西门子PLC自控系统在升级改造中的应用

谷伟

（河钢集团邯钢自动化部 河北省邯郸市 056015）

西门子PLC自控系统在升级改造中的应用

谷伟

（河钢集团邯钢自动化部 河北省邯郸市 056015）

本文概括介绍了PLC控制原理及其在工厂系统的改造中的应用。主要论述了SIEMENS PLC自控系统新增加5B站的方法，CPU之间通过S7 connection的方式建立通讯方法，新系统的网络结构、硬件和软件的功能特点，对INUSE矩阵编程方法的说明，此编程方法特别适用于设备多、流程控制复杂的生产过程且流程操作简便等。

原料场；西门子PLC；新5B站；升级

前言

随着工业生产改革进程的不断深入以及社会环境对节能生产的强烈需求，PLC控制系统得到了广泛的应用与发展，其不仅可实现单独控制工业生产中的某个工艺流程，同时也可通过信息模块及通信总线的高效连接合理实现对全企业生产工作的协调控制。同时该技术在冶金生产过程中也得到了广泛的应用，我们应依据冶金生产过程控制系统中的控制规模及其复杂程度进行合理的生产技术与工作方式选择，并依据企业生产投资规模及冶金生产项目经济效率合理选择PLC控制系统，同时兼具考虑系统的连续性、集成兼容性与通讯高效性。

1 改造分析

针对原料厂PLC自控系统进行升级改造，新增加四条皮带。改造前的原料厂共有1-169号流程，改造后新增加了30条流程，由有1-199号控制流程组成。

新增加的流程号为169～199。新增加的四条皮带对应的皮带号分别是 F701BC，F702BC，F801BC，F802BC，监控画面如图 1所示。

图1 原料厂监控画面图

2 改造措施

把新增添SIEMENS PLC控制系统的新5B站远程站建成。其中新流程控制在PLC2中控制，之后完成新5B站的打点、调试、投运。然后把原来旧5B站的DI、DO点统一接到新5B站（由电工执行），在新5B站组柜接线同时完成流程控制程序及监控画面的编写工作。等条件具备，完成新5B站的打点、调试、投运。

2.1 网络控制系统配置的改造措施

控制系统的3套CPU均采用S7-400系列，通过PROFIBUS总线扩展S7-300系列模板ET200从站结构。3个CPU分别放置于NO.1A、NO.2A控制室，各远程站之间采用光缆通讯。

2.2 PLC硬件配置改造措施

中控室设置的4台监控站与3个PLC之间采用工业以太网进行通讯。新5B站通过IM153-1与CPU2连接。机架与机架之间通过PROFIBUS DP相连。新5B站包含三个机架，序号分别为26、27、28.26号包含2块AI*813BI，5块DI16*DC24V。27号包含8块DI16*DC24V。28号包含4块DI16*DC24V，4块DO16*DC24V/0.5A.

2.3 程序设计

本次改造新增加 4条皮带，分别为 F701BC，F702BC，F801BC，F802BC。把四条皮带跟原有皮带组成新流程，分别从169-199号。根据工艺要求设计分为四步：

（1）对主设备设计：检测各设备状态，包括设备自动、拉绳、过负荷、重跑偏、漏斗堵塞信号等，形成每个设备的OK信号，以此判断设备是否能够自动操作。

（2）对控制子程序设计：对来自HMI指令进行检测、判断和处理形成相应流程的控制命令，包括流程选择，启动，顺停，急停，复位等。该流程控制子程序采用设备INUSE矩阵的方式来判断流程所属设备是否被其它流程占用，从而避免流程冲突。

（3）对连锁联锁子程序设计：根据相应流程的各种控制命令的组合以及该设备上游设备的使能信号形成该设备的联锁启动条件，这个联锁条件是控制设备启动的必要条件。

（4）对控制子程序设计：针对原料场所包含的普通皮带、SHR可逆皮带机、编制了多种设备子程序。在设备控制程序中，若设备联锁启动条件具备，则程序先发出响铃命令，间隔5s后再发出设备启动命令，经过一定时间延时以后，监测设备的反馈信号，判断是否启动，最终形成设备的使能信号启动上一个设备。

2.4 画面设计

操作站监控画面使用WINCC7.0软件开发，通过工艺流程画面中的各个设备状态监控子画面判断现场设备运行条件及状态，并实现对流程的选择、启动、顺停、急停、撤销等操作。监控画面还具有故障报警、历史趋势、打印报表等功能

（1）胶带机图形为“绿色”时表示该设备已运行、“灰色”说明具备自动启动条件但处于停止状态、“红色”表示故障或不具备自动条件、“浅蓝色”表示设备被流程选中但没运行。

（2）每个设备所具有的设备操作及相关状态通过相应的设备操作状态子画面显示，通过此画面对设备可进行单独启、停和手、自动切换。设备所有状态在此画面一目了然，可以很快地判断出设备故障，如图2所示。

图2 新增5B站配置图

3 结论

随着电气自动化控制系统中PLC技术应用、研发水平的日益成熟，实现了工业生产自动化技术的全面发展，令系统内数字化、自动化、智能化的控制实现了进一步综合与强化的应用，自动控制系统运行更加稳定，大大提升了原料场的输送能力，同时优化资源配置为原料的顺利供应提供了保障。

TP273.5

A

1004-7344（2016）12-0297-01

2016-4-10