浅谈S5 PLC系统上位监控的WinCC V6改造

 

　　一、项目简介

　　1. 本项目位于天津市西青区，华能天津杨柳青热电厂。此电厂现拥有两台套200MW发电机组及两台煤粉锅炉，是一家大型火力发电厂。

　　2. 项目的简要工艺：在火力发电行业中，煤经锅炉燃烧后加热汽包中的水产生蒸汽，推动汽机旋转带动发电机发电。锅炉出口的烟中含有大量粉尘颗粒，按照环保要求必须经过除尘后才能排入大气中。本电厂现在采用高压静电除尘器，利用静电吸尘然后通过震打、收集手段将灰收集到灰斗中，再经气力输灰装置输送到灰库中，供水泥行业等使用。气力输灰属于锅炉辅机部分，通常使用PLC实现其控制功能。

　　3. 项目当中使用的西门子自动化产品：一套S5-115U、两套S5-155U作为控制装置，控制了两台炉的全部气力输灰装置，包括气动阀门、压力变送器、温度传感器等过程控制对象。新进行的改造包括WinCC监控软件， PROFIBUS总线板卡CP5431、 CP5613A2， Siemens的SimaticNet2006。

　　二、控制系统构成

　　1. 整个项目中的硬件配置、系统结构；各组成部分选择的依据。与S5PLC的通讯方式有许多种，基于Profibus的FDL、FMS等，或者基于Ethernet上都有成熟的通讯方案，我们选用的是基于Profibus的FMS方式。为了实现FMS通讯，3套AS站侧选用3块CP5431卡件分别插到S5-115U/155U的可用扩展插槽上，建立了AS站侧的Profibus接口；3台上位机监测电脑上各安装了1块CP5613A2通讯卡，从而为上位机提供了Profibus接口。使用专用的Profibus电缆及总线连接器将3套PLC与3台上位机连接到同一个Profibus网络上，建立起通讯总线的物理连接。

　　2. 选用Profibus网络与选用Ethernet网络相比较，主要优点是实现成本较低。在网络规模不大、通讯负荷较轻时Profibus完够胜任。

　　三、控制系统完成的功能

　　1. 本中，原有控制方式是传统的操作屏模式，在操作间设有一5000＊1200的按钮操作屏，屏上刻画出了除灰过程的设备及工艺流程图，并安装了大量的开关和按钮，当前工艺过程状态通过操作屏上的指示灯进行显示，设备、功能组的启停全部通过开关和按钮控制。

    为了提高控制的自动化程度，降低设备检修强度，同时为了满足控制室的搬迁要求，决定进行操作模式的改造升级，在维持原有操作屏操作的基础上，增设3台上位机，使用WinCC实现一套新的控制平台。选用WinCC是因为其灵活快速的画面组态、报警组态功能，完善的历史数据归档、曲线、报表功能，丰富的图库、脚本函数库资源。WinCC V6版本使用了SQL Server2000数据库，开放的接口，广泛的使用面更为WinCC增添了新的亮点。WinCC对OPC技术的支持与应用，使用户获得了自由扩展的接口，WinCC即可以作为标准的OPC Client使用，同时又是标准的OPC DA/HDA/A&E Server。经以上各技术点的应用，我们成功实现了对除灰系统的WinCC监控改造。

　　2. 项目中的难点：在项目实施过程中，遇到的困难是通讯响应速度问题。原有控制方式中，设备的状态显示借助指示灯的状态来实现，指示灯有两种闪烁频率，1Hz和0.5Hz。为了不改变程序中的逻辑处理部分，我们力图在WinCC画面上实现与操作屏上指示灯的同步闪烁，这就要求WinCC上的数据刷新周期要快于灯的闪烁周期。另外，在组态CP5431的COM5431中的数据排列顺序也要作相应考虑，力求使与显示有关的所有数据能在一个发送包中传递完毕。经过对以上几点的着重处理，终获得了令人满意的同步显示效果。

　　3. 附加生产工艺当中的工艺照片