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80年代的產(chǎn)品，已經(jīng)嚴重老化，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)控畫面符合操作習慣。

2 現(xiàn)場總線選擇

　　在現(xiàn)場總線領域內(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準的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)線技術改造工程中采用了PROFIBUS-DP過程現(xiàn)場總線技術, 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)設計

　　PLC選型根據(jù)通用性、標準性、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。這樣的設計使得PLC系統(tǒng)相對獨立，而操作站與其他網(wǎng)絡的連接較為靈活。

　　3.1系統(tǒng)設計

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

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖

　　系統(tǒng)網(wǎng)絡結(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國際標準，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型號、定貨號的模塊，將其拖放至與實際安裝相對應的位置即可。

　　硬件組態(tài)配置完成后，下載到相應的過程控制站。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)絡接口可以同公司局域網(wǎng)連接，相關信息畫面通過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，以便使用同一個標記名稱定位多個數(shù)據(jù)源。

　　以PC機為基礎和標準的操作系統(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，報表系標準接口，編程接口;各種PLC系統(tǒng)的驅(qū)動軟件。該軟件全面開放，易于學習、使用，利于開發(fā)應用、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)試和設備維護帶來方便。  

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本文標題：基于PROFIBUS-DP的鋼鐵造型生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)設計

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