馬玉賓

（河鋼集團邯鋼冷軋廠，河北 邯鄲 056015）

WinCC是基于32位技術的過程監(jiān)視系統(tǒng)，其多樣化的自動化解決方案和通用的應用程序可滿足多種復雜工況下的生產(chǎn)過程監(jiān)控，適合所有工業(yè)監(jiān)控的解決方案，在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制領域有著極其廣泛的應用。邯鋼酸洗生產(chǎn)線由寶信公司總設計承包，該生產(chǎn)線工藝成熟，技術先進，自動化程度高，采用WinCC自動化過程監(jiān)控系統(tǒng)對整個酸洗生產(chǎn)流程進行監(jiān)控。系統(tǒng)軟件的編程調(diào)試全部由寶信公司完成，滿足了酸洗生產(chǎn)線自動化控制的需要，其在硬件配套和軟件控制方面體現(xiàn)出良好的適用性，對其他生產(chǎn)工序的應用也有著一定的借鑒作用。

1 邯鋼酸洗生產(chǎn)線WinCC系統(tǒng)簡介

邯鋼酸洗生產(chǎn)線（PLL）由寶信公司總設計承包，整個生產(chǎn)線的工藝設計、設備設計、自動化控制系統(tǒng)設計以及系統(tǒng)軟件的編程調(diào)試全部由該公司完成。其系統(tǒng)通信和自動化控制過程主要由HMI人機接口系統(tǒng)實現(xiàn)，可用于控制系統(tǒng)各種參數(shù)的設定，故障顯示和報警，以及設備的在線調(diào)試與維護。酸洗線HMI系統(tǒng)人機交互界面十分友好，控制界面簡潔明了，為用戶使用提供了很大便利。WinCC過程監(jiān)控系統(tǒng)做為HMI的軟件系統(tǒng)，在運行時會通過計算機和各類傳感器對生產(chǎn)線各種數(shù)據(jù)進行實時的采集和處理，之后通過交換機對數(shù)據(jù)信息進行轉(zhuǎn)換并傳輸至HMI系統(tǒng)，同時將其以圖形、列表、符號和具體數(shù)值的形式在HMI畫面上顯示，從而使設備操作和維保人員可以及時準確地了解機組運行狀態(tài)及相關信息，實現(xiàn)對生產(chǎn)線的自動化監(jiān)控。WinCC過程監(jiān)控系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成。

1.1 硬件配置

邯鋼冷軋廠為推拉式酸洗線，工藝布置設置有1個入口操作室，1個出口操作室和一個PLC控制室。根據(jù)自動化控制網(wǎng)絡布局要求，在入口操作室設有1臺8接口3COM邊緣交換機和2臺WinCC操作站；出口操作室與入口操作室硬件設備布置一致；PLC控制室設置有WinCC服務器1臺，24口中心交換機1臺，便攜式系統(tǒng)編程器1臺。酸洗線自動化數(shù)據(jù)交換的核心部件為HMI監(jiān)控系統(tǒng)24口中心交換機，該交換機在配置時采用了VLAN技術，將24口交換機按端口劃分為PC機網(wǎng)段和PLC網(wǎng)段，分別連接至WinCC操作站和PLC控制器，其中PC機網(wǎng)段連接入口HMI和出口HMI；PLC網(wǎng)段連接工藝段PLC和板帶傳輸PLC。

WinCC服務器的硬件配置為:

(1)CPU：INTEL I7處理器；(2)內(nèi)存：8G內(nèi)存；(3)硬盤：1TB ；(4)網(wǎng)卡：2x 10/100/1000 Mbit/s Ethernet(RJ45)；(5)光驅(qū)：DVD-ROM；(6)鍵盤和鼠標(標準)：光電Mouse；(7)顯示器：22"LCD（16：9）。

入口操作室WinCC操作站用于生產(chǎn)線入口段機組與設備運行狀況的監(jiān)控；出口操作室WinCC操作站用于出口段機組設備運行狀況的監(jiān)視和控制。

1.2 軟件配置

自動化監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用德國西門子公司的PCS7系列軟件包，HMI采用WinCC V7.2過程監(jiān)視系統(tǒng)，PLC可編程邏輯控制器為STEP7 V5.5版本。HMI監(jiān)控系統(tǒng)的操作站和服務器運行于Windows操作系統(tǒng)，經(jīng)管理者授權可實現(xiàn)對HMI系統(tǒng)的在線編程，較為開放的編程環(huán)境為適應不同生產(chǎn)條件下的過程監(jiān)控提供了便利。WinCC V7.2具有數(shù)據(jù)實時存儲的功能，可通過多臺HMI Client實現(xiàn)對各項監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時交換，確保了數(shù)據(jù)上傳的及時性，提高了監(jiān)控水平，也便于對生產(chǎn)線工藝數(shù)據(jù)的調(diào)閱。HMI系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)的查詢和修改在服務器控制板面輸入相應的控制指令即可實現(xiàn)，將控制指令輸入系統(tǒng)后，系統(tǒng)會通過光纖以太網(wǎng)將該指令信息再傳輸至工藝段PLC，由PLC按照內(nèi)設程序控制執(zhí)行機構(gòu)完成對現(xiàn)場設備的在線監(jiān)控與操作。

