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WinCC在DIET生產(chǎn)線(xiàn)監控系統上的使用

企業(yè)：西門(mén)子制造工程中心有限公司領(lǐng)域：電源行業(yè)：電子制造
點(diǎn)擊數：1844 發(fā)布時(shí)間：2008-02-03 12:25:31
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WinCC在DIET生產(chǎn)線(xiàn)監控系統上的使用

　　1 DIET線(xiàn)的設計要求
　　
　　本控制系統設計方案吸收了目前國內外CO2煙絲膨脹中的先進(jìn)控制技術(shù)，并結合了富通電子企業(yè)有限公司近十余年CO2煙絲膨脹線(xiàn)開(kāi)發(fā)研究成果，以及煙草行業(yè)對CO2煙絲膨脹工藝過(guò)程提質(zhì)降耗、改善吸味、管控一體的要求。針對目前工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化系統的開(kāi)放性、集散性、智能性、信息電子化和網(wǎng)絡(luò )化的特點(diǎn)，確定了總體設計思路為“集中管理，綜合監控，分散控制”，即本系統采用集中―分散型工業(yè)總線(xiàn)控制方式，將傳感器、PLC、計算機圖形、網(wǎng)絡(luò )、通訊等諸多迅速發(fā)展的技術(shù)結合在一起，用方便靈活的硬件和軟件模塊組合設計，以適應煙廠(chǎng)各種不同特點(diǎn)的工藝控制要求和管理要求，即是滿(mǎn)足工藝要求的精確控制系統和滿(mǎn)足管理現代化的管理信息系統。
　　
　　2 DIET線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )結構
　　
　　整個(gè)車(chē)間的控制和管理系統網(wǎng)絡(luò )結構共分為2層，即設備控制層和監控管理層。示意圖如圖1、圖2所示。
　　
　　(1) 設備層
　　設備層是整個(gè)車(chē)間控制系統的核心，包含所有的現場(chǎng)執行器、傳感器元件、電控單機設備，以及參與控制與管理的電控元氣件及相關(guān)設備。整個(gè)設備層由PROFIBUS-DP網(wǎng)將整個(gè)工藝段的電控設備與該段的主CPU有機的聯(lián)接在一起。
　　
　　(2) 監控管理層
　　監控層主要由控制主站、操作人員終端和控制網(wǎng)（工業(yè)以太網(wǎng)）組成?？刂凭W(wǎng)將各控制主站間的PLC連接起來(lái)并接中控室的數據采集服務(wù)器。各控制主站間、控制主站與監控管理層間通過(guò)西門(mén)子公司的SIMATIC 100M（高速工業(yè)以太網(wǎng)）交換數據，完成各工藝段間相關(guān)數據（啟、停、故障、批次等）的傳遞。
　　放置各工藝段現場(chǎng)的操作員終端選用觸摸式人機界面，通過(guò)各控制主站CPU的MPI接口與網(wǎng)絡(luò )相連，完成各工藝（或設備）的本地監示和控制操作。
　　管理層采用以太網(wǎng)控制技術(shù)，實(shí)現對生產(chǎn)線(xiàn)的監控、生產(chǎn)調度與管理。整個(gè)系統主要由數據采集服務(wù)器（兼工程師站、Web服務(wù)器）、交換機、監控計算機、管理計算機、打印機以及車(chē)間級工藝調度計算機、檢測室計算機等組成。
　　
　　
　　

