2．系統(tǒng)配置
　　本系統(tǒng)24臺(tái)配煤秤分為兩個(gè)工藝段各為12臺(tái)，每個(gè)工藝段控制單元由1個(gè)S7-315-2DPCPU主站（含1個(gè)本地?cái)U(kuò)展主站）及2個(gè)ET200M從站、12個(gè)CFC-200及6SE70變頻器配帶CBP2從站所組成，兩個(gè)工藝段控制單元經(jīng)光纖工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行互連，兩臺(tái)帶有WinCCV6.0的工控機(jī)組成配煤系統(tǒng)操作員站，其中一臺(tái)兼有工程師站功能。

　　（1）硬件配置組成（2套控制柜）
　　控制系統(tǒng)主要采用西門子SIMATIC系列產(chǎn)品，其硬件主要配置如下：
　　工控機(jī)：ADVANTECH IPC-610、P4/2.8GHz/80Gb/512Mb/CP1613網(wǎng)卡/19’LCD 2套。
　　電源：SITOP電源 24VDC/10A 2個(gè)；PS307 24VDC/5A電源模塊  6套；
    UPS 3KVA在線式  2套。
　　PLC： CPU 315-2DP  2套；
　　SM 321 DI模板  18塊；
　　SM 322 DO模板  8塊；
　　SM 331 AI模板  4塊；
        CP343-1 以太網(wǎng)模板 2塊；
        CP342-5 DP模板 2塊；
        ET200M IM153-1分布式接口模板  4塊。
　?。?）驅(qū)動(dòng)配置組成（8套變頻柜）
    變頻器采用西門子SIMOVERTMASTERDRIVES矢量控制系列產(chǎn)品，其產(chǎn)品配置如下：
    變頻器：SIEMENS 6SE70234EC61 15KW 24臺(tái)（控制圓盤驅(qū)動(dòng)）；
           SIEMENS 6SE70210EA61 4KW   24臺(tái)（控制皮帶驅(qū)動(dòng)）。
    Profibus-DP通訊板：CBP2   48塊。
    變頻操作面板：OP1S   2塊。
    SITOP電源：380V AC/24VDC/10A   8個(gè)。
    驅(qū)動(dòng)裝置：SEW-EURODRIVE 軸裝式電機(jī)/減速機(jī)一體化裝置  48套。
　　（3）網(wǎng)絡(luò)及軟件配置
       OSM光纖交換機(jī)： TP226GK1105-2AE00   2套；
TP62 6GK1105-2AB10   1套。
      軟件: STEP7 V5.3   1套；
            WINCC V6.0+SP3 RT 64K   2套；
                           RC 64K   1套；
            SOFTNET-S7 V6.2    2套。
　　（4）稱重部件配置
　　計(jì)量稱重檢測部件主要采用Yamato系列產(chǎn)品
　　稱重傳感器：UB2-100kg 48個(gè)。
　　測速單元：LE-627 24套。
　　回路調(diào)節(jié)控制單元：CFC-200C 24套。
　　自動(dòng)標(biāo)定驅(qū)動(dòng)單元：ORIENTAL-MOTOR 2RK6GN 24套。

　　3．網(wǎng)絡(luò)通訊
　　為了滿足在設(shè)備層、控制層及信息層的不同要求，西門子具有多種通信網(wǎng)絡(luò)及解決方案供我們選擇，主要有IndustrialEthernet、PROFINET、OPENIE、Profibus、AS-I、EIB、MPI、PtP、MODBUS和3964R等通信方式。

　　根據(jù)本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊要求和特點(diǎn)，在設(shè)備層與控制層之間我們選用了Profibus-DP通訊方式，其優(yōu)點(diǎn)是適合實(shí)時(shí)性要求高、多個(gè)從站設(shè)備位置分散、快速周期性數(shù)據(jù)交換等場合，每套SIMATICS7-315-2DP CPU所集成的DP口作為分布式I/OET200M（2套）和CFC-200回路調(diào)節(jié)控制器（12套）的DP1主站，另一路由擴(kuò)展CP342-5模塊作為DP2主站，連接SIMOVERTMASTERDRIVES矢量變頻器 SIEMENS6SE70+CBP2（24套從站），以上兩路Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)確保了配煤系統(tǒng)的綜合精度、快速數(shù)據(jù)交換、同步響應(yīng)、可靠性、故障診斷和維護(hù)等方面的總體性能要求。

