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西門子PLC模塊6ES7211-0AA23-0XB0

一,、項目簡介

1. 本項目位于天津市西青區(qū),，華能天津楊柳青熱電廠。此電廠現(xiàn)擁有兩臺套200MW發(fā)電機組及兩臺煤粉鍋爐,，是一家大型火力發(fā)電廠。

2. 項目的簡要工藝：在火力發(fā)電行業(yè)中，煤經(jīng)鍋爐燃燒后加熱汽包中的水產(chǎn)生蒸汽,，推動汽機旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機發(fā)電。鍋爐出口的煙中含有大量粉塵顆粒,，按照環(huán)保要求必須經(jīng)過除塵后才能排入大氣中,。本電廠現(xiàn)在采用高壓靜電除塵器,，利用靜電吸塵然后通過震打、收集手段將灰收集到灰斗中,，再經(jīng)氣力輸灰裝置輸送到灰?guī)熘校┧嘈袠I(yè)等使用,。氣力輸灰屬于鍋爐輔機部分，通常使用PLC實現(xiàn)其控制功能,。

3. 項目當中使用的西門子自動化產(chǎn)品：一套S5-115U,、兩套S5-155U作為控制裝置,，控制了兩臺爐的全部氣力輸灰裝置,，包括氣動閥門,、壓力變送器,、溫度傳感器等過程控制對象。新進行的改造包括WinCC監(jiān)控軟件,， PROFIBUS總線板卡CP5431,、 CP5613A2,， Siemens的SimaticNet2006。

二、控制系統(tǒng)構成

1. 整個項目中的硬件配置、系統(tǒng)結構,；各組成部分選擇的依據(jù)。與S5 西門子PLC的通訊方式有許多種,，基于Profibus的FDL,、FMS等,，或者基于Ethernet上都有成熟的通訊方案,，我們選用的是基于Profibus的FMS方式。為了實現(xiàn)FMS通訊,，3套AS站側選用3塊CP5431卡件分別插到S5-115U/155U的可用擴展插槽上，建立了AS站側的Profibus接口,；3臺上位機監(jiān)測電腦上各安裝了1塊CP5613A2通訊卡，從而為上位機提供了Profibus接口,。使用專用的Profibus電纜及總線連接器將3套PLC與3臺上位機連接到同一個Profibus網(wǎng)絡上，建立起通訊總線的物理連接,。

2. 選用Profibus網(wǎng)絡與選用Ethernet網(wǎng)絡相比較,，主要優(yōu)點是實現(xiàn)成本較低。在網(wǎng)絡規(guī)模不大,、通訊負荷較輕時Profibus勝任。

