摘要： 本文介紹了西門子MPI網(wǎng)絡(luò)和Profibus-DP 網(wǎng)絡(luò)連接智能從站和ET200M分站的原理和方法，并對(duì)如何實(shí)現(xiàn)分散液壓站的集中監(jiān)控做了闡述。

      一、 引言
      近年來，隨著濟(jì)鋼的不斷發(fā)展，中板廠的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，新液壓軋制技術(shù)在軋線上得到不斷的應(yīng)用。同時(shí)面臨的幾個(gè)問題：1.是液壓站設(shè)備激增且分散；2.是泵房看泵人員少、勞動(dòng)強(qiáng)度大；3.是設(shè)備分散，故障點(diǎn)多，不便于集中監(jiān)控。為此，通過技術(shù)革新和改造將各個(gè)液壓站現(xiàn)場(chǎng)通過西門子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)整合到一個(gè)監(jiān)控室。設(shè)計(jì)過程中吸取以前同類型改造的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并借鑒其他單位成功應(yīng)用案例，將軋機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為控制統(tǒng)一但執(zhí)行分散的系統(tǒng)，即采用西門子Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在同一個(gè)系統(tǒng)中把各I/O信號(hào)直接進(jìn)入就近的ET200分站系統(tǒng)。在不同的系統(tǒng)中采用了兩種網(wǎng)絡(luò)通訊，即Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)MS通訊和MPI網(wǎng)絡(luò)全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊。同時(shí)上位機(jī)通過SIMATIC NET網(wǎng)卡連接到MPI網(wǎng)絡(luò)上，各個(gè)泵站的運(yùn)行狀態(tài)，通過MPI網(wǎng)傳到上位機(jī)并通過監(jiān)控畫面顯示出來。上位機(jī)監(jiān)控使值班人員能在一個(gè)值班室掌握所有泵站運(yùn)行情況。

      二、控制系統(tǒng)構(gòu)成
　　1．液壓站控制系統(tǒng)MPI網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />      西門子S7-300PLC集成了MPI通訊協(xié)議，可以通過MPI接口組成MPI網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊，在PLC之間進(jìn)行少量數(shù)據(jù)交換。通過MPI網(wǎng)絡(luò)的全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊不需要額外的硬件和軟件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。對(duì)于只是交換少量數(shù)據(jù)的PLC通訊來說，MPI通訊方式MPI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架了整個(gè)液壓站集中監(jiān)控的中心網(wǎng)絡(luò)，通過MPI網(wǎng)絡(luò)液壓站可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、操作、不同PLC之間的通訊和控制信息的傳輸。液壓站集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)MPI網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦聢D1。

　　                             
　　                圖1液壓站集中監(jiān)控系統(tǒng)MPI網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

      西門子MPI全局?jǐn)?shù)據(jù)包通訊組態(tài)如下圖2所示。

　                     　
                   圖2 MPI網(wǎng)絡(luò)全局?jǐn)?shù)據(jù)包通訊組態(tài)

      2．1 西門子集散控制網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />      西門子PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)是高速低成本，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I／O的通信。該總線實(shí)現(xiàn)了數(shù)字和模擬輸入輸出模塊，智能信號(hào)裝置和過程調(diào)節(jié)裝置與可編程控制器與PC之間的數(shù)據(jù)傳輸，把輸入輸出通道分散到現(xiàn)場(chǎng)需要的設(shè)備附近，從而整合整個(gè)系統(tǒng)的工程費(fèi)用和維護(hù)成本減少到最低。PROFIBUS –DP用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。PROFIBUS-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)。在同一總線上最多可連接126個(gè)站點(diǎn)。系統(tǒng)配置的描述包括：站數(shù)、站地址、輸入／輸出地址、輸入／輸出數(shù)據(jù)格式、診斷信息格式及所使用的總線參數(shù)。DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶有數(shù)據(jù)傳送。各DP從站的動(dòng)態(tài)激活和可激活。通過部線對(duì)DP主站（DPM1）進(jìn)行配置，每DP從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最大為246字節(jié)。此液壓站集中監(jiān)控PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淙鐖D3所示：

                        
　　                       圖3液壓站集中監(jiān)控PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?/p>

      2.2  通過PROFIBUS-DP實(shí)現(xiàn)智能CPU之間的MS（主從）通訊。
      中板廠軋機(jī)液壓站分為兩個(gè)部分精軋機(jī)液壓站和粗軋機(jī)液壓站。兩個(gè)液壓站距離比較遠(yuǎn)，兩個(gè)液壓站之間也要有通訊和聯(lián)系，對(duì)此通過PROFIBUS-DP來實(shí)現(xiàn)。圖4給出了兩個(gè)智能CPU之間的硬件組態(tài)。

　                        　　                
圖4. PROFIBUS-DP智能從站MS通訊硬件組態(tài)

      3. WinCC監(jiān)控站
      WinCC是一個(gè)集成的人機(jī)界面系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)，它包括圖形設(shè)計(jì)器、報(bào)警記錄、標(biāo)記記錄、報(bào)告設(shè)計(jì)器、全局腳本、控制中心、用戶管理等功能。用于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況，顯示個(gè)主要運(yùn)行參數(shù)，并提供系統(tǒng)報(bào)警和故障顯示。操作和監(jiān)控畫面見下圖5.