　　控制層與信息層采用TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)通訊，CP343-1以太網(wǎng)模板使S7-300PLC成為工業(yè)以太網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)并通過Siemens OSMTP62光纖交換機(jī)建立起PC站對(duì)控制層的訪問通道，操作站/工程師站配置SiemensCP1613網(wǎng)卡通過專用雙絞線與OSM連接，3臺(tái)OSM交換機(jī)通過光纖連接構(gòu)成一個(gè)100M環(huán)形的主網(wǎng)，工業(yè)以太網(wǎng)適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)的交換和遠(yuǎn)距離傳輸,是目前實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間通訊的理想選擇。

　　OSM具有如下特點(diǎn)：
?通訊可靠，網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò)后可迅速重構(gòu)（<0.3秒）
?通過集成的冗余管理器可以實(shí)現(xiàn)快速介質(zhì)冗余
?通過100Mbit/s的高速率和負(fù)載隔離技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的提升
?冗余環(huán)中的通訊速率為百兆，每個(gè)環(huán)上多可使用50個(gè)OSM
?使用多模光纖的兩個(gè)模塊間的大距離是3000m
?簡單的網(wǎng)絡(luò)配置和擴(kuò)展診斷
?24V DC冗余供電

　　4．STEP7及WINCC編程組態(tài)
　　配煤控制系統(tǒng)以SIMATIC Step7 V5.3和WinCCV6.0為軟件開發(fā)平臺(tái)；STEP7編程軟件包主要完成S7-300、ET200M類型配置、物理地址配置、硬件組態(tài)配置、網(wǎng)絡(luò)通信端口配置、OB、FB、FC編程等任務(wù)，WinCCV6.0是SIMATIC全集成自動(dòng)化的重要組成部分，它向用戶提供了極大的應(yīng)用靈活性和系統(tǒng)開方性，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)今的HMI/SCADA軟件。

　　（1）STEP7編程及硬件組態(tài)
　　PLC軟件設(shè)計(jì)中充分利用STEP7的結(jié)構(gòu)化編程方式，根據(jù)不同的需要建立起公共的功能塊，經(jīng)參數(shù)傳遞來反復(fù)進(jìn)行調(diào)用，因而整個(gè)系統(tǒng)程序?qū)哟畏置?，易于理解和修改?br>SIMATIC STEP7 H/WConfig中組態(tài)配置內(nèi)容包括：硬件名稱和類型選擇、模塊安裝次序、模塊I/O地址、文件安裝、DP網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（主從站地址、傳輸速率、操作模式）等。

　　（2）通信編程
　　西門子S7-315-2DP CPU作為DPMaster站訪問各類從站，其通信編程方法有多種，常用的是在OB1中調(diào)用通訊系統(tǒng)功能塊SFC14和SFC15來完成從站上的I/O數(shù)據(jù)的讀寫訪問，本項(xiàng)目中以上主站通信對(duì)應(yīng)的從站類型包含分布式I/OET200M和調(diào)節(jié)控制器CFC-200。

　　CP342-5 作為Profibus-DP主站時(shí)，多可鏈接124個(gè)從站，和每個(gè)從站多可以交換244個(gè)輸入字節(jié)（bbbbb）和244個(gè)輸出字節(jié)（Output），與所有從站總共多交換2160個(gè)輸入字節(jié)和2160個(gè)輸出字節(jié)，但其DP通信編程與S7-300CPU所集成的DP站有所不同，CP342-5為主站其模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)寄存器與從站的I/O數(shù)據(jù)區(qū)的通訊過程是自動(dòng)進(jìn)行的，但必須填寫CP342-5模塊的硬件起始地址參數(shù)，使CPU能尋址到CP342-5位置，這個(gè)起始地址就是16進(jìn)制的CPLADDR參數(shù)，它表示硬件組態(tài)的PZD起始地址，可在OB1程序中調(diào)用功能塊"DP_SEND"FC1和 "DP_RECV"FC2，來完成CPU經(jīng)CP342-5數(shù)據(jù)寄存器對(duì)PKW、PZD的數(shù)據(jù)交換；本例中CP342-5模塊所連接的DP從站為SIEMENS6SE70變頻器 + CBP2總線適配器，MASTERDRIVES/DCmasterCBP2DPV1其PPO（參數(shù)過程數(shù)據(jù)對(duì)象）類型共有以下5種：