三,、控制系統(tǒng)完成的功能

1. 本案例中,，原有控制方式是傳統(tǒng)的操作屏模式，在操作間設有一5000＊1200的按鈕操作屏,，屏上刻畫出了除灰過程的設備及工藝流程圖，并安裝了大量的開關和按鈕,，當前工藝過程狀態(tài)通過操作屏上的指示燈進行顯示，設備,、功能組的啟停全部通過開關和按鈕控制。為了提高控制的自動化程度,，降低設備檢修強度,，同時為了滿足控制室的搬遷要求,，決定進行操作模式的改造升級,，在維持原有操作屏操作的基礎上，增設3臺上位機,，使用WinCC實現(xiàn)一套新的控制平臺,。選用WinCC是因為其靈活快速的畫面組態(tài)、報警組態(tài)功能,，完善的歷史數(shù)據(jù)歸檔,、曲線、報表功能,，豐富的圖庫,、腳本函數(shù)庫資源。WinCC V6版本使用了SQL Server2000數(shù)據(jù)庫,，開放的接口,，廣泛的使用面更為WinCC增添了新的亮點。WinCC對OPC技術的支持與應用,，使用戶獲得了自由擴展的接口,，WinCC即可以作為標準的OPC Client使用，同時又是標準的OPC DA/HDA/A&E Server,。作為標準的OPC Client,，我們可以用WinCC通過添加OPC Suite來訪問所有支持OPC DA接口的OPC Servers，即可以是象 SimaticNet這樣的Siemens自己的產(chǎn)品,，也可以是第三方廠家產(chǎn)品,。而作為標準的OPC DA/HDA/A&E Server，我們可以開發(fā)自己的OPC Client應用程序?qū)崿F(xiàn)對WinCC過程數(shù)據(jù)/歷史數(shù)據(jù)/報警事件數(shù)據(jù)的訪問,，現(xiàn)在較為流行的工廠SIS/MIS系統(tǒng)軟件多數(shù)支持OPC訪問接口,，WinCC支持他們的訪問。SimaticNet也是一套標準的OPC Server產(chǎn)品,，同時它又提供了對Siemens各網(wǎng)絡類型板卡的支持,，項目中就是借助CP5613A2板卡 通過SimaticNet中的OPC Server實現(xiàn)與S5系列AS站之間的FMS連接，上位機中FMS連接的建立是在安裝了SimaticNet后生成的PC Station中實現(xiàn)的,，借助SimaitcNet的PC Station組態(tài)工具,，將建立好的FMS連接下裝到PC Station中，要注意的是所建的連接一定要與AS站上的CP5431的設置參數(shù)相一致,，CP5431的設置工作是在專用軟件COM5431中完成的,。AS站加裝CP5431板卡,，對程序作相應更改并調(diào)試通過后，應能建立上位機與S5 PLC之間的數(shù)據(jù)通訊,，在此調(diào)試過程中,，SimaticNet提供了一個很好的OPC調(diào)試工具————OPC Scout，利用OPC Scout我們可以方便直觀的瀏覽,、連接,、測試當前能夠連接上的OPC數(shù)據(jù)源。當然WinCC也不甘落后,，在添加了OPC驅(qū)動包后,，右擊此OPC驅(qū)動包并選擇System bbbbbeter，打開的窗口同樣具有OPC掃描,、瀏覽功能,，利用其的瀏覽選擇功能我們能快速、方便的建立我們所需要的數(shù)據(jù)標簽,。此項目中除了采集3套S5 PLC數(shù)據(jù)外,，同時又連接了4套OMRON的小型PLC，我們采用的依然是OPC技術,，選購了OMRON的SYSMAC OPC產(chǎn)品,，用WinCC與SYSMAC建立OPC通訊，從而實現(xiàn)了對OMRON PLC產(chǎn)品的監(jiān)控,，更體現(xiàn)了WinCC對OPC的支持所帶來的益處,。經(jīng)以上各技術點的應用，我們成功實現(xiàn)了對除灰系統(tǒng)的WinCC監(jiān)控改造,。

2. 項目中的難點：在項目實施過程中,，遇到的最大困難是通訊響應速度問題。原有控制方式中,，設備的狀態(tài)顯示借助指示燈的狀態(tài)來實現(xiàn)，指示燈有兩種閃爍頻率,，1Hz和0.5Hz,。為了不改變程序中的邏輯處理部分，我們力圖在WinCC畫面上實現(xiàn)與操作屏上指示燈的同步閃爍,，這就要求WinCC上的數(shù)據(jù)刷新周期要快于燈的閃爍周期,。為了實現(xiàn)這一目的，在WinCC中的畫面元素的刷新周期要一致,，全部設為500ms周期,；關鍵的設置在于CP5431的發(fā)送周期上，若將SendAll/ReceiveAll的調(diào)用安排在OB1中是不合理的,，因為此項目的程序量較大,，導致OB1的執(zhí)行周期較長且不穩(wěn)定，對于S5-155U/948CPU，我們選擇了較快的定周期中斷OB11,。另外,，在組態(tài)CP5431的COM5431中的數(shù)據(jù)排列順序也要作相應考慮，力求使與顯示有關的所有數(shù)據(jù)能在一個發(fā)送包中傳遞完畢,。經(jīng)過對以上幾點的著重處理,，最終獲得了令人滿意的同步顯示效果。

四,、項目運行

到目前為止,，項目已經(jīng)投入運行近一年了，系統(tǒng)運行很穩(wěn)定,，用戶反應良好,。

五、應用體會

通過這一項目,，切身體會了WinCC的OPC接口的方便性與開放性,。SimaticNet體系邏輯結構清晰，接口全面使用方便,，其附帶的調(diào)試工具非常實用