穆楊

【摘要】本文描述了采用SIEMENS S7系列PLC及其模塊和WinCC畫面組態(tài)軟件等自動化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)濕法冶金工藝流程及其輔助系統(tǒng)的自動化控制。硬件設(shè)計(jì)中，主控制系統(tǒng)采用S7-400高性能CPU，輔助系統(tǒng)采用S7-300中小型CPU。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)合工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS DP現(xiàn)場總線進(jìn)行主控制系統(tǒng)與輔助系統(tǒng)、上位監(jiān)控站、分布式I/O站通信。利用WinCC畫面組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了模擬量及生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)置工藝參數(shù)等功能。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)以太網(wǎng)；濕法冶金；分布式I/O；PID調(diào)節(jié)

Abstract：This paper introduces the Hydrometallurgy Process and the Subsystem Automation Control which is realized by SIEMENS S7 series CPU and its modules and WinCC HMI software etc. During hardware configuration， the Main System used S7-400 high-performance CPU， the Subsystem used S7-300 small and medium CPU. Network topology combined with Industrial Ethernet and PROFIBUS DP Field Bus for the Main System and the Subsystem， HMI station， Distributed I / O station communication. And functions with the Analog and the Running Status of production equipment real-time monitoring and process parameters presetting are obtained in WinCC HMI software.

Key Words：Industrial Ethernet Hydrometallurgy Distributed I/O PID Adjustment

一、項(xiàng)目簡介

1.企業(yè)簡介

某集團(tuán)公司采用創(chuàng)新的高純釩生產(chǎn)技術(shù)工藝和先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)，實(shí)現(xiàn)五氧化二釩（V2O5）、三氧化二釩（V2O3）、偏釩酸鉀（KVO3）等高純高流動性釩系列產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，總體技術(shù)工藝達(dá)到國際先進(jìn)水平，生產(chǎn)規(guī)模和條件在國際同業(yè)中占有重要地位，為生產(chǎn)航空級合金、全釩液流儲能電池、高端催化劑等產(chǎn)業(yè)提供原料，帶動國內(nèi)行業(yè)發(fā)展，占據(jù)國際市場重要份額。

二、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置

1.控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目的控制系統(tǒng)分為管理優(yōu)化系統(tǒng)、上位監(jiān)控系統(tǒng)、主系統(tǒng)和子系統(tǒng)四部分。

2.項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

項(xiàng)目系統(tǒng)共分三層網(wǎng)絡(luò)：第一層網(wǎng)絡(luò)：管理級以太網(wǎng)。第二層網(wǎng)絡(luò)：工業(yè)以太網(wǎng)。第三層網(wǎng)絡(luò)：Profibus現(xiàn)場總線。

三、系統(tǒng)完成的控制功能和重難點(diǎn)實(shí)現(xiàn)

本項(xiàng)目中采用工業(yè)以太網(wǎng)和Profibus現(xiàn)場總線相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)量大，需要數(shù)據(jù)的傳輸速率高，傳輸距離遠(yuǎn)等實(shí)際情況，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊。選用S7-400系列的443-1通信模塊作為主系統(tǒng)的通訊接口，子系統(tǒng)選用S7-300系列的 343-1通信模塊作為子系統(tǒng)的通訊接口。由于子系統(tǒng)傳輸距離遠(yuǎn)，需要光纖傳輸，而且與主系統(tǒng)通訊的設(shè)備數(shù)量眾多，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，故選用提供12個(gè)網(wǎng)口和2個(gè)光口的西門子工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換機(jī)212-2實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。本項(xiàng)目中要求設(shè)置管理優(yōu)化工作站，而且主系統(tǒng)要與其公司內(nèi)部的OA（辦公自動化）系統(tǒng)相連接，搭建企業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺，造成出現(xiàn)多種不同的物理介質(zhì)通訊，故原設(shè)計(jì)中采用ISO通信協(xié)議，通過MAC地址實(shí)現(xiàn)的工業(yè)以太網(wǎng)無法滿足要求。因此，根據(jù)實(shí)際情況，采用TCP/IP通信協(xié)議，通過IP地址重新搭建工業(yè)以太網(wǎng)，很好的實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目中建立企業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺這一目標(biāo)。上位監(jiān)控系統(tǒng)選用支持TCP/IP通信協(xié)議的網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)與主系統(tǒng)通訊。

四、項(xiàng)目運(yùn)行情況

本系統(tǒng)自2010年2月投入運(yùn)行以來，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。直觀豐富的HMI畫面和完善的工藝參數(shù)設(shè)定，為生產(chǎn)操作、工藝流程監(jiān)控和優(yōu)化提供了極大的方便和有力的依據(jù)，有效地緩解了現(xiàn)場操作工一直以來工作強(qiáng)度高的問題，提高了企業(yè)的生產(chǎn)管理效率和綜合水平。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，運(yùn)行方案靈活先進(jìn)，從本質(zhì)上保證了各個(gè)生產(chǎn)工序的銜接和安全穩(wěn)定運(yùn)行，大大提高了生產(chǎn)現(xiàn)場自動化控制水平，收到了預(yù)期的效果。

五、應(yīng)用體會

通過濕法冶金控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)施，進(jìn)一步加深了我們對西門子公司工業(yè)自動化系統(tǒng)的理解，體會到了SIEMENS產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠，總結(jié)了許多SIEMENS產(chǎn)品的應(yīng)用心得。

參考文獻(xiàn)

[1] Automation System S7-400 Module Specifications，2004.

[2] SIMATIC S7-400 Programmable Controller Instruction List，2000.

[3] SIMATIC 分布式I/O設(shè)備 ET200M，2008.

[4] SIMATIC 工業(yè)通訊產(chǎn)品目錄，2007.

[5] 深入淺出WinCC V6.0，2004.

[6] SIMATIC HMI WinCC V6.2 Getting Started，2006.