　　
　　
　　
　　圖1 整個(gè)車(chē)間的控制和管理系統網(wǎng)絡(luò )結構共分為2層
　　
　　
　　
　　
　　

　　
　　
　　
　　圖2 宜昌金絲BOC型CO2膨脹煙絲線(xiàn)電控系統標準配置網(wǎng)絡(luò )結構圖
　　
　　3 設備層工藝段劃分
　　
　　設備層為最低層，它采用西門(mén)子公司的PROFIBUS網(wǎng)中的PROFIBUS-DP協(xié)議。在現場(chǎng)測控元件比較集中的地方，利用ET-200S系列產(chǎn)品接連到PROFIBUS-DP網(wǎng)上，這樣可減少硬件連線(xiàn)，減少故障點(diǎn)，大大方便了系統的維護。所有分布式I/O產(chǎn)品都按一定的控制范圍安裝于分布式I/O控制箱內。分布式I/O控制箱則就近安裝于所控制的設備中間。安裝完成的防護等級達到IP54。在設備層共使用了3組西門(mén)子S7-400PLC及1組S7-300PLC。
　　全線(xiàn)控制系統共劃分為2個(gè)工藝段，即：冷端控制系統（EP1）、熱端控制系統（EP2）。
　　
　　4 WinCC監控系統的組成和功能
　　
　　4.1 監控系統的硬件配置
　　在控制層共設置三臺西門(mén)子工控機，其中一臺作為現場(chǎng)操作站，放在浸漬器下蓋門(mén)處，二臺放置中控室。主要負責人機界面與PLC之間的通訊，不同控制段的數據由本段PLC負責采集，送到PLC后由人機界面采用?？刂茖又饕捎霉I(yè)以太網(wǎng)，在此層上位機除完成對PLC內地址的讀寫(xiě)操作外，還可完成一些簡(jiǎn)單的報表和趨勢圖的顯示及打印，示意圖如圖3所示。
　　
　　
　　
　　

　　
　　
　　圖3 CO2膨絲機組的基礎自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )系統
　　
　　
　　WinCC 服務(wù)器和操作站的硬件配置為：
　　 SIEMENS工業(yè)PC 機；
　　 CPU Pentium IV 2.2GHz (Server)；
　　 CPU Pentium IV 2GHz (Client)；
　　硬盤(pán)60G，軟驅1.44MB；
　　 RAM 1G（Server）；RAM 512M(Client)；
　　 CD-RW (Server)；
　　 CD-ROM (Client)；
　　 64M 緩存顯卡；
　　 19” 液晶顯示器；
　　 Intel 10/100 自適應以太網(wǎng)卡；
　　 SIEMENS CP1613 (Server)；
　　工業(yè)防水鍵盤(pán)，軌跡球。
　　
　　4.2 網(wǎng)絡(luò )拓撲結構
　　 CO2膨絲機組的基礎自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )系統見(jiàn)上圖，筆者選用的是西門(mén)子公司的光纖將2個(gè)S7-400 PLC 控制器和1 個(gè)S7-300 PLC 控制器連到3COM 中心交換機的PLC 網(wǎng)段。工程師站、便攜編程器和HP 網(wǎng)絡(luò )打印機采用雙絞線(xiàn)按568B 的標準連到操作臺上PC 機網(wǎng)段的邊緣交換機上。PLC 控制器與WinCC Server 之間采用SIMATIC 工業(yè)以太網(wǎng)ISO 協(xié)議通訊，WinCC Server 與WinCC Client 之間采用TCP/IP 協(xié)議通訊。PLC 室與兩個(gè)操作室之間通過(guò)光纜連接。PLC 控制器與PLC 控制器、傳動(dòng)裝置、R I/O 站通過(guò)PROFIBUS DP 現場(chǎng)總線(xiàn)連接。故通訊網(wǎng)絡(luò )的可靠性決定了整個(gè)監控系統可靠運行
　　
　　4.3 軟件配置
　　自動(dòng)化控制系統軟件采用西門(mén)子公司的PCS7 V5.2 軟件包，PLC 控制器采用STEP 7 V5.2，HMI 監控系統采用WinCC V5.1 版本。HMI 服務(wù)器和操作站都是采用WINDOWS 2000 操作系統,具有開(kāi)放的編程環(huán)境。WinCC V5.1中Sybase SQL Anywhere 數據庫運行于服務(wù)器上，存儲在實(shí)時(shí)數據庫中的數據，可以通過(guò)多臺HMI Client 實(shí)現數據實(shí)時(shí)交換。作為Client/Server 結構，HMI 上監控的數據全部通過(guò)服務(wù)器提交查詢(xún)、修改等指令，通過(guò)光纖以太網(wǎng)再傳送至PLC，完成對現場(chǎng)設備的在線(xiàn)監控與操作。
　　 WinCC 作為 HMI 軟件系統，它將工廠(chǎng)控制軟件真正集成進(jìn)自動(dòng)化過(guò)程中；用戶(hù)友好組件允許新的或已存在的應用程序的無(wú)錯誤集成；一個(gè)過(guò)程可視化應用程序能夠使用戶(hù)方便地觀(guān)察自動(dòng)控制過(guò)程的全部特征。
　　 WinCC 將WINDOWS應用程序的體系結構和便于使用的圖形設計程序結合起來(lái)。WinCC 包括用于解決過(guò)程監控和控制任務(wù)的所有元素：
　　
　　WinCC 項目工程環(huán)境：
　　圖形―設計工廠(chǎng)現場(chǎng)；
　　歸檔―將帶時(shí)間標識的數據/事件存儲到SQL 數據庫；
　　報表編輯器―為要求的數據產(chǎn)生報表；
　　數據管理器―定義并采集現場(chǎng)數據。
　　
　　WinCC 運行系統：
　　允許在工廠(chǎng)現場(chǎng)或控制室的操作員與機械應用相互作用。
　　
　　HMI 的編程工具WinCC 具有可擴充性、開(kāi)放性：
　　基于客戶(hù)機/服務(wù)器模式；
　　從簡(jiǎn)單到復雜的任務(wù)擴充；
　　集成ODBC/SQL數據庫；
　　強大的標準接口（如OPC、OLE、ActiveX）；
　　通用的腳本語(yǔ)言ANSI C；
　　針對所有主要PLC 廠(chǎng)商的通訊接口。
　　
　　4.4 WinCC實(shí)現的主要功能
　　
　　(1) 監控系統操作員管理功能
　　通過(guò)上位機系統可對車(chē)間管理人員的操作權限進(jìn)行管理，即在每天開(kāi)機前上位機可對現場(chǎng)操作站的操作權限進(jìn)行分配。
　　
　　
　　

