PLC与WINCC集成系统实践

张融海

（江西铜业集团公司 城门山铜矿，江西 九江 332000）

PLC与WINCC集成系统实践

张融海

（江西铜业集团公司 城门山铜矿，江西 九江 332000）

PLC与WINCC集成系统可靠性高、组网灵活，是一套解决生产现场实际的控制方案。简要介绍PLC的特点及西门子视窗控制中心WINCC，并以江西铜业股份有限公司永平铜矿供水自动化系统的实践，着重介绍PL C与WINCC集成系统的网络结构、通信建立方法、控制界面、系统常见故障判断方法。

PLC；WINCC；自动化系统；通信；故障判断

1 引言

PLC即可编程序控制器，具有可靠性高、抗干扰能力强、体积小、使用维护方便、施工调试周期短等特点［1］，WinCC系统能方便地生成人机界面，实现过程监控。西门子S7-200系列PLC，根据对通信任务的不同需求，所支持的子网包括PPI、MPI、工业以太网等［2］。使用PLC上的以太网口与WinCC建立起通信，从而构成工业以太网。下面以西门子公司视窗控制中心WinCC在江西铜业股份有限公司永平铜矿供水自动化改造项目的实践为例，来介绍PLC与WINCC构成的集成系统。

2 系统概述

江西铜业股份有限公司永平铜矿供水自动化系统划分为三大块：即生产泵房系统、生活泵房系统、净化站中控室系统。净化站中央控制室将240水池、选厂水池、生产泵房水池、生活泵房水池水位监控、净化站消毒间、生活清水池、投药间、净化站、生产泵房及生活泵房的各个电信号进行集中显示，当PLC输入接口外接的控制部件输入控制信号时，由PLC内部微处理器识别该控制信号，然后通过调用其内部用户程序，控制其输出接口外接的执行部件动作，各泵房控制系统主电路便可实现相应动作［3］。

供水自动化系统由5台S7-200控制柜、2个电压电流采集箱和6个水泵现场操作箱等构成。具体配置如下：

（1）净化站、生产泵房、生活泵房、240水池、选厂高位水池各配置1个S7-200控制柜；

（2）生产泵房、生活泵房各配置1台电压电流采集箱；

（3）生产泵房配置3个水泵现场操作箱；生活泵房配置3个水泵现场操作箱；生产泵房控制柜的面板中设2个数显表，分别显示240水池和选厂高位水池的水位。240水池和选厂水池因有较高的防雷要求，选用H4（J）系列防雷箱。

图1 生活泵房I/O表、网络拓扑图

3 系统网络结构

永平铜矿供水自动化系统使用西门子公司的S7-200系列PLC与WINCC软件集成作为监控中心，用以构建人机界面，其中包括设备监控系统和数据管理系统，负责采集现场模拟量、开关量信号，如水位信号、管道流量、水泵工作状态等，并对各个设备进行程序控制。通过5台S7-200CP243-1工业以太网模块构建成一个工业局域网，网络中使用了单模光纤进行数据的远距离传送，同时亦防止了雷击涌流通过信号回路进入系统中。其中生产泵房I/O表、网络拓扑图如图1示，生活泵房I/O表、网络拓扑图如图2示，中央控制室（净化站）I/O表、网络拓扑图如图3示。

4 PLC编程及与WinCC的通信建立方法

PLC编程：首先在电脑中安装Step7-Micro/win V4.0SP6编程软件，在软件中建立项目，设置PLC类型，将梯形图录入，查看STL（语句表），进行程序编译，最后进行下载和上载调试［4］。

PLC与WinCC的通信建立：PLC通信的根本目的是与通信对象交换数据，增强PLC的控制功能，实现被控制的全盘自动化、远程化、信息化及智能化［6］，WinCC中没有提供S7-200系列PLC的驱动程序，要用WinCC对S7-200进行监控，必须使用WinCC的OPC服务器进行通信［5］。

S7-200的OPC通讯：（1）在S7-200的编程软件Step7-Micro/win V4.0SP6设置S7-200的CPU地址；（2）设置PG/PC接口为PC/PPI；（3）在PC ACCESS软件中创建S7-200的OPC驱动，PC ACCESS是专为S7-200PLC所作的OPC服务器，可在西门子官网上下载。在PC ACCESS软件中创建一个项目，并设置项目属性、PG/PC接口为PC/ PPI。至此通讯完成，在连上PLC后点击测试客机状态，若下面变量显GOOD，则连接成功。

