遠程故障診斷系統(tǒng)在水處理自控系統(tǒng)中的應用

李樹梅

（萊鋼自動化部，山東 萊蕪 271104）

0 引言

棒材廠型鋼車間水處理工程項目主要為擴容后的加熱爐和軋線提供冷卻水循環(huán)、水質處理、加壓和降溫等工作。在設計上采用了2套S7－300的PLC系統(tǒng)，分別對旋流井和循環(huán)水泵房兩部分的相關設備進行監(jiān)控，極大地促進了節(jié)能環(huán)保和循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。

1 棒材廠水處理自控系統(tǒng)

1.1 水處理工藝

棒材廠型鋼車間水處理工藝分凈水循環(huán)、濁水循環(huán)兩個系統(tǒng)。凈水循環(huán)系統(tǒng)主要為軋線直流電機、液壓潤滑、加熱爐冷卻、進出爐輥道等所需的間接冷卻水。經(jīng)使用后的水只是水溫略有升高，經(jīng)凈循環(huán)冷卻塔冷卻處理后循環(huán)使用，凈水循環(huán)系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。

圖1 凈水循環(huán)系統(tǒng)結構框圖

濁水循環(huán)系統(tǒng)供粗、中、精軋機組，控制水冷裝置及沖氧化鐵皮等所需用水，其回水經(jīng)氧化鐵皮溝流至旋流沉淀池沉淀后一部分經(jīng)泵加壓至車間沖氧化鐵皮，另一部分經(jīng)泵加壓至化學除油器進行除油和二次沉淀處理，除油、沉淀后進入濁熱水池再循環(huán)使用。濁水循環(huán)系統(tǒng)結構框圖如圖2所示。

1.2 水處理自控系統(tǒng)的配置

水處理自動控制系統(tǒng)采用2套西門子S7－300系列PLC硬件組成基礎自動化系統(tǒng)，完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、邏輯運算、聯(lián)鎖、數(shù)據(jù)處理及輸出執(zhí)行指令等功能。上位機安裝WINCC6.0監(jiān)控軟件，操作系統(tǒng)為Windows 2000，使用STEP V5.3編程軟件。在2套PLC與上位機之間架設工業(yè)以太網(wǎng)，以光纜作為主干傳輸網(wǎng)絡，通過光纖收發(fā)器、交換機等進行站間通訊。整個控制系統(tǒng)功能強大，使用可靠，維護方便。

圖2 濁水循環(huán)系統(tǒng)結構框圖

2 遠程故障診斷系統(tǒng)的實現(xiàn)

遠程故障診斷系統(tǒng)利用WINCC6.0開發(fā)的人機界面作為數(shù)據(jù)源端，通過OPC連接器源源不斷地向服務器端提供水處理的運行狀態(tài)信息，維護人員可利用以太網(wǎng)通訊全面地掌握水處理自控系統(tǒng)的動態(tài)信息，為快速解決水處理自控系統(tǒng)的故障提供強大的支持。本文以系統(tǒng)功能塊SFC51為例簡單介紹故障診斷信息的提取。

2.1 提取故障信息

時間中斷組織塊OB35默認調用時間為100ms，可以根據(jù)需要更改，定時范圍為1ms～60 000ms。需注意的是設定的時間必須大于OB35中程序執(zhí)行所花費的時間。系統(tǒng)功能塊SFC 51提供了豐富的故障診斷功能，可以用來讀取CPU 的指示燈狀態(tài)，CPU 硬件的序列號、存儲卡序列號等。

通過將SFC 51 的SSL－ID 引腳設置不同的參數(shù)，可以讀取系統(tǒng)狀態(tài)列表或部分系統(tǒng)狀態(tài)列表，如當SSL－ID＝W＃16＃19 時，表示需要讀出PLC 所有LED 的狀態(tài)。

其他引腳的意義如下：REQ 引腳：等于1時，啟動處理；INDEX 引腳：部分列表中對象的類型或編號，本例中沒有意義；RET＿VAL 引腳：若執(zhí)行出錯，則包含錯誤代碼；BUSY 引腳：等于1時表示讀進程沒有完成；SZL＿HEADER 引腳：輸出系統(tǒng)信息存儲的數(shù)據(jù)記錄區(qū)號及長度，結構數(shù)據(jù)類型，包括兩個字，第一個字輸出系統(tǒng)信息長度，第二個字輸出存儲系統(tǒng)信息的數(shù)據(jù)記錄區(qū)；DR 引腳：指定輸出系統(tǒng)信息存儲在CPU的地址區(qū)，數(shù)據(jù)類型為指針，長度必須大于參數(shù)SZL＿HEADER 第一個字輸出信息長度。

根據(jù)SFC51的需要創(chuàng)建DB 數(shù)據(jù)塊，用于存放讀取出來的信息，其中每4 個字節(jié)為一組，存儲一個CPU＿LED＿ID 的相關信息。

圖3為DB 塊結構。其中，前兩個字節(jié)表示燈的類型，是SF燈還是BF燈；第三個字節(jié)表示燈是亮還是滅，1表示燈亮，0表示燈滅；第四個字節(jié)表示燈是否閃爍，0表示不閃，1表示正常閃爍，2表示慢閃。

除此之外，還可以采用其他技術，如24V 直流電源故障診斷技術、UPS狀態(tài)監(jiān)視技術、交換機端口檢測技術等，得到更多全方位的故障信息。

圖3 DB塊結構

2.2 利用OPC接口遠程讀取故障信息

通過各種診斷技術得到的故障信息可上傳到人機界面顯示。人機界面作為數(shù)據(jù)源端，采用OPC接口作為連接器，OPC 是以OLE／COM／DCOM 技術為基礎，采用客戶／服務器模式，為工業(yè)自動化軟件面向對象的開發(fā)提供了統(tǒng)一的標準。OPC 定義了一組COM對象及其接口規(guī)范，對客戶程序是透明的，只需遵循相同的規(guī)范和方法就能讀取服務器中的數(shù)據(jù)。

2.2.1 數(shù)據(jù)源端的OPC連接器設置

OPC 接口的連接器設置需要在數(shù)據(jù)源端安裝RIF（遠程服務器接口）并對其Configuration、Log Base、Port Number項進行配置（見圖4），測試Port Number是否被其他程序所占用，將新建的RIF 配置添加入可利用的組，并在Current State中將其運行起來，停止其他無用的連接。最后在保存所有配置前，重新啟動本地服務器。

圖4 數(shù)據(jù)源端RIF配置

2.2.2 服務器端的OPC設置

在Proficy Real－Time Information Portal的服務器端連接器的配置中注明相應的IP地址或上位機名稱、Port Number、OPC Server ProGID 項即可。通過測試，就可以實現(xiàn)遠程讀取服務器中水處理的故障信息。

3 結束語

遠程故障診斷系統(tǒng)可以及時、準確地分離和辨識故障，提高了水循環(huán)的利用率，降低了相關生產(chǎn)線的生產(chǎn)成本，有效地保護了生態(tài)環(huán)境，促進了循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展，提高了企業(yè)的綜合經(jīng)濟效益。

［1］ 龍荷云.循環(huán)冷卻水處理［M］.第3版.南京：江蘇科學技術出版社，2001.

［2］ 柴瑞娟，陳海霞.西門子PLC 編程技術及工程應用［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2006.