WinCC具有高度的集成性，做為HMI的軟件系統(tǒng)，可將工廠各類控制軟件完全無錯誤地集成進自動化過程中，包括了用于解決過程監(jiān)控和控制任務的所有元素，既實現(xiàn)了自動化控制的無間斷運行，同時便于用戶自動化控制過程和全部特征觀察。

1.3 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)

通信網(wǎng)絡的可靠性決定了自動化控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。酸洗線自動化控制通信網(wǎng)絡采用亞美亞公司的超五類銅線纜，按照568B標準將3COM中心交換機PLC網(wǎng)段與2個PLC控制器相連接。網(wǎng)絡打印機、便攜式編程器、工程師站也同樣按照上述標準采用雙絞線連接至交換機PC網(wǎng)段。WinCC與PLC控制之間的采用工業(yè)控制常用的工業(yè)以太網(wǎng)ISO通信協(xié)議，各操作室之間通過光纖連接；PLC控制器與現(xiàn)場和執(zhí)行機構(gòu)通過DP現(xiàn)場總線連接。酸洗線全線共有11個RI/O站，其中包括了所有的I/O點，各I/O點與PLC控制器之間通過DP網(wǎng)相連接。

2 WinCC在邯鋼酸洗線自動化控制中的應用

2.1 酸洗WinCC自動化控制的實現(xiàn)

酸洗線自動化監(jiān)控系統(tǒng)中，下位機主要負責對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的監(jiān)測和處理；上位機系統(tǒng)采用西門子WinCC V7.2平臺，通過PLC控制器負責從下位機進行數(shù)據(jù)的采集、處理和存儲，同時進行數(shù)據(jù)的組態(tài)和運行監(jiān)控，并將處理后的數(shù)據(jù)顯示在上位機顯示屏上，人員通過上位機顯示器即可實現(xiàn)對酸洗線各現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行實時化、可視化監(jiān)控。

自動化控制的數(shù)據(jù)通信都是通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)的，來自現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行機構(gòu)的信號首先被采集到相關的RI/O站，再通過開放的DP網(wǎng)傳輸至PLC系統(tǒng)，由PLC系統(tǒng)內(nèi)置程序?qū)ΜF(xiàn)場設備進行自動化控制。利用WinCC系統(tǒng)，操作人員一方面可根據(jù)上位機顯示屏對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行監(jiān)控；另一方面，還可通過HMI、控制開關等對PLC系統(tǒng)輸入相關控制指令和給定值，并由PLC系統(tǒng)完成對工藝參數(shù)的自動化調(diào)節(jié)。自動化控制中，大部分的操作指令都可通過WinCC操作站的鍵盤、鼠標等來完成，人員不用親臨現(xiàn)場，只需在操作室內(nèi)即可實現(xiàn)對生產(chǎn)和設備運行情況的全過程監(jiān)控，以及實現(xiàn)對工藝數(shù)據(jù)的自動化、精確化調(diào)節(jié)，從而使各項參數(shù)指標始終符合生產(chǎn)工藝要求。

2.2 WinCC自動控制系統(tǒng)在酸洗生產(chǎn)線的功能應用

酸洗生產(chǎn)WinCC系統(tǒng)生產(chǎn)應用的主要功能，一是對生產(chǎn)過程和設備運行情況的監(jiān)控，包括對酸洗段、漂洗段以及冷凝水系統(tǒng)、排廢氣系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、電機運行情況的監(jiān)控；二是對工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)，包括輥徑設置、切頭刀數(shù)及長度設置、圓盤剪寬度及GAP、LAP設置、矯直機壓下量設置、對中設置、廢酸交換參數(shù)設置、全線絕對值碼盤數(shù)值顯示及設置等；三是數(shù)據(jù)存儲和提取，對于設備運行中的各種數(shù)據(jù)信息，例如生產(chǎn)參數(shù)信息、設備狀態(tài)信息、報警故障信息等，系統(tǒng)都會自動對其進行存儲，并集中歸檔。

操作人員除了可以實時觀測數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)需要隨時調(diào)閱和打印歷史數(shù)據(jù)，并以曲線和具體數(shù)值的形式直觀反映。四是權限管理，酸洗線WinCC系統(tǒng)設置了不同級別的管理權限，可對操作人員身份和安全級別進行權限控制。WinCC系統(tǒng)的登錄、參數(shù)設置、退出等操作都必須有相應的權限身份才能進行，防止了越權操作行為，保證了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。