摘 要：介紹了某鋼鐵廠造型生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)技術(shù)改造方案，本系統(tǒng)采用PROFIBUS-DP過程現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)主站與從站的數(shù)據(jù)交換和分布式控制功能，通過上位機進行集中控制，完成可視化人機操作界面、通信、聯(lián)網(wǎng)等功能。該方案適用于其它工業(yè)控制系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：PROFIBUS-DP;造型生產(chǎn)線;PLC

1 前言

某鋼鐵廠造型生產(chǎn)線一直以來使用美國TEXAS INSTRUMENTS 公司的MEDEL 560 PLC系統(tǒng)，采用模擬盤操作顯示（系統(tǒng)框圖見圖1）。由于該系統(tǒng)為上世紀(jì)80年代的產(chǎn)品，已經(jīng)嚴(yán)重老化，沒有備件更新。因此，生產(chǎn)線急需進行改造。

圖1、系統(tǒng)框圖
根據(jù)現(xiàn)場情況，擬設(shè)計一套控制系統(tǒng)對生產(chǎn)裝置進行控制。新系統(tǒng)要求有數(shù)據(jù)采集和存儲、流程顯示及控制、連鎖、報警報表, 安全維護等功能。而且穩(wěn)定可靠，監(jiān)控畫面符合操作習(xí)慣。

2 現(xiàn)場總線選擇

在現(xiàn)場總線領(lǐng)域內(nèi),近十年來,世界上出現(xiàn)了多種有影響的現(xiàn)場總線.現(xiàn)已成為德國和歐洲標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS現(xiàn)場總線,是一種開放的、不依賴于生產(chǎn)廠家的通信系統(tǒng),是一種比較成熟的總線.

此造型生產(chǎn)線系統(tǒng)工藝復(fù)雜，I/O點較多且位置分散，其中數(shù)字I/O信號184點，模擬信號64路，這些信號分布在整個車間，控制并監(jiān)測著每部機器的正常運行。基于上述原因,我們在此生產(chǎn)線技術(shù)改造工程中采用了PROFIBUS-DP過程現(xiàn)場總線技術(shù), 實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的通信、分布式控制、上位機的集中監(jiān)控及可視化等功能.

3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

PLC選型根據(jù)通用性、標(biāo)準(zhǔn)性、可靠性等原則，并考慮高的性能價格比，故新建系統(tǒng)采用德國SIEMENS S7-400 PLC作為數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，上位機采用WINCC5.0作為組態(tài)軟件。

SIEMENS 公司是國際上知名的大公司，其PLC系統(tǒng)成熟、性能穩(wěn)定、價格適中、備件方便，是一款性能價格比比較高的PLC系統(tǒng)。SIEMENS S7-400 PLC系統(tǒng)采用工業(yè)PROFIBUS 局域網(wǎng)形式，結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定、可靠、可擴充性強。本設(shè)計考慮PLC和擴展單元之間PROFIBUS連接，PLC和總站之間使用ETHERNET連接。這樣的設(shè)計使得PLC系統(tǒng)相對獨立，而操作站與其他網(wǎng)絡(luò)的連接較為靈活。

3.1系統(tǒng)設(shè)計

控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為二層，即下層控制網(wǎng)和上層管理網(wǎng)。

下層控制網(wǎng)采用雙芯屏敝電纜，適合PROFIBUS國際標(biāo)準(zhǔn)，滿足現(xiàn)場信號的采集、處理和控制器的通訊，為PROFIBUS-DP現(xiàn)場通訊網(wǎng)。

上層管理網(wǎng)分為TCP/IP協(xié)議的管理以太網(wǎng)，通過OS站、ES站上的網(wǎng)卡連接，主要實現(xiàn)工程師和操作員站之間文件管理。

3.2軟件及組態(tài)設(shè)計

操作員站OS和工程師站ES均采用微軟中文版WINDOWS 2000和Internet explorer 6.0，使得除工程師組態(tài)以外的所有信息、界面均實現(xiàn)漢化。

操作員站另加載了SIMATIC WINCC RT 64K Tags、 NET Profibus-S7、PDM等監(jiān)控軟件。

硬件組態(tài)也是一種圖形化的組態(tài)方式，十分方便。對某一過程站而言，實際帶有若干ET200遠程 I/O，組態(tài)畫面中，就在該過程站后的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)線上拖放幾個IM153模塊形成幾個ET200遠程I/O接點（本系統(tǒng)根據(jù)實際需要選用7個從站）。硬件組態(tài)中的所有模塊，都可以從S7提供的元件庫中找到相應(yīng)型號、定貨號的模塊，將其拖放至與實際安裝相對應(yīng)的位置即可。

硬件組態(tài)配置完成后，下載到相應(yīng)的過程控制站。這樣，就使得實際硬件安裝模件和硬件組態(tài)相一致，從而，I/O模塊上的每一點的點號地址就得以確定。

系統(tǒng)欲留網(wǎng)絡(luò)接口可以同公司局域網(wǎng)連接，相關(guān)信息畫面通過IE瀏覽的方式在局域網(wǎng)上實現(xiàn)信息共享，為管理層提供必要的信息。

4 上位機及組態(tài)軟件選型與設(shè)計

上位機選用DELL計算機，DELL 21"平面直角CRT并配打印機。組態(tài)軟件選用 SIMATIC 公司W(wǎng)inCC5.0組態(tài)軟件。

主站部分主要軟件流程圖如3所示。

圖3 主站軟件流程圖
系統(tǒng)主要特性為：

⑴圖形用戶界面（GUI）

WinCC5.0允許用戶使用易于理解和配置的工具為他們的應(yīng)用程序快速開發(fā)定制的屏幕。

⑵分布式的歷史數(shù)據(jù)系統(tǒng)

分布式的歷史趨勢數(shù)據(jù)系統(tǒng)允許用戶動態(tài)地為趨勢圖的每支筆指定不同的歷史文件數(shù)據(jù)源。這種特性允許操作員在同一個趨勢圖中查看本地WINCC的歷史數(shù)據(jù)和SQL Server的歷史數(shù)據(jù)。

⑶動態(tài)引用地址

用戶可以更改對數(shù)據(jù)源的引用，以便使用同一個標(biāo)記名稱定位多個數(shù)據(jù)源。

以PC機為基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng);可選不同容量規(guī)模;所有SCADA功能（開放的系統(tǒng)內(nèi)核）：圖形系統(tǒng)，報警信息系統(tǒng)，變量存檔，用戶檔案庫，報表系標(biāo)準(zhǔn)接口，編程接口;各種PLC系統(tǒng)的驅(qū)動軟件。該軟件全面開放，易于學(xué)習(xí)、使用，利于開發(fā)應(yīng)用、維護管理。

5 結(jié)束語

經(jīng)實踐證明，采用PROFIBUS-DP和Ethernet組建的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制管理系統(tǒng)實現(xiàn)了分布式控制，可大大降低現(xiàn)場連接工作量和費用，提高信號的傳輸精度與靈活性。采用SIEMENS S7-400 PLC以及WinCC5.0實現(xiàn)了控制手段的更新和控制效率的提高,使人機交互可視化以及生產(chǎn)管理與控制的一體化，給系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和設(shè)備維護帶來方便。

參考文獻：
【1】陽憲惠. 現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,1999
【2】鄭晟.現(xiàn)代可編程控制器原理與應(yīng)用.北京:科學(xué)出版社,1999(end)