谢胜军

摘 要：本文介绍了西门子系统的硬件组态，软件编程;利用Profibus实现S7底层与工控组态软件WinCC的通讯，对SBS后处理系统进行过程控制。

关键词：PLC组态;S7-400;WinCC;工艺控制

我事业部后处理装置控制系统采用西门子 S7-400系列PLC。本控制系统设计采用近几年发展和改进的新技术，新设备和新系统。具有开放系统的基本结构，扩展方便，系统设计可在线增加节点，并具备热插拔功能。

西门子S7-400是具有中高性能的PLC，适用于对可靠性要求极高的大型复杂的控制系统。西门子公司S7-400可编程控制器采用模块化无风扇设计，在一块机架底板上可安装电源、CPU、各种信号模板、通信处理器等模块。CPU集成有标准化MPI和DP通信接口，它既是编程接口，又是数据通信接口。使用S7协议，通过通信接口和通信模块，PLC之间、PLC与上位机之间都可以周期性地自动交换I/O模块的数据，从而组成自动化系统，构成MPI网络。S7-400通过I/O采集相关数据和发出控制信号，I/O通过PROFIBUS现场总线与CPU单元通信和软件组态。该总线为多主多从结构，可方便构成集中式、集散式和分布式控制系统，性能可靠，硬件组成简单，抗干扰能力强。

706后处理处理SBS能力为5万t/a。整个装置不间断运行，所需控制系统稳定可靠，自动化要求程度高，是整个SBS生产过程中关键的一环。我们采用412-3CPU及各种IO模块，可以满足后处理现场复杂控制的生产需要。下面介绍一下西门子公司STEP7软件的应用。

1 S7-400硬件组态

使用S7-400要进行硬件组态。此时计算机作为PLC的编程装置，打开S7-400编程软件包STEP 7，首先对计算机的一些参数进行设置，如通信端口的设置，MPI地址设定，选择数据传输速率等。接着开始对S7-400硬件组态，即对S7-400的机架号、电源、CPU、分布式I/O模块等按其实际配置和物理地址进行组态，其中，分布式I/O模块的地址一般根据模块旁的拨盘开关来设定，即它的物理地址可以根据需要人为地进行修改，最后将组态程序表下载到PLC并确认。本系统硬件组态如下（图1）：

本系统硬件采用CPU同步冗余结构。任一CPU出现故障状态，另一CPU即可同步运行。保障了整个装置的安全运行。整个系统占用3个卡笼，每个卡笼下可挂10个I/O模块。共有AI模块6块，用于现场压力液位等模拟量输入。AO模块4块，用于现场调节阀的控制。RTD模块10块，用于现场温度输入。DO模块3块，DI模块7块，用于开关阀门和电机的控制和显色。每个卡笼都通过一个接口模块IM15连接，接受CPU的指令或向上傳达现场的信息。多模块的应用，充分的满足了现场工艺控制的需要。

2 S7-400软件编程

S7-400软件组态使用STEP 7软件，可以在一个项目下生成S7程序。可编程逻辑控制器（PLC）用S7程序监视和控制机器设备。在S7程序中通过地址寻址I/O模板。在西门子的软件包STEP7中，可用梯形图、语句表或电气图进行编程，若选择“线性程序设计”方法，则把所有程序放在组织块OB1中即可，OB1是PLC操作系统与用户程序间的接口，PLC周期性地调用此模块。若选择“结构式程序设计”方法，则通过组织块OB1 调用其他块如功能块FB、数据块DB等。

本系统编程主要采用梯形图编制。由于现场相同功能块应用较多，我们先用梯形图编制一个功能模块，然后相同功能的就调用此模块就行。这样就大大节省了编程时间，也增强了程序的可读性和可靠性。现已C7752输送风机电机控制为例（图2）。

注释：#START为现场操作柱启动信号;#STOP现场操作柱停止信号;#EMERGENCY_STOP为紧急停车信号;#INTERLOCK_STOP为联锁停车信号;#OUTPUT_MCC为系统输出控制信号;STATUS为电机运行信号。整个程序编制成FC100功能模块，以后每个电机调用此模块即可。

C7752输送风机（图3）。

3 S7-400与工控组态软件WinCC之间的通信

工控组态软件WinCC是一个集成的人机界面（HMI）系统和监控管理系统，被用来在生产和过程自动化中进行图形显示和完成控制任务。其特性之一是全面开放，可以与各种自动化设备及控制软件集成。用户在其界面下进行组态、编程和数据管理，可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。

启动WinCC：建立一个新的WinCC 项目，然后在标签管理中选择添加PLC驱动程序，通信驱动程序安装以后，在出现的几个通道中选择Profibus，在其中的“Profibus： DP master system”下连接各分布式I/O，并且要设置节点名、节点地址等参数，节点地址必须与PLC中设置的相同。此时，便建立了WinCC与PLC之间的通信连接。

整个控制系统的研发，为操作人员提供了良好的人机界面，现场设备的状态一目了然。大大地提高了生产效率，减轻了工人劳动强度。本套程序采用了连续控制，顺序控制，和安全联锁控制方案。实时显示各工艺数据，参数超标报警。让操作人员能做出及时反应。对两主机等重要设备实现多项安全联锁控制。保障整个装置的安全开车。本装置开车一年余来，运行平稳，操作便捷，碰到紧急情况能够实现安全联锁停车，已达到预想控制效果。