摘要：對大型電廠氣力輸灰系統(tǒng)的老控制系統(tǒng)S5-155U/115U進行上位操作的改造,，加裝三臺控制電腦,，使用Siemens優(yōu)秀的工業(yè)監(jiān)控軟件 WinCC V6擴展原有的傳統(tǒng)大屏幕按鈕/指示燈操作。運用了OPC通訊技術(shù),、采用CP5431通訊卡/ CP5613A2提供Profibus接口,，借助第三方OPC Server軟件訪問OMRON的PLC產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞：OPC,、Profibus,、FMS。
This paper introduces that ….Using the WinCC, Profibus, OPC technology in a project to realize the control tasks.
Key Words: OPC,、Profibus,、FMS
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?，供水泥行業(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(dāng)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(gòu)成
1. 整個項目中的硬件配置、系統(tǒng)結(jié)構(gòu),；各組成部分選擇的依據(jù),。與S5PLC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(cè)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(cè)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(luò)上,，建立起通訊總線的物理連接,。
2. 選用Profibus網(wǎng)絡(luò)與選用Ethernet網(wǎng)絡(luò)相比較，主要優(yōu)點是實現(xiàn)成本較低,。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大,、通訊負荷較輕時Profibus完全能夠勝任。
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(shè)有一5000＊1200的按鈕操作屏,，屏上刻畫出了除灰過程的設(shè)備及工藝流程圖,，并安裝了大量的開關(guān)和按鈕，當(dāng)前工藝過程狀態(tài)通過操作屏上的指示燈進行顯示,，設(shè)備,、功能組的啟停全部通過開關(guān)和按鈕控制。為了提高控制的自動化程度，降低設(shè)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(chǔ)上,，增設(shè)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(shù)的支持與應(yīng)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(yīng)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完全支持他們的訪問,。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(luò)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(shè)置參數(shù)相一致，CP5431的設(shè)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(yīng)更改并調(diào)試通過后，應(yīng)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(dāng)前能夠連接上的OPC數(shù)據(jù)源,。當(dāng)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 Parameter,，打開的窗口同樣具有OPC掃描、瀏覽功能,，利用其完美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(shù)，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(shù)點的應(yīng)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(yīng)速度問題,。原有控制方式中，設(shè)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(shè)為500ms周期；關(guān)鍵的設(shè)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(dǎo)致OB1的完全執(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(yīng)考慮,，力求使與顯示有關(guān)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,。
3. 附加生產(chǎn)工藝當(dāng)中的工藝照片,。
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(yīng)良好,。
五、應(yīng)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(jié)構(gòu)清晰，接口全面使用方便,，其附帶的調(diào)試工具非常實用,。