　　本例中根據(jù)實(shí)際情況選擇類型PPO4，此類型沒有參數(shù)數(shù)據(jù)PKW，只有6個(gè)字的過程數(shù)據(jù)PZD，過程數(shù)據(jù)主要包含：起、停命令、電流反饋、速度給定及反饋、運(yùn)行和報(bào)警狀態(tài)等設(shè)定值和狀態(tài)值；但隨著今后的發(fā)展趨勢，西門子將會(huì)取消PPO類型，代之以標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文或自由組態(tài)，這樣一來參數(shù)數(shù)據(jù)PKW就可以采用非循環(huán)方式來訪問（DPV1功能），非循環(huán)訪問不需要組態(tài)，用SFC58/59以讀/寫數(shù)據(jù)包的形式讀/寫參數(shù)，而過程數(shù)據(jù)PZD還是采用循環(huán)方式傳送，這樣可大大減輕整個(gè)DP網(wǎng)的通信負(fù)荷。另外在通信編程必須注意以下幾點(diǎn)：

?DP從站 I/O端口映射的I和Q存儲(chǔ)區(qū)起始地址必須從0開始；
?各個(gè)從站I/O端口地址應(yīng)連續(xù)，相互之間不可有空隙；
?功能塊FC1和FC2中的發(fā)送及接收的數(shù)據(jù)字節(jié)應(yīng)全部覆蓋各個(gè)從站的PZD長度；
本項(xiàng)目中MASTERDRIVES 與S7 300 DP通信編程步驟依次為：硬件組態(tài)（插入從站）、選擇數(shù)據(jù)格式（PP0類型）、I/分配、創(chuàng)建DB數(shù)據(jù)塊、調(diào)用功能塊FC1（“SEND”）和FC2（“RECV”）。見下圖功能塊調(diào)用：

　?。?）WINCC應(yīng)用
　　運(yùn)行于Microsoft bbbbbbs XP下的bbbbbbs控制中心─WinCCV6.0為過程自動(dòng)化領(lǐng)域中的，作為基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)重要組成部分，它將人機(jī)界面（HMI）系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)集成為一體，它采用標(biāo)準(zhǔn)微軟S 2000數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)歸擋存儲(chǔ)，并提供了SIMATICMES/ERP的高效連接通道。利用WinCC可根據(jù)配煤煉焦生產(chǎn)工藝要求與控制內(nèi)容，方便地制作配煤工藝流程界面、配方管理界面、各工藝和控制參數(shù)監(jiān)測界面、網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)界面、各設(shè)備順序控制界面、報(bào)警指示和記錄界面、趨勢圖記錄界面等功能模塊的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的各種控制參數(shù)、工藝參數(shù)及生成的數(shù)據(jù)庫均可自動(dòng)存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)查詢，同時(shí)自動(dòng)生成年、月、日?qǐng)?bào)表供打印和預(yù)覽。并啟用WinCC中的VBA腳本語言(bbbbbb)來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫接口的ADO訪問應(yīng)用功能,從而能滿足系統(tǒng)的擴(kuò)展要求。

　　采用SIMATIC Step7+WinCCV6.0組合，可大大地降低系統(tǒng)開發(fā)的成本，縮短項(xiàng)目實(shí)施的周期，它具有應(yīng)用靈活、規(guī)?？缮炜s、使用簡便、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。另外，在本項(xiàng)目中充分利用WinCC和Step7集成環(huán)境下的系統(tǒng)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫技術(shù)，在變量的操作、存取、修改和邏輯塊直接調(diào)用方面都給編程過程帶來了極大的方便，這種面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)特性在今后的功能擴(kuò)充、方案更改、系統(tǒng)優(yōu)化和維護(hù)方面都具有很大的實(shí)用性，同時(shí)提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、靈活性和可擴(kuò)展性，是分布式SCADA系統(tǒng)及工廠基礎(chǔ)自動(dòng)化層次的理想選擇。

　　本例中根據(jù)系統(tǒng)工藝要求，應(yīng)用WinCC所開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)界面，采用樹型結(jié)構(gòu)，具有多種畫面調(diào)用手段，以方便操作者使用，我們設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)主要的功能畫面：

