于鳳愛　杜偉

[摘要]西門子可編程邏輯控制器PLC-S7以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)，廣泛應用于工業(yè)自動化裝置。該系統(tǒng)采用了面向控制過程、面向問題的自然語言，功能塊語言和梯形圖，它具有編程簡單、功能強、抗干擾能力強、可靠性高、維護方便。節(jié)點響應快，內(nèi)部是微秒級，外部是毫秒級等優(yōu)點。特別是在煤化工企業(yè)部分裝置的自動化控制中具有不可替代的作用。神華包頭煤化工分公司聚丙烯裝置風送系統(tǒng)采用西門子PLC S7-400實現(xiàn)自動控制，在運行過程中比較可靠性、維護方便，針對運行中出現(xiàn)的問題和不足之處，并提出了改進方法。

[關(guān)鍵詞]工藝流程說明；系統(tǒng)供電；控制系統(tǒng)硬件及軟件配置；網(wǎng)絡布置；控制系統(tǒng)接地；

[中圖分類號]：TL503.6 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0148-02

神華包頭煤化工分公司聚丙烯裝置風送系統(tǒng)是由上海博隆粉體工程有限公司設(shè)計的，設(shè)計能力年30萬噸?？刂葡到y(tǒng)使用的是德國西門子PLCS7-400，該系統(tǒng)硬件有電源柜、控制柜、繼電器柜、安全柵柜組成。采用梯形圖和功能塊語言編程。2010年明投產(chǎn)運行至今。該控制系統(tǒng)一直以來運行比較穩(wěn)定可靠，維護方便，自動化程度高，工藝操作簡單，保證了聚丙烯裝置風送單元正常生產(chǎn)。

一、風送系統(tǒng)工藝說明

大型煤化工企業(yè)聚丙烯裝置中風送系統(tǒng)是非常重要的單元，是整個裝置的后路系統(tǒng)。與上游系統(tǒng)——擠壓造粒系統(tǒng)緊密相連。其系統(tǒng)功能是將上游擠壓造粒機產(chǎn)出的聚丙烯粒料進行摻混合格并送往包裝系統(tǒng)。主要設(shè)備有12臺立式常壓料倉、12臺大型壓縮風機及輸送管道組成。

二、系統(tǒng)供電

PLC控制柜的供電，從UPS引兩路220VAC/50Hz電源（不小于8KVA），從GPS引一路220VAC/50HZ電源（不小于1KVA），UPS電源用于PLC控制系統(tǒng)，GPS電源用于柜內(nèi)照明與冷卻風扇，現(xiàn)場儀表的電源有PLC柜內(nèi)UPS電源經(jīng)由供電開關(guān)或轉(zhuǎn)換設(shè)備提供。風送系統(tǒng)供電情況如下圖1所示：

三、儀表控制系統(tǒng)說明

聚丙烯裝置風送系統(tǒng)采用西門子PLC控制系統(tǒng)，該單元的連鎖、數(shù)據(jù)采集、過程控制及報警等均由PLC完成。西門子PLC系統(tǒng)的CPU采用SEIMENS S7-400的CPU417-H，實現(xiàn)了CPU冗余，通訊接口冗余，電源冗余，I/O不冗余；PLC系統(tǒng)上位機配置一臺操作員站和一臺工程師站（兼做操作員站）上位機與PLC的連接采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，上位機配置兩塊的西門子CP1613網(wǎng)卡，實現(xiàn)上位與下位通訊冗余。西門子PLC控制系統(tǒng)同與聚丙烯裝置采用的霍尼韋爾DCS控制系統(tǒng)有串行冗余通訊接口，通訊協(xié)議采用MODBUS RTU（RS 485）接口。

所有自MCC來的DI及引至MCC的DO信號均加裝隔離繼電器，且安裝在PLC柜內(nèi)，每個電磁閥的DO信號均有保險，保險有30%的裕量。繼電器為歐姆龍繼電器。

控制系統(tǒng)網(wǎng)絡布置如圖2所示。

四、接地

接地分兩類：工作接地和保護接地，采用等電位接地，接地電阻不大于1Ω。

控制系統(tǒng)的保護接地按電氣專業(yè)有關(guān)標準規(guī)范和方法進行，并接入電氣專業(yè)的低壓配電系統(tǒng)接地網(wǎng)，控制系統(tǒng)的保護接地實施等電位接地。

儀表信號回路實施工作接地，工作接地在匯總板之前不與保護接地混接，信號屏蔽電纜的屏蔽層接地。

五、硬件配置

風送系統(tǒng)采用的西門子控制系統(tǒng)的硬件配置如表1所示。

六、儀表信號回路

風送系統(tǒng)儀表信號回路如圖3所示。

七、軟件組態(tài)

控制系統(tǒng)的軟件組態(tài)工具分為WINCC和STEP7兩部分。

1 工程師站采用的是WINCC 6.2完全版，操作站使用的是WINCC6.2運行版。

2 風送單元的控制系統(tǒng)組態(tài)軟件使用的是STEP7 V5.4 使用功能塊圖FBD編程。

STEP7 V5.4組態(tài)軟件工具有：

a SIMATIC管理器，SIMATIC管理器可以管理一個項目的所有數(shù)據(jù)，編輯所選數(shù)據(jù)所需要的工具有SIMATIC管理器自動啟動。

b 符號編輯器

使用Symbol Editor，可以管理所有的共享符號（全局符號）。包括

（1）為過程信號（輸入/輸出）為存儲和塊設(shè)計和注釋

（2）分類功能

（3）從/向其他的Windows程序?qū)?導出

c 硬件診斷

d 編程語言FBD是STEP7編程語言的圖形表達方式，使用與布爾代數(shù)相類似的邏輯框來表達邏輯，復合功能（如，數(shù)學功能）可用邏輯框相連直接表達。

e 硬件組態(tài)

硬件組態(tài)工具用于對自動過程中使用的硬件進行配置和參數(shù)設(shè)置

（1）系統(tǒng)組態(tài)：從目錄中選擇硬件機架，并將所選模塊分配給機架中希望的插槽。

（2）CPU參數(shù)設(shè)置：可以設(shè)置CPU模塊的多種屬性。

（3）模塊的參數(shù)設(shè)置：可以在屏幕上定義所有硬件模塊的可調(diào)整參數(shù)。

f 網(wǎng)絡組態(tài)

網(wǎng)絡組態(tài)包括：連接的組態(tài)與顯示

八、使用中存在的問題和改善的方法

西門子PLC S7-400在聚丙烯裝置風送系統(tǒng)使用過程中，多次出現(xiàn)風機跳車。事故分析時，根據(jù)現(xiàn)有報警記錄不足以進行詳盡分析，查找出造成風機跳車事故的直接原因。主要體現(xiàn)在風機運行狀態(tài)和風機啟停信號等DI/DO信號狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)時難以捕捉和采集。主要原因是該風送系統(tǒng)的報警事件是利用WINCc報警事件進行捕捉和采集，而不是CPU通過進行撲捉和記錄，然后進行整體打包給WINCC。WINCc掃描周期長于CPU的掃描周期，當DI/DO信號狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時，WINCc有時很難采集到DI/DO狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)。有時風機突然跳車，卻沒有報警記錄，給分析事故原因造成很大困難。

改進的方法：

1）修改現(xiàn)有風送單元程序，增加首出報警功能。

2）更換相關(guān)DI卡件，修改部分硬件和軟件組態(tài)，使用西門子PLC控制系統(tǒng)DI卡件的SOE功能。