí)現(xiàn)DP組網(wǎng)和遠(yuǎn)程控制進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)由2臺(tái)工控機(jī)、5臺(tái)壓濾機(jī)和相關(guān)儀表組成，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。5臺(tái)壓濾機(jī)采用西門子S7-200PLC控制器，另外用西門子S7-300PLC控制共用部分。為了實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)集中控制，在每臺(tái)壓濾機(jī)上配EM277通訊模塊，并作DP網(wǎng)絡(luò)從站；把S7-300PLC作為DP通訊主站。工控機(jī)上裝WINCC監(jiān)控軟件，組成DP網(wǎng)絡(luò)。上位監(jiān)控軟件采用WINCC，實(shí)現(xiàn)過程可監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制。2臺(tái)工控機(jī)1臺(tái)用來操作，1臺(tái)用來監(jiān)控管理。工控機(jī)畫面可以顯示所有設(shè)備的運(yùn)行和故障狀態(tài)，并提供重要參數(shù)設(shè)置、配方功能、報(bào)警記錄、重要數(shù)據(jù)的歷史趨勢(shì)等。

2 壓濾機(jī)本體S7-200PLC系統(tǒng)的組態(tài)

每臺(tái)壓濾機(jī)都帶有S7-200PLC，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)時(shí)，壓濾機(jī)PLC控制系統(tǒng)需編寫本體控制程序，并增加通訊子程序，把數(shù)據(jù)傳送到通訊區(qū)。由于篇幅限制，程序源代碼省略。壓濾機(jī)本體控制流程如圖2所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3 共用部分S7-300PLC系統(tǒng)的組態(tài)

S7-300PLC上進(jìn)行硬件組態(tài)，把S7-300PLC作為通訊主站，把1#～5#壓濾機(jī)控制系統(tǒng)的5個(gè)EM277模塊添加到DP網(wǎng)絡(luò)中，并設(shè)置站地址、通訊區(qū)地址和波特率。組態(tài)完成后，編寫通訊區(qū)程序和共用部分控制程序，編譯和下載組態(tài)程序。由于篇幅限制，程序源代碼省略。

圖2 壓濾機(jī)本體控制流程圖

4 上位機(jī)上WINCC變量和數(shù)據(jù)的采集

工控機(jī)上裝CP5611卡，上位軟件采用西門子WINCC軟件，通過OPC驅(qū)動(dòng)接口，采用數(shù)據(jù)庫軟件PC ACCESS采集數(shù)據(jù)，并把采集到的數(shù)據(jù)傳送給上位軟件WINCC，WINCC對(duì)采集的變量和其他數(shù)據(jù)進(jìn)行畫面組態(tài)和數(shù)據(jù)處理，從而實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳送更新。

5 WINCC畫面的組態(tài)

系統(tǒng)畫面主要由參數(shù)配方下載、工藝流程顯示、報(bào)警記錄、歷史趨勢(shì)、設(shè)備管理等畫面組成。

5.1 參數(shù)配方下載畫面

該畫面主要用于參數(shù)設(shè)置和配方下載，參數(shù)主要有壓濾機(jī)本機(jī)和過濾系統(tǒng)參數(shù)，可以實(shí)時(shí)修改和調(diào)整，也可以按照默認(rèn)配方把參數(shù)下載到控制器，同時(shí)還可以上傳PLC數(shù)據(jù)到工控機(jī)上。

5.2 壓濾機(jī)過濾工藝畫面

壓濾機(jī)過濾工藝畫面主要用于顯示過濾系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作。操作時(shí)有單步或連續(xù)2種控制模式。選擇單步模式時(shí)，可以對(duì)閥門和泵進(jìn)行單獨(dú)的啟動(dòng)和停止控制。畫面上會(huì)同時(shí)顯示當(dāng)前步驟的運(yùn)行狀態(tài)，比如進(jìn)料過濾的時(shí)間、壓力、流量以及閥門、泵的運(yùn)行狀態(tài)。組態(tài)畫面中的提示工具。提示工具1：將鼠標(biāo)移到各參數(shù)或閥門或者其他顯示位置時(shí)畫面自動(dòng)顯示該參數(shù)或閥門的名稱。提示工具2：閥門狀態(tài)——開信號(hào)為1關(guān)信號(hào)為0顯示綠色，開信號(hào)為0關(guān)信號(hào)為1顯示灰色，開信號(hào)為0關(guān)信號(hào)為0顯示紅色，開信號(hào)為1關(guān)信號(hào)為1顯示黃色。提示工具3：點(diǎn)擊右下方的“?”按鈕，可以查詢相關(guān)操作說明和符號(hào)表示意義。提示工具4：?jiǎn)螕舯脠D標(biāo)，可以跳出對(duì)話框，提示是否進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)控制，若確定則該泵執(zhí)行動(dòng)作。

