SIMATIC PCS7 8.1在气力输送控制系统中的模块化应用

贾明成

摘 要：文章简要介绍了应用西门子公司开发的PCS7 8.1软件进行模板化编程的方法。其中包括功能模块介绍、基本控制模板介绍、编程技巧及实际编程举例。

关键词：气力输送；控制系统；模块化；编程

1 概述

太原第二热电厂六期2×300MW亚临界直接空冷供热机组正压浓相气力除灰控制系统改进工程，采用西门子公司的PCS7 8.1系统进行编程，并且应用最新的模板化编程方法，这种编程方法易于介入，编制程序结构清晰，控制模块功能强大，可实现散料输送系统中所有设备的功能控制，经过编译传送到HMI（人机界面），可提供丰富的运行诊断信息，方便程序开发和运行维护管理。

2 基本概念

2.1 功能模块

为实现模板化编程，PCS7 8.1中主要提供了三类的功能模块。

主驱动功能块包括：（1）单个输入单输出；（2）两个输入单输出；（3）两个输入两输出。附加功能块，主要包括：（1）诊断功能块；（2）操作时间功能块；（3）操作模式功能块。自定义功能块，此类功能块是编程者根据系统控制工艺要求，在PCS7 8.1 提供的FB或FC编程环境中编制基本自定义的控制模板。

2.2 基本控制模板

应用上述功能模块，可以在PCS7 8.1 提供的CFC编程环境中编制基本的控制模板，基本的控制模板有如下三大类：

一方向一速度设备控制模板：该控制模板主要采用单个方向单种速度、操作时间功能块、操作模式功能块、诊断功能块四种功能模块连接组成。通常用于控制介质系统的泵、电机等设备。

二方向一速度设备控制模板：该控制模板主要采用两个方向单种速度、操作模式功能块（或二进制定位功能块）、诊断功能块三种功能模块连接组成。通常用于控制双向气动阀、双向液压阀等设备。

二方向二速度设备控制模板：该控制模板主要采用两个方向两种速度、模拟定位功能块、多路设定速度选择功能块、诊断功能块四种功能模块连接组成。通常用于控制两方向两速度或两方向无极变速等复杂设备。其中诊断功能块用来诊断控制设备的各种运行条件，该模块中的文本描述可用于快速查找故障。通过这三种主要控制模板，就能够实现对各种单体设备的逻辑功能控制。但要实现复杂的工艺流程，就需要基本控制模板与自定义功能块组合使用。

3 编程技巧

首先依据设备功能描述，利用基本控制模板在FB中编制具体的联锁条件及命令。如将设备的急停、仓泵的运行模式选择、HMI操作使能、系统内单体循环运行条件命令等信息及控制逻辑组织编辑完成，其相关背景数据存放于相应的DB中。对某一功能块所有背景数据DB的数据结构都完全一致，不同的输入、输出地址和互锁条件通过相应的FB写入相应的DB。例如一个仓泵，用FB500编程并将通过在CFC相应的控制模板中调用执行FB500。

所引用的控制模板中主驱动功能块及附加功能块就可得到所有记录于DB中的相关信息。经过控制模板中各功能块的协调工作，产生相应的动作命令及处于什么模式并写入本设备DB的相应地址，在FB被调用循环执行过程中输出到执行机构，从而实现对设备的控制。最后通过CFC编译及传送，在HMI（人机界面）形成可视及操作控制面板，实现对设备监控、操作、诊断、运行时间记录等。

4 实际编程

下面简要介绍太原第二热电厂六期2×300MW亚临界直接空冷供热机组正压浓相气力除灰控制系统改进工程是如何实现的。此控制系统硬件配置：CPU是西门子AS 414H冗余配置，每台炉一个远程站，灰库分选系统一个远程，整个系统共计三个I/O远程站，CPU与远程站间采用PROFIBUS DP通信，CPU与HMI和灰网采用工业以太网通信。

为了满足气力输送系统特殊工艺，在熟悉PCS7软件的基础上，利用PCS7的基本控制模块和自定义模块，实现对此系统模块化编程。基本控制模块使用除常规ADD、OR之外，还有AI处理模块CH_AI（FC275）；自定义模块如下：CB_CONTROL（FB500）单仓泵工艺控制、UPTIME（FB501）仓泵步执行时间、TimeTransform（FB502）仓泵设定时间、AUT_QD（FB504）管道自动清堵、AOU_MAN_DO（FB506）输出点控制、DG_detect（FB507）管道检测、QY_detect（FB508）气源检测、HK_detect（FB509）灰库检测、HG_QHF（FB510）灰库切换阀控制。所有模块编制完后，使用CFC调用组合这些模块，使之仓泵的控制工艺得以实现。如图：

每个仓泵组合模式都一样，只要改变模块的输入、输出的实际物理地址，即可实现多仓泵的控制。通过调整模块的输入参数，可灵活控制单仓泵或多仓泵连锁运行。如果仓泵运行工艺有改变，可单独改CB_CONTROL（FB500）模块一处即可。当整个程序组合完后，编译CFC把相关监控点传给HMI，从而实现上层（上位机）和下层（下位机）一体开发。

此控制系统的优点是：冗余配置分散了故障危险，可提高系统运行的有效性和可靠性。故障检测和故障诊断的处理程序，系统的智能化程度可得到提高，有利于进一步改善自控系统的有效性和可靠性。模块化的引入使程序修改更加简便、更加安全，实现多条件制约或自动屏蔽与解除的智能化控制。智能化控制，保证系统的安全可靠，减少运行维护人员。一体化开发节省程序开发时间和数据完整、统一。实现多仓泵的控制。通过调整模块的输入参数，可灵活控制单仓泵或多仓泵连锁运行。

5 结束语

西门子PCS7 8.1系统提供的这种模板化编程方法功能强大，程序开发简单易懂，诊断信息丰富，便于查找故障。该编程方法已成功应用于太原第二热电厂六期2×300MW机组气力输送系统控制。相信这种先进的编程方法会越来越广泛的应用于工业电气自动化控制，学习和掌握这种编程方法具有非常现实的意义。

参考文献

[1]SIEMENS SIROLL PCS7 Training

[2]SIEMENS PCS7 System Course

[3]SIEMENS PCS7 Version