　　
　　
　　
　　圖4 監控系統操作員
　　
　　(2) 工藝參數的管理功能
　　由于不同等級的煙絲對于熱端的工藝參數有著(zhù)不同的要求，所以通過(guò)上位機可對不同煙絲所對應的一組工藝參數進(jìn)行處理，如圖5所示。
　　
　　

　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　圖5 對工藝參數進(jìn)行處理
　　
　　(3) 統計功能
　　通過(guò)對監控軟件的腳本進(jìn)行編程，可對上位機所采集數據進(jìn)行統計運算，計算出成品煙絲合格率，如圖6所示。
　　
　　
　　
　　

　　
　　
　　圖6 對上位機所采集數據進(jìn)行統計運算
　　
　　(4) 監控功能
　　位于冷熱端的工控機可對冷熱端、燃燒爐的工作狀態(tài)進(jìn)行監控，并可實(shí)現對設備的遠程操作及工藝參數的修改；
　　位于浸漬器上蓋門(mén)及壓縮機組的觸摸屏可使操作人員對浸漬器及壓縮機組進(jìn)行相應的本地操作，并在觸摸屏上對浸漬器的19步步序及壓縮機工作狀態(tài)進(jìn)行指示；
　　上位機則可對膨脹段設備進(jìn)行監控，但三臺上位機有著(zhù)不同授權，每一臺上位機只能對具有授權的設備進(jìn)行監控；
　　可對水分、溫度及流量等信號進(jìn)行趨勢圖顯示及打印。如圖7所示。
　　
　　(5) 報警功能
　　上位機均有報警功能，并可對報警進(jìn)行應答及復位，而且還可顯示出報警點(diǎn)位置，并通過(guò)不同顏色來(lái)區分哪些報警以做了復位，哪些報警只是做了應答。如圖8所示。
　　
　　
　　
　　

　　
　　
　　圖7 監控
　　
　　
　　
　　

　　
　　
　　
　　
　　
　　圖8 報警
　　
　　
　　4.5 WinCC上位監控作環(huán)境
　　溫度低于30℃，相對濕度50%-60%。
　　室內設施：
　　地面采用防靜電地板，并可在地板夾層內走線(xiàn)；
　　隔離、防塵；
　　視線(xiàn)良好，能觀(guān)察車(chē)間全貌。
　　提供與生產(chǎn)線(xiàn)獨立的220VAC電源，容量10kVA。
　　提供獨立接地點(diǎn)，接地電阻小于等于1Ω。
　　
　　5 結語(yǔ)
　　
　　綜上所述，宜昌金絲CO2膨脹煙絲線(xiàn)的WinCC 監控系統在網(wǎng)絡(luò )硬件和軟件控制思想方面都有一定的先進(jìn)性，對其它CO2線(xiàn)都有值得借鑒和學(xué)習地方。通過(guò)對西門(mén)子自動(dòng)化系統的集成降低了整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)操作故障率與操作工地勞動(dòng)強度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。由于該機組自動(dòng)化水平較高，使得整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)只有6個(gè)操作工負責操作和生產(chǎn)。目前該系統已調試完成，運行穩定。

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