纺丝环吹空调监控系统改造

单学军

(上海恒逸聚酯纤维有限公司，上海 201424)

纺丝装置采用纽马格技术，共有4条生产线，每条生产线采用一套西门子的S7-300 PLC，通过DP连接3台ET200S和3块触摸屏，每台ET200S和触摸屏完成8个位的环吹空调风量调节和监视工作。一条线有24个位，需要3块触摸屏，整个纺丝生产装置共有12块触摸屏。

触摸屏由于长期使用，设备老化严重，存在屏幕显示暗淡、花屏，显示画面残缺不全，触摸位置不准确及屏幕没有响应等问题，严重影响工艺人员的日常操作，给生产带来极大的隐患。触摸屏数量多，维护成本高，维护过程中拆卸触摸屏时，PLC自动处于STOP模式，造成生产装置排废。为了彻底解决原系统存在的问题，笔者拟采用一台PC机来替代12块触摸屏。

1 纺丝环吹空调监控系统改造方案①

原环吹系统结构如图1所示。原触摸屏的主要功能有：风量的手动、自动控制方式切换；风量的测量值模拟棒图显示和数值显示；风量设定值输入，模拟棒图显示和数值显示；风量输出显示，风量输出手动控制；PID参数设置；延时时间设置；最大偏差设置；实际风压显示；风量高/低报警信息显示；仪表回路断路、坏值报警显示；风量阀位保持、全开/全关手动控制；风量趋势显示；风量传感器参数设置。其中风量传感器参数设置包括：量程上限设定；量程下限设定；传感器实际值显示；传感器调整值设定；传感器延时时间设定；高报设定、高报延时设定、高报允许/禁止控制；低报设定、低报延时设定、低报允许/禁止控制；传感器断线检测允许/禁止控制。

为了做到对原来PLC改动最小，采用通过MPI接口和上位机通信的方式，把4套S7-300PLC整合在一个系统下，改进后的环吹系统如图2所示。

图1 原环吹系统结构简图

图2 改造后环吹系统结构简图

具体改造的步骤分为：

a. 将完全独立的4套PLC主机，通过MPI接口用电缆连接在一起，PLC的MPI地址分别修改为A1线MPI地址为3；A2线MPI地址为4；B1线MPI地址为5；B2线MPI地址为6。

b. 新增加一台PC机和一块CP5611接口卡,安装WINDOWS XP以后，安装WINCC 7.0和有关驱动软件。

c. CP5611接口卡通过电缆和4套PLC主机的MPI连接。

2 系统软件的组态

为了实现前面描述的触摸屏功能，需要找出实现这些功能所需要的各个变量在PLC中的具体地址，这是改造能否成功的关键。该系统改造需要找出的变量地址有：风量显示；风量设定；风量输出；风量高报设定、高报延时设定；风量低报设定、低报延时设定；风量调节阀保持按钮；风量调节阀全开按钮；风量调节阀全关按钮；控制方式手动/自动开关；控制回路增益设定；增益时间设定；实际风压显示；最大偏差设定；最大偏差延时设定；比例因子设定；报警允许/禁止按钮；仪表断路、坏值报警检测允许/禁止按钮。

全部装置一共有96个控制回路，上述各种模拟量和开关量共有2 496个，这些变量必须在WINCC中定义，只有这样在WINCC组态的流程图画面上才能对相关点进行操作。

WINCC软件组态步骤分为：

a. 运行WINCC 7.0；

b. 启动项目管理器；

c. 创建单用户项目；

d. 为新创建的项目命名；

e. 选择保存路径；

f. 设置计算机属性；

g. 选择需要启动的运行系统和起始画面。

建立WINCC与PLC之间的MPI通信的过程为：

a. 在PC机的扩展槽插入CP5611卡，在PC机的控制面板中选择“设置PG/PC接口”，打开设置对话框的“为使用的接口配置参数”下拉菜单，选择“CP5611(MPI)”。

b. 在WINCC的变量管理器中添加“SIMATIC S7 Protocol Suite.chn”驱动程序内选择“MPI”通道单元。再单击“MPI”，选择“系统参数”，打开“系统参数——MPI”设置对话框，在“单位”选项中“逻辑设备名称”选择CP5611(MPI)。

c. 选择MPI通信驱动，右击鼠标选择“新驱动程序的连接”，每个连接只能连接一个CPU。连接4个CPU，一共需要建立4个连接。建立连接以后需要设置连接的属性，修改PLC的CPU站地址：A1线为3；A2线为4；B1线为5；B2线为6。

改造过程变量比较多，为了方便管理与查找，按变量的不同类型，创建相应的变量组，在变量组中创建变量，变量组主要有：设定值变量组、测量值变量组、阀位输出值变量组、手动/自动切换变量组、控制参数设定变量组、传感器参数设定变量组及阀位控制变量组等。

3 组态画面

为了保持原有风格，流程图界面和触摸屏保持一致，唯一的区别是原来每块触摸屏一次只能显示4个回路，一条线的控制回路分布在3个触摸屏上。4条生产线共12块触摸屏。改造以后，充分利用了PC机显示屏比较大，分辨率高的优势，对画面布局重新设计，组态了总貌画面、控制操作画面、传感器参数设定画面、报警参数设置画面、阀位控制画面、历史趋势组态画面、报警信息显示画面和用户管理画面。将96个控制回路整合以后的环吹空调总貌如图3所示，A1线历史趋势显示画面如图4所示，报警信息显示画面如图5所示。

图3 环吹空调总貌

图4 A1线历史趋势显示画面

图5 报警信息显示画面

4 结束语

本次改造，使用一台PC机替代了12块西门子的触摸屏，显示画面更加直观，全部工艺状况一目了然，鼠标操作方便快捷，比原来要在多个屏幕上操作变得更加轻松、维护更加方便。通过现场工艺人员的实际使用，普遍反应信息量集中，不需要东奔西走，降低了操作难度，历史趋势、报警信息的调用和归档信息量更大，更方便，各线的系统时间也达到了完全统一，方便数据的分析比较，达到了预期的效果。