5.3 報(bào)警和歷史趨勢(shì)圖畫面

在上位畫面中，報(bào)警系統(tǒng)分為警告和故障。具體有壓濾機(jī)動(dòng)作超時(shí)、閥門類故障、電機(jī)類故障、過濾超壓故障等。

畫面中可以調(diào)用SQL數(shù)據(jù)庫查詢當(dāng)前或歷史數(shù)據(jù)，可以歸檔并打印故障報(bào)表。歷史趨勢(shì)圖通過熱實(shí)時(shí)趨勢(shì)監(jiān)視畫面可有效監(jiān)視過程參數(shù)在所設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)的變化情況。在畫面上可隨時(shí)調(diào)整趨勢(shì)曲線的現(xiàn)實(shí)時(shí)間長度，可選為5、15、30、60、480、720min。畫面中組態(tài)切換按鈕，通過鼠標(biāo)拖動(dòng)趨勢(shì)窗口中的取值標(biāo)尺可讀取對(duì)應(yīng)時(shí)刻的數(shù)據(jù)值。通過曲線可以判斷相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行情況和波動(dòng)情況，甚至可以判斷設(shè)備運(yùn)行是否正常，過濾工藝是否穩(wěn)定。通過進(jìn)料壓力值和壓榨壓力差值以及變頻器的頻率曲線，可以判斷過濾效果的好壞，甚至判斷整個(gè)過濾過程是否符合配方設(shè)定的參數(shù)控制要求，而且可以對(duì)曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史歸檔并保存，或輸出打印報(bào)表等。高低壓進(jìn)料泵分段PID歷史趨勢(shì)如圖3所示。

圖3 歷史趨勢(shì)圖（壓力分段PID及高低泵控制）

5.4 設(shè)備管理畫面

設(shè)備管理畫面主要是方便儀表的量程設(shè)置和PID參數(shù)整定。當(dāng)儀表量程發(fā)生變化或者零點(diǎn)發(fā)生偏移時(shí)，可以方便地進(jìn)行調(diào)整。每個(gè)PID系統(tǒng)對(duì)比例系數(shù)P、微分系數(shù)I、積分系數(shù)D的要求都不一樣，這時(shí)就需要進(jìn)行PID整定。

5.5 報(bào)表打印

報(bào)表功能是WINCC重要的組成部分，可以創(chuàng)建報(bào)表布局，并打印WINCC圖形、報(bào)警記錄、變量記錄、參數(shù)和配方等報(bào)表。

5.6 畫面中其他按鈕作用

畫面中組態(tài)緊急停止按鈕和報(bào)警復(fù)位按鈕，當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)可以及時(shí)停止設(shè)備。出現(xiàn)故障時(shí)報(bào)警指示會(huì)閃爍并發(fā)出警報(bào)聲，按報(bào)警復(fù)位按鈕可以復(fù)位故障。畫面中組態(tài)登陸按鈕可以對(duì)WINCC進(jìn)行登陸權(quán)限控制，操作員只有操作權(quán)限，工程師可以對(duì)畫面和組態(tài)程序進(jìn)行編輯，管理員可以對(duì)用戶權(quán)限和操作密碼進(jìn)行更改。畫面中的關(guān)閉WINCC和退出計(jì)算機(jī)按鈕，可以方便地退出監(jiān)控軟件和關(guān)閉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

6 結(jié)語

經(jīng)過運(yùn)行測(cè)試、修改完善和總結(jié)，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。多臺(tái)壓濾機(jī)組網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)用，不但改善和提升了壓濾機(jī)控制系統(tǒng)性能，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控，而且便于參數(shù)的修改、工藝的調(diào)整，同時(shí)WINCC監(jiān)控軟件和PC ACCESS數(shù)據(jù)庫的結(jié)合，使得變量采集更加方便，編程更加快捷，大量節(jié)約了PLC輸入輸出點(diǎn)的數(shù)量，從而從硬件設(shè)備上大大降低了成本，改善了勞動(dòng)環(huán)境，并極大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

［1］西門子（中國）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán).WINCC組態(tài)手冊(cè)

［2］西門子（中國）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán).PC ACCESS系統(tǒng)手冊(cè)