WinCC在邯钢酸洗线自动化控制中的应用

马玉宾

（河钢集团邯钢冷轧厂，河北 邯郸 056015）

WinCC是基于32位技术的过程监视系统，其多样化的自动化解决方案和通用的应用程序可满足多种复杂工况下的生产过程监控，适合所有工业监控的解决方案，在现代工业自动化控制领域有着极其广泛的应用。邯钢酸洗生产线由宝信公司总设计承包，该生产线工艺成熟，技术先进，自动化程度高，采用WinCC自动化过程监控系统对整个酸洗生产流程进行监控。系统软件的编程调试全部由宝信公司完成，满足了酸洗生产线自动化控制的需要，其在硬件配套和软件控制方面体现出良好的适用性，对其他生产工序的应用也有着一定的借鉴作用。

1 邯钢酸洗生产线WinCC系统简介

邯钢酸洗生产线（PLL）由宝信公司总设计承包，整个生产线的工艺设计、设备设计、自动化控制系统设计以及系统软件的编程调试全部由该公司完成。其系统通信和自动化控制过程主要由HMI人机接口系统实现，可用于控制系统各种参数的设定，故障显示和报警，以及设备的在线调试与维护。酸洗线HMI系统人机交互界面十分友好，控制界面简洁明了，为用户使用提供了很大便利。WinCC过程监控系统做为HMI的软件系统，在运行时会通过计算机和各类传感器对生产线各种数据进行实时的采集和处理，之后通过交换机对数据信息进行转换并传输至HMI系统，同时将其以图形、列表、符号和具体数值的形式在HMI画面上显示，从而使设备操作和维保人员可以及时准确地了解机组运行状态及相关信息，实现对生产线的自动化监控。WinCC过程监控系统主要由硬件和软件两部分组成。

1.1 硬件配置

邯钢冷轧厂为推拉式酸洗线，工艺布置设置有1个入口操作室，1个出口操作室和一个PLC控制室。根据自动化控制网络布局要求，在入口操作室设有1台8接口3COM边缘交换机和2台WinCC操作站；出口操作室与入口操作室硬件设备布置一致；PLC控制室设置有WinCC服务器1台，24口中心交换机1台，便携式系统编程器1台。酸洗线自动化数据交换的核心部件为HMI监控系统24口中心交换机，该交换机在配置时采用了VLAN技术，将24口交换机按端口划分为PC机网段和PLC网段，分别连接至WinCC操作站和PLC控制器，其中PC机网段连接入口HMI和出口HMI；PLC网段连接工艺段PLC和板带传输PLC。

WinCC服务器的硬件配置为:

(1)CPU：INTEL I7处理器；(2)内存：8G内存；(3)硬盘：1TB ；(4)网卡：2x 10/100/1000 Mbit/s Ethernet(RJ45)；(5)光驱：DVD-ROM；(6)键盘和鼠标(标准)：光电Mouse；(7)显示器：22"LCD（16：9）。

入口操作室WinCC操作站用于生产线入口段机组与设备运行状况的监控；出口操作室WinCC操作站用于出口段机组设备运行状况的监视和控制。

1.2 软件配置

自动化监控系统软件采用德国西门子公司的PCS7系列软件包，HMI采用WinCC V7.2过程监视系统，PLC可编程逻辑控制器为STEP7 V5.5版本。HMI监控系统的操作站和服务器运行于Windows操作系统，经管理者授权可实现对HMI系统的在线编程，较为开放的编程环境为适应不同生产条件下的过程监控提供了便利。WinCC V7.2具有数据实时存储的功能，可通过多台HMI Client实现对各项监控数据的实时交换，确保了数据上传的及时性，提高了监控水平，也便于对生产线工艺数据的调阅。HMI系统监控数据的查询和修改在服务器控制板面输入相应的控制指令即可实现，将控制指令输入系统后，系统会通过光纤以太网将该指令信息再传输至工艺段PLC，由PLC按照内设程序控制执行机构完成对现场设备的在线监控与操作。

WinCC具有高度的集成性，做为HMI的软件系统，可将工厂各类控制软件完全无错误地集成进自动化过程中，包括了用于解决过程监控和控制任务的所有元素，既实现了自动化控制的无间断运行，同时便于用户自动化控制过程和全部特征观察。

1.3 网络拓扑结构

通信网络的可靠性决定了自动化控制系统运行的稳定性。酸洗线自动化控制通信网络采用亚美亚公司的超五类铜线缆，按照568B标准将3COM中心交换机PLC网段与2个PLC控制器相连接。网络打印机、便携式编程器、工程师站也同样按照上述标准采用双绞线连接至交换机PC网段。WinCC与PLC控制之间的采用工业控制常用的工业以太网ISO通信协议，各操作室之间通过光纤连接；PLC控制器与现场和执行机构通过DP现场总线连接。酸洗线全线共有11个RI/O站，其中包括了所有的I/O点，各I/O点与PLC控制器之间通过DP网相连接。

2 WinCC在邯钢酸洗线自动化控制中的应用

2.1 酸洗WinCC自动化控制的实现

酸洗线自动化监控系统中，下位机主要负责对现场数据的监测和处理；上位机系统采用西门子WinCC V7.2平台，通过PLC控制器负责从下位机进行数据的采集、处理和存储，同时进行数据的组态和运行监控，并将处理后的数据显示在上位机显示屏上，人员通过上位机显示器即可实现对酸洗线各现场数据进行实时化、可视化监控。

自动化控制的数据通信都是通过工业以太网实现的，来自现场传感器和执行机构的信号首先被采集到相关的RI/O站，再通过开放的DP网传输至PLC系统，由PLC系统内置程序对现场设备进行自动化控制。利用WinCC系统，操作人员一方面可根据上位机显示屏对现场数据进行监控；另一方面，还可通过HMI、控制开关等对PLC系统输入相关控制指令和给定值，并由PLC系统完成对工艺参数的自动化调节。自动化控制中，大部分的操作指令都可通过WinCC操作站的键盘、鼠标等来完成，人员不用亲临现场，只需在操作室内即可实现对生产和设备运行情况的全过程监控，以及实现对工艺数据的自动化、精确化调节，从而使各项参数指标始终符合生产工艺要求。

2.2 WinCC自动控制系统在酸洗生产线的功能应用

酸洗生产WinCC系统生产应用的主要功能，一是对生产过程和设备运行情况的监控，包括对酸洗段、漂洗段以及冷凝水系统、排废气系统、污水处理系统、电机运行情况的监控；二是对工艺参数的调节，包括辊径设置、切头刀数及长度设置、圆盘剪宽度及GAP、LAP设置、矫直机压下量设置、对中设置、废酸交换参数设置、全线绝对值码盘数值显示及设置等；三是数据存储和提取，对于设备运行中的各种数据信息，例如生产参数信息、设备状态信息、报警故障信息等，系统都会自动对其进行存储，并集中归档。

操作人员除了可以实时观测数据，还可以根据需要随时调阅和打印历史数据，并以曲线和具体数值的形式直观反映。四是权限管理，酸洗线WinCC系统设置了不同级别的管理权限，可对操作人员身份和安全级别进行权限控制。WinCC系统的登录、参数设置、退出等操作都必须有相应的权限身份才能进行，防止了越权操作行为，保证了系统的安全稳定运行。