　故障報(bào)警界面─對(duì)于自動(dòng)配煤中的一些重要的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警和自動(dòng)生成故障記錄表，并根據(jù)設(shè)備的故障性質(zhì)，系統(tǒng)自動(dòng)診斷并采取相應(yīng)的處理，故障診斷報(bào)警內(nèi)容包含：稱重傳感器故障、測速單元故障、負(fù)荷率過載、速度上下限、流量上下限、缺料、皮帶斷裂/跑偏、網(wǎng)絡(luò)故障、偏差超限、電機(jī)過流/缺相/欠壓/過壓/短路等信息。

　　趨勢與統(tǒng)計(jì)界面─實(shí)時(shí)顯示主要變量的變化趨勢并形成歷史記錄，供今后可以查找過去的過程數(shù)據(jù)記錄，通過對(duì)各臺(tái)給料機(jī)的歷史趨勢數(shù)據(jù)比較，進(jìn)而可以為配比統(tǒng)計(jì)分析提供依據(jù)，從而進(jìn)一步預(yù)測和提高焦炭的質(zhì)量。

　　流程監(jiān)控與操作界面─實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中各設(shè)備的順序邏輯控制和系統(tǒng)協(xié)同操作運(yùn)行，根據(jù)系統(tǒng)工藝流程的需求來確定運(yùn)行方式、選擇流程控制模式和相應(yīng)配方。系統(tǒng)操作根據(jù)控制方式可分為手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)，根據(jù)操作地點(diǎn)可分為現(xiàn)場就地操作、控制室操作、上位HMI集中操作，從而覆蓋整個(gè)焦化配煤的工藝要求。
其它如系統(tǒng)調(diào)試工具、網(wǎng)絡(luò)通信管理等界面主要為系統(tǒng)診斷、調(diào)試、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析、網(wǎng)絡(luò)SNMP管理時(shí)所使用，限于篇幅就不再詳述了。

　　5．變頻器驅(qū)動(dòng)的選型及參數(shù)設(shè)置
　　基于綜合因素的考慮，本次配煤皮帶/圓盤給料機(jī)驅(qū)動(dòng)單元選用SIMOVERTMASTERDRIVES全數(shù)字多功能技術(shù)的電壓源型變頻器SIEMENS6SE70，該裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、功率因數(shù)高、輸出紋波小、32位CPU全數(shù)字控制、故障自診斷處理、電機(jī)參數(shù)自動(dòng)辨識(shí)、組態(tài)功能豐富等特點(diǎn)，功率單元采用IGBT組件，具有良好的驅(qū)動(dòng)性能，它采用先進(jìn)的轉(zhuǎn)子磁場矢量控制策略，可以達(dá)到同直流傳動(dòng)系統(tǒng)相媲美的動(dòng)、靜態(tài)性能?？蓪?shí)現(xiàn)在低速狀態(tài)下的平滑運(yùn)行和高力矩輸出、高精度的速度、力矩控制，以滿足焦化配煤工業(yè)的惡劣現(xiàn)場環(huán)境要求。它同時(shí)具有強(qiáng)大的通訊功能，其驅(qū)動(dòng)通訊可以分為四種協(xié)議：Profibus-DP、USS、CAN、SIMObbbb。本例中是選擇CBP2通訊板來實(shí)現(xiàn)Profibus-DP開放式的現(xiàn)場總線的通訊控制。

　　MASTERDRIVES6SE70變頻器部分參數(shù)設(shè)置如下：

參數(shù)

設(shè)定值

說明

P100

3

控制方式

P101

380V

電機(jī)額定電壓

P102

6.5/28A         

電機(jī)額定電流

P105

4/15KW       

電機(jī)額定功率

P107

50HZ       

電機(jī)額定頻率

P108

1400        

電機(jī)額定轉(zhuǎn)速

P109

4

電機(jī)極數(shù)

P130

10

無編碼器連接方式

P330

0

恒轉(zhuǎn)矩特性

P712

4

PPO 4

P722

500

通信超時(shí)

P918

5～28     

Profibus-DP總線通訊站號(hào)

上述參數(shù)設(shè)定方法有以下幾種途徑：
?裝置自帶的參數(shù)設(shè)定器（PMU）
?操作面板（OP1S）
?計(jì)算機(jī)（帶SIMOVIS軟件）
?SIMATIC自動(dòng)化單元（帶CBP2）
MASTERDRIVES 6SE70變頻器接線圖如下所示：