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本文介绍了WinCC与Ｓ7-300之间联网通信在造纸DCS中的设计方法和应用。它的建立综合了计算机和ＰＬＣ的长处, 实现了造纸生产过程中各测控点的监控和管理, 为造纸生产过程的自动化及实现智能控制、优化控制奠定基础。
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WinCC与Ｓ7-300之间通信在造纸DCS中的应用
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西门子1500PLC和WINCC DCS系统的应用案例
来源：百特工控
字号：大中小
&&一、概要：本系统是一个供水厂DCS系统。上位机为CS分布，由2台服务器、1台冗余数据服务器、3台工作站组成。底层控制站由6套西门子S7 1500控制器组成，通过光纤组成工业以太网PRIFINET通讯。本文重点介绍西门子最新PLC的配置和项目实施方案、应用体会、投运后的效果。
二、关键词:S7-1500PLC:工业以太网PRIFINET：MODBUS RTU
三、项目背景：
五粮液作为国内著名的白酒生产厂家，其510车间供水工段的一区制水、二区制水、三区制水和四区制水，承担日产9.6万吨自来水的重要任务。由于距离上一次改造已过去十多年，制水器械的自动化控制已经失效，制水设备老化，电动阀门大部分不具备远程自动化控制功能。此次改造的目地是能够实现远程自动控制电动阀门，并监视和记录各个工艺参数，从而实现全厂生产和调度自动化。根据现场的实际情况，新系统采用了西门子PLC新一代产品S7-1500PLC系列，用WINCC7.3组态上位机，用博途V13软件编程触摸屏和PLC。经安装、调试将该项目以比较完美的状态交给甲方厂家使用。
四、控制器S7-1500简介：
SIMATIC&S7-1500是西门子推出的新一代可编程控制器，其设计和处理以方便操作为前提，凭借快速的响应时间，集成的CPU显示面板以及相应的调试和诊断机制，提升了生产效率，降低了生产成本。该款产品的另一个优点是扩展性，SIMATIC&S7-1500&CPU可以扩展至每个底板32个模块，用户根据自动化任务需要来选择模块，具有最高的生产能力、最高的易用性和最高的性价比。
五、上位监控软件WINCC简介：
WINCC是西门子公司推出的组态软件平台，它使用方便，具有良好的开放性和灵活性，拥有强大的标准接口，使用方便的VC和VB脚本语言，具有直观高效的工程组态和操作方式，可构造灵活的界面和强大的功能，用WINCC组态软件能开发出快速灵活的组合画面。
六、编程组态软件博途V13简介：
Integrated Automation 博途平台是工业自动化领域的新一代工程设计软件。它是业界第一款采用统一工程组态环境的自动化软件，支持所有设备级人机界面操作面板。在技术创新方面，TIA博途做到了通过直观化的用户界面、高效的导航设计以及行之有效的技术实现周密整合的效果。
七、系统构成介绍：
本系统按工艺和地理位置分为：恒压泵控制站、四区滤池控制站、二区控制站、仪表间控制站、软启动室控制站、新井井下控制站和中控室。各个控制站采用光纤工业以太网PRIFINET通讯联网。系统拓扑图如下：&&八、系统实现：
1.控制站配置与实施：
为了防雷和遏制其它干扰，各个控制站通过在线式UPS实现防浪涌，用中间继电器和隔离器实现电源供电回路隔离和信道采集路路隔离。采用现场阀门手操控制箱对电动阀门控制进行升级改造，使其具备了现场显示阀位、远程和就地手/自动切换、远程采集控制箱上电状态和跳闸故障状态、远程采集阀门状态和远程控制阀门等功能。对加药控制系统进行升级改造，由原来的手动阀门改造为电动调节阀门，原来的加药流量仪表改为远传式仪表，使阀门和加药泵具备远程和就地控制功能。
新井井下控制站、软启动室控制站、二区控制站和仪表间控制站。每个控制站通过PTP模块，采用MODBUS RTU方式分别采集泵房电机轴承温度，采集软启动室的电机电流、电压和有功功率等参数，采集超声波流量计的出水流量和累积流量，采集二氧化氯机的余氯浓度和内部状态等参数，通过控制器内部以太网通讯远程读取软启动室电机电流和运行状态。同时新井井下控制站和软启动室控制站还进行CPU间相互通讯，将软启动室读取的电机电流和运行状态，通过CPU通讯的方式，新井井下控制站读取后用MODBUS RTU与井下现场LED屏通讯，显示电机实时运行电流。用IO卡件采集原水氨氮数据、浊度、PH、液位、加药流量和阀门状态等信号。每个控制站配备有17英寸的西门子精智触摸屏进行人机交互显示与控制。