圖5操作和監(jiān)控畫面

      4.軟件設(shè)計(jì)

      4.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成
      液壓控制系統(tǒng)采用西門子STEP7編程軟件進(jìn)行系統(tǒng)硬件組態(tài)和程序編制。硬件主站為CPU315-2DP，系統(tǒng)硬件組態(tài)如下圖6：

                       
　　                    圖6系統(tǒng)硬件組態(tài)
　　

      硬件說明：
      UR主站分布在主控制室，完成各個(gè)系統(tǒng)主泵電機(jī)、循環(huán)泵電機(jī)、加油泵電機(jī)、電加熱器的主回路控制和控制室的各種運(yùn)行及報(bào)警顯示。
      3#站為干油控制系統(tǒng)，安裝軋機(jī)東北側(cè)，完成干油潤(rùn)滑系統(tǒng)溫度，壓力，干油箱液位及各I/O數(shù)據(jù)采集與顯示。
      4#站為接軸控制操作箱，安裝軋機(jī)中部接軸東側(cè)，用于控制操作和完成軋機(jī)中部接軸平衡控制和換輥系統(tǒng)的夾緊與抬升，并負(fù)責(zé)采集換輥系統(tǒng)、壓下抬升系統(tǒng)的限位信號(hào)。

      5#站為壓下稀油控制箱，安裝在稀油系統(tǒng)旁，用于稀油站的液位，壓力，溫度等模擬量數(shù)據(jù)采集以及稀油站的現(xiàn)場(chǎng)控制及I/O數(shù)據(jù)采集。
      6#、7#站為液壓系統(tǒng)操作臺(tái)，安裝于值班室，用于完成整個(gè)控制系統(tǒng)的控制及狀態(tài)顯示；同時(shí)用于采集平衡液壓系統(tǒng)的液位，溫度，壓力及I/O信號(hào)采集，控制軋機(jī)上支撐輥和上工作輥的平衡。
      8#站為傳動(dòng)系統(tǒng)控制箱，安裝于液壓傳動(dòng)站旁，負(fù)責(zé)傳動(dòng)站的現(xiàn)場(chǎng)控制和傳動(dòng)系統(tǒng)的液位，溫度，壓力及I/O信號(hào)采集，并控制軋機(jī)的導(dǎo)衛(wèi)板，推床系統(tǒng)和換輥進(jìn)出缸。
      9#為粗軋機(jī)換輥操作臺(tái)，安裝于粗軋機(jī)操作臺(tái)，用于控制軋機(jī)的支撐輥和工作輥的更換、機(jī)前和機(jī)后推床的動(dòng)作，并用于顯示整個(gè)軋機(jī)液壓系統(tǒng)的狀態(tài)。
      10#站為油膜系統(tǒng)控制箱，安裝于軋機(jī)南側(cè)，用于軋機(jī)支撐輥油膜潤(rùn)滑的現(xiàn)場(chǎng)控制和油膜系統(tǒng)的液位，溫度，壓力和I/O數(shù)據(jù)采集，并且負(fù)責(zé)油膜系統(tǒng)軋輥現(xiàn)場(chǎng)的供油流量及供油壓力數(shù)據(jù)和換輥操作的各個(gè)限位信號(hào)采集
      4.2 WINCC軟件組態(tài)
      系統(tǒng)中WinCC監(jiān)控站開發(fā)的人機(jī)界面HMI顯示的內(nèi)容有圖形、數(shù)據(jù)等，還有軟開關(guān)供操作工操作，并將設(shè)備按照處理工藝的功能步驟分在多張畫面內(nèi)，分為系統(tǒng)總圖、平衡系統(tǒng)圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖、干油稀油系統(tǒng)圖、油膜潤(rùn)滑系統(tǒng)圖、閥組系統(tǒng)圖等。WinCC監(jiān)控站接收PLC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還用于顯示相應(yīng)的運(yùn)行過程數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，供操作工監(jiān)控。各個(gè)泵站電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、供油系統(tǒng)的液位、壓力、溫度、電磁閥工作狀態(tài)、限位狀態(tài)等通過DP網(wǎng)傳到上位機(jī)并通過監(jiān)控畫面顯示出來，特別是對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的連鎖設(shè)置了報(bào)警值和跳閘值，將各種操作、報(bào)警及跳閘信息在WinCC系統(tǒng)的報(bào)警記錄中顯示出來，出現(xiàn)報(bào)警的時(shí)候在報(bào)警欄顯示報(bào)警記錄，并通過畫面顏色閃爍提示操作者有故障發(fā)生，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理形成各種報(bào)表，并存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)。下圖7顯示組態(tài)畫面。

　　                    
　　                    圖7 WINCC組態(tài)畫面
　　

      在投用后根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，技術(shù)人員不斷完善WinCC系統(tǒng)的顯示，特別是在設(shè)置了各個(gè)與軋機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行有關(guān)數(shù)據(jù)的的預(yù)報(bào)警值，使操作人員根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力等以適應(yīng)生產(chǎn)的穩(wěn)定高效運(yùn)行，不致打斷生產(chǎn)的節(jié)奏。上位機(jī)監(jiān)控使值班人員能及時(shí)了解泵站運(yùn)行情況，根據(jù)實(shí)際情況操作使得整套液壓系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，降低了事故發(fā)生機(jī)率。

      三、結(jié)束語
      濟(jì)鋼中板廠液壓站整合中很好的應(yīng)用了西門子的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，系統(tǒng)投入使用后，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，實(shí)現(xiàn)了泵站的無人監(jiān)控。大大降低了值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

      濟(jì)南市工業(yè)北路21號(hào)，濟(jì)鋼中板廠動(dòng)力車間 王信堯收 郵編250101