西門子S7技術(shù)在寬厚板水系統(tǒng)自動控制中的應(yīng)用

王曉麗　李景峰

摘要：西門子S7技術(shù)在寬厚板水系統(tǒng)自動控制中的應(yīng)用，S7系統(tǒng)主站之間的工業(yè)以太網(wǎng)通訊、主站與從站之間的prifibus—DP網(wǎng)通訊在水系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊中所起的重要作用。通過工作站W(wǎng)INCC畫面對水系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行操作控制。

關(guān)鍵詞：S7；自動控制； 水系統(tǒng)；Profibus-DP；WINCC畫面

寬厚板生產(chǎn)線供水系統(tǒng)中，充分利用西門子S7可編程控制器以及西門子S7通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水系統(tǒng)設(shè)備的自動控制。并且通過主控室工作站W(wǎng)INCC畫面監(jiān)控整個水系統(tǒng)的運(yùn)行，極大地提高了水系統(tǒng)的自動化程度。S7可編程控制器用軟件代替了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器和時間繼電器，接線量大大減少，同時也減少了因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

1、通過工作站W(wǎng)INCC畫面實(shí)現(xiàn)對整個水系統(tǒng)的宏觀調(diào)控

WINCC是一個真正開放的HMI監(jiān)控及應(yīng)用軟件，可在任何標(biāo)準(zhǔn)的PC上運(yùn)行，它完全支持分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，更加適合于廣泛的工業(yè)應(yīng)用。

⑵ 流量、壓力、溫度、液位等儀表量的實(shí)時動態(tài)顯示。

⑶ 設(shè)備故障狀態(tài)、儀表量高低限位的聲音報(bào)警，以便主控人員對運(yùn)行狀態(tài)變化作出快速反應(yīng)。

我們可以在WINCC 的報(bào)警信息編輯器中編輯報(bào)警信息。例如某臺泵故障、某個閥開/關(guān)過轉(zhuǎn)距、某個吸水井水位高、某個泵組出口壓力低…再把這些信息同相應(yīng)的外部變量相連，當(dāng)出現(xiàn)這些情況時，電腦會發(fā)出報(bào)警音，并顯示具體的報(bào)警信息，便于值班人員準(zhǔn)確及時的發(fā)現(xiàn)故障，并處理故障。

⑷ 流量、壓力、溫度趨勢曲線，隨時觀察這些量的變化，為事故原因的分析提供重要依據(jù)。

我們也可以把各個泵組的流量、壓力、溫度做成趨勢曲線，隨時觀察這些量的變化。

同時報(bào)警信息和趨勢曲線也可以做為分析事故原因的重要依據(jù)。

2、S7可編程控制器在寬厚板水系統(tǒng)控制中的應(yīng)用

S7屬于模塊式PLC，主要由機(jī)架、CPU模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通訊處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成，各種模塊

安裝在機(jī)架上。通過CPU模塊或通信模塊上的通信接口，PLC被連接到通信網(wǎng)絡(luò)上，可以與計(jì)算機(jī)、其它PLC或設(shè)備通信。

2.1最基本的泵、閥、液位連鎖以及備用泵自投功能的實(shí)現(xiàn)

傳統(tǒng)的水系統(tǒng)靠時間繼電器來實(shí)現(xiàn)泵、閥連鎖，液位連鎖也只能靠現(xiàn)場液位計(jì)硬接點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)連鎖，控制精度不高、可靠性也很差。往往到最后都把時間繼電器去掉，改為手動操作，對于備用泵自投傳統(tǒng)的繼電器控制方式無法實(shí)現(xiàn)，但通過S7軟件編程來實(shí)現(xiàn)這些卻非常的簡單。以寬厚板水系統(tǒng)軋機(jī)旋流井5臺送化學(xué)除油器供水泵為例,來說明S7可編程控制器是如何通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)上述功能。

