摘要：對大型電廠氣力輸灰系統的老控制系統S5-155U/115U進行上位操作的改造，加裝三臺控制電腦，使用Siemens優秀的工業監控軟件 WinCC V6擴展原有的傳統大屏幕按鈕/指示燈操作。運用了OPC通訊技術、采用CP5431通訊卡/ CP5613A2提供Profibus接口，借助第三方OPC Server軟件訪問OMRON的PLC產品。
關鍵詞：OPC、Profibus、FMS。
This paper introduces that ….Using the WinCC, Profibus, OPC technology in a project to realize the control tasks.
Key Words: OPC、Profibus、FMS
一、項目簡介
1. 本項目位于天津市西青區，華能天津楊柳青熱電廠。此電廠現擁有兩臺套200MW發電機組及兩臺煤粉鍋爐，是一家大型火力發電廠。
2. 項目的簡要工藝：在火力發電行業中，煤經鍋爐燃燒后加熱汽包中的水產生蒸汽，推動汽機旋轉帶動發電機發電。鍋爐出口的煙中含有大量粉塵顆粒，按照環保要求必須經過除塵后才能排入大氣中。本電廠現在采用高壓靜電除塵器，利用靜電吸塵然后通過震打、收集手段將灰收集到灰斗中，再經氣力輸灰裝置輸送到灰庫中，供水泥行業等使用。氣力輸灰屬于鍋爐輔機部分，通常使用PLC實現其控制功能。
3. 項目當中使用的西門子自動化產品：一套S5-115U、兩套S5-155U作為控制裝置，控制了兩臺爐的全部氣力輸灰裝置，包括氣動閥門、壓力變送器、溫度傳感器等過程控制對象。新進行的改造包括WinCC監控軟件， PROFIBUS總線板卡CP5431、 CP5613A2， Siemens的SimaticNet2006。
二、控制系統構成
1. 整個項目中的硬件配置、系統結構；各組成部分選擇的依據。與S5PLC的通訊方式有許多種，基于Profibus的FDL、FMS等，或者基于Ethernet上都有成熟的通訊方案，我們選用的是基于Profibus的FMS方式。為了實現FMS通訊，3套AS站側選用3塊CP5431卡件分別插到S5-115U/155U的可用擴展插槽上，建立了AS站側的Profibus接口；3臺上位機監測電腦上各安裝了1塊CP5613A2通訊卡，從而為上位機提供了Profibus接口。使用專用的Profibus電纜及總線連接器將3套PLC與3臺上位機連接到同一個Profibus網絡上，建立起通訊總線的物理連接。
2. 選用Profibus網絡與選用Ethernet網絡相比較，主要優點是實現成本較低。在網絡規模不大、通訊負荷較輕時Profibus完全能夠勝任。
三、控制系統完成的功能
1. 本案例中，原有控制方式是傳統的操作屏模式，在操作間設有一5000＊1200的按鈕操作屏，屏上刻畫出了除灰過程的設備及工藝流程圖，并安裝了大量的開關和按鈕，當前工藝過程狀態通過操作屏上的指示燈進行顯示，設備、功能組的啟停全部通過開關和按鈕控制。為了提高控制的自動化程度，降低設備檢修強度，同時為了滿足控制室的搬遷要求，決定進行操作模式的改造升級，在維持原有操作屏操作的基礎上，增設3臺上位機，使用WinCC實現一套新的控制平臺。選用WinCC是因為其靈活快速的畫面組態、報警組態功能，完善的歷史數據歸檔、曲線、報表功能，豐富的圖庫、腳本函數庫資源。WinCC V6版本使用了SQL Server2000數據庫，開放的接口，廣泛的使用面更為WinCC增添了新的亮點。WinCC對OPC技術的支持與應用，使用戶獲得了自由擴展的接口，WinCC即可以作為標準的OPC Client使用，同時又是標準的OPC DA/HDA/A&E Server。作為標準的OPC Client，我們可以用WinCC通過添加OPC Suite來訪問所有支持OPC DA接口的OPC Servers，即可以是象 SimaticNet這樣的Siemens自己的產品，也可以是第三方廠家產品。而作為標準的OPC DA/HDA/A&E Server，我們可以開發自己的OPC Client應用程序實現對WinCC過程數據/歷史數據/報警事件數據的訪問，現在較為流行的工廠SIS/MIS系統軟件多數支持OPC訪問接口，WinCC完全支持他們的訪問。SimaticNet也是一套標準的OPC Server產品，同時它又提供了對Siemens各網絡類型板卡的支持，項目中就是借助CP5613A2板卡 通過SimaticNet中的OPC Server實現與S5系列AS站之間的FMS連接，上位機中FMS連接的建立是在安裝了SimaticNet后生成的PC Station中實現的，借助SimaitcNet的PC Station組態工具，將建立好的FMS連接下裝到PC Station中，要注意的是所建的連接一定要與AS站上的CP5431的設置參數相一致，CP5431的設置工作是在專用軟件COM5431中完成的。AS站加裝CP5431板卡，對程序作相應更改并調試通過后，應能建立上位機與S5 PLC之間的數據通訊，在此調試過程中，SimaticNet提供了一個很好的OPC調試工具————OPC Scout，利用OPC Scout我們可以方便直觀的瀏覽、連接、測試當前能夠連接上的OPC數據源。當然WinCC也不甘落后，在添加了OPC驅動包后，右擊此OPC驅動包并選擇System Parameter，打開的窗口同樣具有OPC掃描、瀏覽功能，利用其完美的瀏覽選擇功能我們能快速、方便的建立我們所需要的數據標簽。此項目中除了采集3套S5 PLC數據外，同時又連接了4套OMRON的小型PLC，我們采用的依然是OPC技術，選購了OMRON的SYSMAC OPC產品，用WinCC與SYSMAC建立OPC通訊，從而實現了對OMRON PLC產品的監控，更體現了WinCC對OPC的支持所帶來的益處。經以上各技術點的應用，我們成功實現了對除灰系統的WinCC監控改造。
2. 項目中的難點：在項目實施過程中，遇到的最大困難是通訊響應速度問題。原有控制方式中，設備的狀態顯示借助指示燈的狀態來實現，指示燈有兩種閃爍頻率，1Hz和0.5Hz。為了不改變程序中的邏輯處理部分，我們力圖在WinCC畫面上實現與操作屏上指示燈的同步閃爍，這就要求WinCC上的數據刷新周期要快于燈的閃爍周期。為了實現這一目的，在WinCC中的畫面元素的刷新周期要一致，全部設為500ms周期；關鍵的設置在于CP5431的發送周期上，若將SendAll/ReceiveAll的調用安排在OB1中是不合理的，因為此項目的程序量較大，導致OB1的完全執行周期較長且不穩定，對于S5-155U/948CPU，我們選擇了較快的定周期中斷OB11。另外，在組態CP5431的COM5431中的數據排列順序也要作相應考慮，力求使與顯示有關的所有數據能在一個發送包中傳遞完畢。經過對以上幾點的著重處理，最終獲得了令人滿意的同步顯示效果。
3. 附加生產工藝當中的工藝照片。
四、項目運行
到目前為止，項目已經投入運行近一年了，系統運行很穩定，用戶反應良好。
五、應用體會
通過這一項目，切身體會了WinCC的OPC接口的方便性與開放性。SimaticNet體系邏輯結構清晰，接口全面使用方便，其附帶的調試工具非常實用。