WinCC的OPC客户端连接：（1）在WinCC中创建一个项目，其次添加WinCC的OPC驱动程序；（2）建立WinCC OPC CLIENT；（3）将OPC CLIENT访问变量进行导入。

图2 生产泵房I/O表、网络拓扑图

5 PLC与WINCC系统的控制界面

系统启动后，进入到WINCC初始画面，系统对操作员身份进行核实，以防止出现非授权的操控；用鼠标左键点击“授权”按钮，授权正确后，点击“进入系统”按钮即可进入系统。进入控制画面后，在屏幕的底部设有一排按钮，分别为“启动画面”、“生产泵房”、“生产泵房控制”、“生活泵房”、“生活泵房控制”、“净化站”、“数据记录”、“运行数据”、“事件记录”、“打开报表”和“退出系统”，点击按钮即可进入相应的画面或者执行相应的操作。为防止非授权的操作，授权在规定的时间后无效，当需进入生产泵房控制或生活泵房控制画面实现泵阀的开关，必须再次进入启动画面进行授权。

数据记录：使用WINCC趋势图功能对生产泵房，生活泵房和净化站的数据进行记录，实现监控实际测量值，并可查看数据的历史记录；运行数据：泵的累计运行时间，加药间二氧化氯发生器各项数据的显示。事件记录：泵的开启与关闭时间记录、故障到来与故障确认时间记录、登入系统与退出系统时间。生产泵房模拟图如图4示，生产泵房控制图如图5示。

6 系统常见故障判断方法

检查光纤的通讯：在光纤收发器/光纤交换机中，有个Link的指示灯，灯亮表示连接成功；灯灭表示无连接；灯闪烁表示有数据传输。

图3 中央控制室（净化站）I/O表、网络拓扑图

图4 生产泵房模拟图

图5 生产泵房控制图

（1）水池信号非正常显示：①检查水池控制柜的电源；②检查水池到泵房的光纤通讯；③检查泵房到中控室的光纤通讯；

（2）泵房信号非正常显示：①检查泵房控制柜的电源；②检查泵房电压电流采集箱的电源；③检查到采集箱各信号与设备的连接；④检查泵房到中控室的光纤通讯；

（3）单动或联动模式无法开启泵阀：①检查“本地—远程”转换开关是否为远程；②检查电动阀是否处于关到位状态。

7 结语

通过PLC与计算机的连网通信的实现，不仅提供了友好的人机对话界面，也发挥了PLC可靠性高和抗干扰能力强特点，再通过组态软件建立起综合自动化控制系统，现场控制实时响应快捷，安装及使用方便，开发周期短，是一套解决生产现场实际的有效远程控制方案。这种综合自动化控制系统应用，可有效的提高工矿企业的自动化水平，具有广泛的推广价值。

［1］张宝生. 可编程序控制器应用实例[M]. 北京: 机械工业出版社, 2013:1-2.

［2］张越, 陶飞. 一步一步学PLC编程[M]. 北京: 中国电力出版社, 2013:154-156.

［3］韩雪涛, 韩广兴, 吴瑛. 简单轻松学电气控制与PLC应用[M]. 北京:机械工业出版社, 2014:274-275.

［4］陈洁. PLC控制技术快速入门[M]. 北京: 中国电力出版社, 2013:37-59.

［5］向晓汉, 苏高峰. 西门子PLC工业通信完全精通教程[M]. 北京: 化学工业出版社, 2013:295-301.

［6］李江全, 刘荣, 李华, 等. PLC数据通信及测控应用[M]. 北京: 电子工业出版社, 2011:48-50.

Practice of PLC and WINCC Integrated System

ZHANG Rong-hai
（Jiangxi Copper Corporation Chengmenshan Copper Mine, Jiujiang 332000, Jiangxi, China）

PLC and WINCC integrated system is a set of effective solving actual control scheme, of high reliability, flexible networking. In this paper, the characteristics of PLC and Siemens windows UI control center WINCC are briefly introduced, and with the practice of Jiangxi Copper Corp in Yongping Copper Mine’s water supply automation system, the common fault of network structure, communication of PLC and WINCC integrated system establishing method, control interface and system judging methods are introduced.

PLC；WINCC；automation system；communication；fault diagnosis

TP277

B

1009-3842（2015）01-0081-05

2014-09-04

张融海（1972-），男，江西上饶人，工程师，主要从事矿山工业用电技术研究和管理工作。E-mail: 643023066@qq.com