博途软件在隔膜泵项目中的应用

张兴国 赵小康 田磊 张宏中

摘 要：本文重点介绍西门子TIA博途软件在实际项目中的使用和相关培训经验，通过博途TIA的方便快捷的硬件和网络组态，分类清晰的指令编程以及功能丰富的软件操作，大大地节省了工程项目的调试时间，并且通过博途TIA软件高度的集成统一性和前所未有的开放性，帮助用户在项目上构建标准化的网络体系结构、统一的编程组态环境和高度一致的数据集成，实现了横向和纵向的信息集成。

关键词：博途TIA；数据集成；信息集成

山西兴华科技股份有限公司的3DM液压隔膜泵为三缸单作用往复泵，用于输送悬浮液浆料，介质在液缸中流动性好，不易沉降，运行稳定可靠，输送介质脉动小，具有双隔膜破裂监测报警及机械自动补排油功能，阀组、隔膜寿命长、维护快捷方便等优点；减速机选用SEW公司的产品，具有减速比大、传动效率高、运行稳定可靠、噪声低等特点，减速机安装在变频电动机和泵主体之间用于减速，减速机的服务系数在1.8以上，每台减速机包括齿轮、齿轮轴、轴承和齿轮箱以及所有运行需要的辅助设备；而项目工程电机选用的是佳木斯电机厂的变频电机，其性能具有调速性能好、节能、温升裕度大、寿命长、振动小、噪声低、运行可靠、使用维护方便、适合地区使用等优点；高压变频器控制柜由变频器、柜体及输入电抗器、输入滤波器等元件组成，变频器采用西门子公司产品，具备数据通讯功能。

1.自动控制系统硬件构成

本项目隔膜泵输送料系统采用变频驱动，在硬件平台上，本项目控制系统由两套低压控制柜和两台高压变频器柜以及用户的DCS工控机操作台构成。PLC就地控制柜采用博途PLC实现程序控制，设置就地/远程控制，预留（Profibus—dpTCP/IP）通讯接口，附带Profibus--dp接头。就地操作：可现场操作泵的启停及调频；远程控制：可接受DCS输送的通讯信号，通过变频器自动调节泵的流量；同时将泵运行状态信号、综合故障信号、综合开关信号等传送至DCS系统。故本项目即可通过网络通信实现全系统的联动控制，又可实现单机运行，单套PLC系统的故障不影响系统中其余部分的运行。现场通信电缆全部采用镀锌管接地单独走线，避免了电磁对网络通信可能产生的干扰。

2.自动控制系统软件构成

本项目隔膜泵输送料系统采用变频驱动，在软件平台上选择了西门子最新的全集成平台TIA博途软件，共使用了STEP7 V13 Professional开发版一套，WinCC V13 Professional 开发版一套，WinCC V13 Professional 运行版两套。

在最初选用该软件时，用户也存在一些顾虑：TIA博途软件由于是新开发的，是否满足整套控制要求？能稳定可靠地运行吗？和原来的西门子软件的编程方式区别大吗？可以很快掌握并熟练运用吗？对于已经习惯了使用传统的STEP7和WINCC的用户来说，TIA博途这套新软件充满了未知和补确定因素。但是使用后的事实证明，TIA博途软件不但圆满地实现了控制功能，还带给了用户全新的功能体验，非常棒！

3.通过TIA博途组态完成的功能

3.1硬件和网络组态方便快捷

单站组态可直接通过设备视图实现，在硬件目录中选择相应的硬件。搜索是一个非常强大实用的功能，可直接输入订货号即可找到相应的硬件，非常方便。网络视图也是TIA博途软件的一大亮点，在网络视图中可以一目了然地看到整个系统的网络结构，且各站点之间的数据通信可直接在网络视图中组态，相比于STEP7的Netpro组态更加直观。本项目两个站点之间的数据都可以通过DP通信在DCS系统中监控到。PLC和变频器之间的DP通信同样在网络视图中组态，通过简单的设备排列就可以清晰地显示出链接关系，一目了然。硬件组态完成后，通过在程序中调用DP_SEND和DP_RECV通信模块，即可完成PLC和变频器之间的DP通信

3.2编程指令分类清晰

使用过STEP7 5.X编程软件的工程师都知道该软件有丰富的程序块，在里面基本都可以找到实现功能所需的块，但对于新手来讲里面丰富的功能却让人有点不知所措的感觉，不熟悉的话找个相应的功能块需要很长的时间。TIA博途在程序块的分类上却更加清晰合理，整个程序块分为基本指令、扩展指令、工艺和通讯四大部分，直接在相应分类中找到功能块即可，使得新手可以很快地上手，老的工程师也可以节省时间。特别值得一提的是收藏夹功能，用户可以按照自己的使用习惯把最常用的命令拖到收藏夹里，收藏的命令也会在编程窗口最上端显示，该个性化的功能可以方便用户的操作，加快编程速度，指令编程如图所示：

3.3画面控件功能丰富

在画面的编程方面，给用户印象最深的就是控件的改变，最直观的就是控件更加的美观，色彩的搭配很协调，立体感强，控件放在画面中非常的美观好看。控件的实用性也很强，特别是趋势图控件，在空间中可以同时显示多条数据的曲线，利用该控件可以很方便和直观地分析系统运行状态。同时报警控件也很强大，可以收集过去和现在正在发生的报警信息，提示用户注意设备运行安全。

3.4变量连接快捷准确

TIA博途软件时全集成平台化，最明显的体现就是变量的一体化和统一化。在STEP V13中建立一次变量后，即可通过拖动的方式直接在WinCC V13畫面中建立连接，大大节省了工作量，同时避免了在建立变量的过程中发生错误，同时，修改变量以后，画面中变量同时会自动做出相应修改，降低了因变量不统一而发生错误的可能性，人性化程度很高，TIA博途软件的全集成优势在此体现无余。

4.结论

目前，该项目在现场平稳带负荷安全运行，自控系统的联动控制流程和单机控制功能都很好满足用户使用需求，触摸屏画面和DCS监控数据效果非常好，得到操作人员的认可。TIA博途软件在此项目中成功运用的经验说明它的发展顺应潮流，替代传统编程方式也是不可阻挡的。

参考文献：

[1]崔坚.SIMATIC S7-1500与TIA博途软件使用指南.机械工业出版社.2016年

[2]张硕，TIA博途软件与S7-1200/1500 PLC应用详解.电子工业出版社 2016年