丁振洪

摘要：一些老的電氣控制系統(tǒng)沒有配備觸摸屏，設(shè)備故障報(bào)警功能不完善，沒有報(bào)警歷史記錄可查。為此將觸摸屏引入電氣控制系統(tǒng)，并在PLC程序中增加故障捕捉功能，使設(shè)備具備“自診斷”功能，為設(shè)備的維護(hù)與檢修提供及時(shí)有效信息。

關(guān)鍵詞：觸摸屏；故障報(bào)警；PLC程序；故障捕捉；自診斷

人機(jī)界面（HMI）是操作人員與PLC之間進(jìn)行對(duì)話和相互作用的接口設(shè)備。用戶可以通過人機(jī)界面與控制控制系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，向控制系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)，信息和控制命令，而控制系統(tǒng)又可以通過人機(jī)界面回送控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與有關(guān)信息給用戶。因此人機(jī)界面已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)不可缺少的設(shè)備之一，其應(yīng)用越來越廣泛，一些老設(shè)備可以通過增加觸摸屏的方法來升級(jí)電氣控制系統(tǒng)，為操作人員提供更多的有用信息。

某氧化鋁廠擁有的三臺(tái)從荷蘭進(jìn)口的隔膜泵是該廠重要的核心設(shè)備，其電氣控制柜PLC選用西門子S7300，原設(shè)計(jì)沒有配置觸摸屏。控制柜門上配有操作電鈕及少量故障指示燈，但由于安裝位置有限，不能安裝太多的故障指示燈，導(dǎo)致原系統(tǒng)所能提供的信息量比較少，有些引起設(shè)備停車的故障沒辦法顯示，經(jīng)常造成“不明原因”故障停機(jī)，尤其是外部聯(lián)鎖信號(hào)引起的停車故障，停車后不會(huì)留下痕跡，這就給故障的診斷和處理帶來了困難。

原有控制系統(tǒng)不能提供更多故障信息，且沒有歷史故障信息記錄，影響設(shè)備的檢修與維護(hù)，為解決這個(gè)問題，將電氣控制系統(tǒng)升級(jí)，引入西門子觸摸屏MP277，同時(shí)將原314CPU改為315-2DP，其中DP口用于通過PRIFIBUS通信與觸摸屏連接，另一個(gè)MPI口用于編程和監(jiān)控。硬件的升級(jí)完成后，還需要相關(guān)軟件來支撐，即觸摸屏組態(tài)程序與相關(guān)PLC程序的創(chuàng)建與修改。

首先分析原PLC程序，列出所有可能引起設(shè)備停機(jī)的原因，并將這些故障中間變（位），組合到一個(gè)16位的字中，方便觸摸屏調(diào)用，因?yàn)橛|摸屏是報(bào)警使用的變量是以字（16位）為單位。對(duì)于原PLC程序里面沒有保持的故障，需要通過程序來加以捕捉和鎖定，瞬間波動(dòng)會(huì)引起設(shè)備故障停機(jī)，但不一定會(huì)在觸摸屏報(bào)警視圖中報(bào)故障，因?yàn)槭茏兞扛虏蓸又芷诘南拗?，觸摸屏接收不到瞬間變化的信號(hào)，從而出現(xiàn)“不明原因故障”。例如，外部聯(lián)鎖停機(jī)信號(hào)是常閉型，故障狀態(tài)下PLC對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)是沒有信號(hào)的，可在程序中用下降沿脈沖命令捕捉和鎖定外部聯(lián)鎖信號(hào)140.6，經(jīng)過程序處理的外部聯(lián)鎖信號(hào)的中間變量M79.2就能被觸摸屏接收，并在報(bào)警歷史記錄里面查詢，避免出現(xiàn)“不明原因”故障停機(jī)。中間變量M79.2可在主機(jī)運(yùn)行的上升沿自動(dòng)復(fù)位和人工手動(dòng)復(fù)位。外部聯(lián)鎖控聯(lián)鎖停主電機(jī)的信號(hào)的捕捉程序如下，其他會(huì)引起主機(jī)停車但沒有保持的信號(hào)都用此方法進(jìn)行程序鎖定處理。

然后在觸摸屏建立與PLC一致的報(bào)警變量，并定義每一位報(bào)警的文字內(nèi)容，創(chuàng)建報(bào)警視圖，在報(bào)警視圖的屬性視圖對(duì)話框中選擇“報(bào)警事件”，這樣就可以顯示歷史報(bào)警。此外還創(chuàng)建觸摸屏操作畫面，原控制柜門所有操作都能在觸摸屏上實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然這也需要修改PLC程序，實(shí)現(xiàn)觸摸屏的操作控制設(shè)備的功能，觸摸屏通過PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)與CPU連接安裝在設(shè)備旁邊，方便崗位人員操作。而且還增加了啟動(dòng)條件畫面，無論什么原因造成設(shè)備無法正常啟動(dòng)，只要查看此畫面就一目了然了。此外還利用觸摸屏的數(shù)據(jù)記錄功能，創(chuàng)建隔膜室排、注油次數(shù)及泵出口壓力趨勢(shì)畫面和泵出口流量統(tǒng)計(jì)功能，尤其是流量統(tǒng)計(jì)功能，可以查閱三天內(nèi)各班次的累計(jì)輸送流量數(shù)據(jù)，在電氣控制系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了以往只有DCS才能實(shí)現(xiàn)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)功能。從此這一進(jìn)口設(shè)備有了“記憶”和數(shù)理統(tǒng)計(jì)功能，增加許多原系統(tǒng)不可能具備的新功能，這對(duì)掌握設(shè)備的狀態(tài)和泵的預(yù)知性維修創(chuàng)造了有利條件。例如，通過分析觸摸屏推進(jìn)液系統(tǒng)排、注油次數(shù)趨勢(shì)畫面（推進(jìn)液是隔膜泵的重要傳動(dòng)介質(zhì)），可以掌握推進(jìn)液系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和初步推測(cè)推進(jìn)液系統(tǒng)存在的問題。一方面使問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理；另一方面能準(zhǔn)確排除故障，避免過剩維修，使全廠最核心的設(shè)備——隔膜泵——得到及時(shí)備用。

系統(tǒng)升級(jí)后完善報(bào)警功能，使設(shè)備具有“自診斷功能”，消除了設(shè)備“不明原因”故障停車現(xiàn)象，原來不能在控制柜報(bào)的故障都能在觸摸屏顯示，所有設(shè)備故障都能在觸摸屏上找到原因和頻次，為設(shè)備故障的查找與處理提供線索，縮短了設(shè)備故障停車時(shí)間。避免出現(xiàn)以前電氣、儀表兩家互相爭(zhēng)執(zhí)、推諉的情形。觸摸屏的運(yùn)用優(yōu)化了電氣控制系統(tǒng)，提高了設(shè)備的可靠性和核心設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。觸摸屏直觀生動(dòng)的操作界面，使得各種工藝參數(shù)和故障信息一目了然，為操作和設(shè)備維護(hù)創(chuàng)造了一個(gè)良好的人機(jī)界面，現(xiàn)該氧化鋁廠通過增加觸摸屏對(duì)三臺(tái)進(jìn)口隔膜泵控制系統(tǒng)全部進(jìn)行了升級(jí)。