四区滤池控制站由开关柜和PLC控制柜组成。控制2台反冲洗水泵（一用一备）和2台反冲鼓风机（一用一备）。有6格滤池，每格滤池有清水阀、排水阀、反冲洗水阀和反冲洗气阀。都具有手自动切换功能。用IO卡件采集液位、压力、阀位和阀门状态等信号，可以进行滤池设备的就地手动启动、停止操控。在19寸西门子精智触摸屏上可以进行滤池设备反冲洗进程的启动、停止以及液位等数据的人机交互。在中控室也可以远程启动和停止反冲洗进程。在就地触摸屏和上位机上动态显示反冲洗进程和每个进程剩余时间。同时上位机记录反冲洗的启动和停止时间，反冲洗进程状态，自动生成报表。
恒压泵房控制站由开关柜和PLC控制柜组成。工频控制1台250KW高压电机，变频控制1台250KW高压电机，工频控制1台720KW高压电机，变频控制1台720KW高压电机。开关柜具备：采集和显示电机电压电流和功率参数、采集和显示电机轴承温度，根据出口压力PID调节变频输出功率，具备手自动控制启停、PID调节功能、高压电机延时启动报警、电机轴承温度超限和出口压力超限报警等功能。PLC控制柜通过MODBUS RTU方式采集开关柜上的各种工艺参数，采集三区出口流量和累积流量，通过IO卡件采集清水液位和阀位等信号。配备有22英寸的西门子精智触摸屏进行人机交互显示与控制。
2.中控室的配置与实施：
中控室采用2台服务器、1台数据冗余服务器和3台工作站。采用wincc7.3系统。采用多用户模式，为C/S结构。通过大屏幕电视墙与操作员站相连，可以直观、全面的对全厂制水工艺流程进行实时监控和调度生产。服务器负责对现场数据的采集、监视、管理和对现场执行机构的控制，同时根据工艺要求，显示各种参数的趋势，自动生成各种工艺参数数据报表、反冲洗时间和反冲洗故障状态报表。根据客户要求还建立了三班交班记录。在操作员站进行阀门的远程控制，各个滤池的反冲洗启停、反冲洗状态和剩余时间的动态显示，供水变频的手自动切换和PID调节。
九、项目制作心得：
1.工程项目实施过程中，比较多的利用PTP通讯模块，通讯读取温度巡检仪（采集电机轴承温度），读取二氧化氯机内部数据，读取超声波流量计累积流量和向LED屏写电流数据。
2.西门子精智触摸屏也可以通过与PLC编程用的同一组态软件进行编辑和下载。注意：根据不同的型号，其同一画面容纳的变量连接和绘图元件数量有限。比如：当时制作了四区滤池控制站的全区6个滤池动态显示画面就无法编译通过。
3.在调试过程中，博途V13的软件调试界面友好，在线监测数据很全面。其变量可以通过拖曳的方式在内部移动，不用复制和粘贴。
4.在WINCC组态中，经常会用到鼠标点击按下时置位，松开时复位。在实际使用过程中偶尔会出现错过其复位脚本的运行，导致其变量一直置位。因此，要注意避免，增加其复位脚本的触发。
十、系统总结：
系统至通过验收以来，一直运行稳定，生产上减少了用工数量以及劳动强度，结合视频监控，在管理上增加了产品质量的追溯能力、人员的事故追责能力、预防偷盗与破坏的能力，从而保证了生产质量和生产总量稳步提升。因系统稳定性和可靠性的双重提高，使得水质安全系数也得到相应提升。
附：部分控制柜IO配置（恒压泵房控制柜）：
MODBUS RTU模块
IM 155-5 2PN 接口
触摸屏 TP1900
&&&&总部地址：福建省福州市金山大道618号&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&橘园洲工业园56座
&&&&商务热线：1
&&&&技术热线：2
&&&&传&&&&&&真：6
&&&&企业邮箱：.cn这才是机械手，这才是自动化，你那算什么？
　　史上最能干的机械手，牛吧
　　美国最牛的自动化
　　今天讲解一下自动化与机械手的区别
　　主要区别在于机械制造及其自动化专业偏向机械方面，自动化专业主要研究自动控制理论以及电气、电子等方面内容。
　　侧重控制方面，比如说一台机械手，或是机器人。自动化专业就是研究如何控制机械手动作的，如继电器、行程开关、PLC、DCS等模块化控制。
机械自动化：
　　侧重设计和装配。还比如一台机械手，机械制造及其自动化专业就是研究机械手各个部件生产出来的全过程，每个零件的尺寸、精度等，各个零件装配时间隙等等。
自动化专业专业有三个发展方向，第一个是工业过程控制方向，第二个是电气工程方向，第三个是嵌入系统方向。
　　1．工业过程控制方向：以自动控制、计算机技术为支撑，针对实际工业生产过程实现自动控制，由信号检测与变换、过程控制、计算机控制系统、智能控制和现场总路线控制技术等组成方向主干课。
　　2．电气工程方向：使学生能够从事电力系统自动化、工厂企业、楼宇系统的供电和电气控制、监控等领域的设计开发、维护和管理工作。由电气控制技术、运动控制、PLC应用技术、供电技术、电力系统继电保护等组成方向主干课。
　　3．嵌入系统方向：注重对嵌入式系统设计与软件设计能力的培养，理论结合实践，通过课堂教学、实验等多种形式的学习，培养嵌入式系统方向的专业人才；由嵌入式系统设计、嵌入式实时操作系统、DSP技术、先进显示技术、控制电机等组成方向主干课。
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