（1）送化學(xué)除油器泵組控制要求

送化學(xué)除油器泵組共5臺高壓長軸泵，正常運(yùn)轉(zhuǎn)三臺就可滿足工藝要求，其余二臺作為備用。工藝要求泵組啟停要和旋流池液位有連鎖，當(dāng)液位大于高限值時，自動啟泵開閥，液位低于低限值時，自動關(guān)閥停泵，并且旋流池液位高低要在主控室計(jì)算機(jī)實(shí)時顯示，高低位時計(jì)算機(jī)聲音報(bào)警。為了提高設(shè)備運(yùn)行的連續(xù)性，工藝要求當(dāng)運(yùn)行的泵故障停車時，備用泵自動投入運(yùn)行。

（2）送化學(xué)除油器泵組控制的實(shí)現(xiàn)

S7可編程控制器結(jié)合WINCC畫面可實(shí)現(xiàn)上述功能。如圖1

首先，PLC系統(tǒng)通過現(xiàn)場液位變送器采集4-20mA信號，經(jīng)過PLC定標(biāo)計(jì)算，把4-20mA信號轉(zhuǎn)換成旋流池的實(shí)際液位值，并且在WINCC畫面實(shí)時顯示，液位的高低限位通過S7軟件編程和WINCC的報(bào)警功能在計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警。

第一，WINCC畫面設(shè)手自動按鈕，泵閥連鎖按鈕，當(dāng)只選擇手動時，由主控人員根據(jù)液位顯示值以及報(bào)警信息單獨(dú)操作泵的啟停、閥門的開關(guān)。

第二，當(dāng)選擇手動以及連鎖時，泵閥可以實(shí)現(xiàn)連鎖運(yùn)行，即啟泵后自動開閥，關(guān)閥后自動停泵。

第三，當(dāng)選擇自動時，S7在程序功能FC中調(diào)用比較功能，實(shí)際液位值和設(shè)定高低限液位值進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)際液位大于設(shè)定的高限值時，經(jīng)過一定時間的濾波后，計(jì)算機(jī)聲音報(bào)警，選擇工作的泵自動啟動，啟動后，閥門自動打開，當(dāng)實(shí)際液位小于設(shè)定的低限值時，經(jīng)過一定時間的濾波后，先自動關(guān)閥，閥門關(guān)到到位后，泵自動停止運(yùn)行。

WINCC畫面還設(shè)了工作/備用選擇按鈕，當(dāng)運(yùn)行的泵故障停車時，選擇備用自啟的泵會自動投入運(yùn)行，以保證設(shè)備運(yùn)行的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

2.2結(jié)晶器供水泵組恒壓供水實(shí)現(xiàn):

現(xiàn)場工藝對結(jié)晶器供水壓力要求比較高,需控制在1.2MPa，S7可以非常容易實(shí)現(xiàn)這一工藝要求。

WINCC畫面給定1.2MPa壓力，通過模擬量模板采集實(shí)際供水壓力，給定壓力和實(shí)際反饋的壓力做比較，通過比較值來控制結(jié)晶器供水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)恒壓供水的閉環(huán)控制。S7可編程控制器通過調(diào)用系統(tǒng)功能塊FB41，給相應(yīng)管腳賦值，輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)速補(bǔ)償值通過反定標(biāo)編程轉(zhuǎn)換成0-27648數(shù)值，由模擬量輸出模板轉(zhuǎn)換成4-20mA信號給變頻器，變頻器可以通過初始給定速度和轉(zhuǎn)速補(bǔ)償值來調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)泵的出口壓力到設(shè)定值，完成壓力閉環(huán)控制。

通過上面的介紹，我們知道正是西門子S7、ET200、WINCC，這些先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)在薄板廠水系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，才使得我們的工作站值班人員可以通過畫面監(jiān)視各個泵組的流量、壓力，及時做出相應(yīng)的調(diào)整和平衡。既節(jié)省了大量的人力、物力、降低了工人的勞動強(qiáng)度，又極大地滿足了主線生產(chǎn)要求。真正實(shí)現(xiàn)了無人看守泵站和整個系統(tǒng)全方位的自動化控制，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。