论文部分内容阅读
【摘 要】目前，大多关于西门子PLC的应用都是与集中控制系统进行联合使用，主要使用通信技术将分散的PLC系统连接在一起，通过集中控制系统对其进行监控，该方法能有效提高生产自动化及管理效率。本文对西门子PLC系统在生产氧化铝过程中的应用。在集中控制系统中应用PLC不仅能节省人力资源投入，还能有效提升系统的运行效率，同时达到生产目标，实现生产的科技化发展目的。
【关键词】西门子PLC;集中控制系统;应用
随着科学技术的快速发展，工厂对产品生产的精细化程度提出了更高的要求，再加上政府要求加强对节能减排工作的开展，于是大部分工厂开始将西门子PLC系统应用于生产管理中，但是基本上所有工厂都是对其进行分散管理。但是如果工厂的人员流动较为频繁，就会为工厂的生产带来消极的影响，阻碍工厂生产目标的实现，同时也会影响到生产的安全问题。因此，想要解决上述问题就需要转变传统的控制模式，在现有控制技术的基础之上集中控制生产设备及工作人员，实际上就是将PLC系统进行集中式的管理，以统一协调工厂生产。
1 网络结构
在集中控制系统的网络中，每台PLC系统都要配备操作员站进行网络通信，一般是3～4个操作员站，但是中央控制站中需要对多个PLC系统进行网络通信。集中控制系统中需要对多个PLC系统进行集中控制，同时还会受到PLC的通信影响，因此本文的集中控制系统由多个相互独立的通信结构组成。在对控制系统进行整合的过程中，必须让原有的控制系统具有TCP /IP通信功能。原有的控制室操作员配置情况保持不变，使用光纤技术将PLC系统连接到控制室，确保网络通信的安全可靠。将所有控制系统、控制室及操作员站的网络地址都设置为相同的网段，重新分配网络地址，确保所有网络地址不存在冲突，使网络通信流畅。
2 集中控制系统硬件设施
2.1 S7-400系列通信
应用S7-400通信设备时没有限制监控连接的数目，选择CP443-1作为通信模块，通过在该通信模块上选取TCP /IP网络技术，同时正确设置好该模块的子网掩码和网络地址，就能进行通信传输。所以，S7-400的控制系统中对通信参数进行设置好或重新配置硬件设施，十分简单便捷。
2.2 S7-300系列通信
针对该系列的PLC系统需要进行参数修改，选取CP343-1作为通信模块。首先选择并打开操作系统，同时打开编辑器，对控制系统的CPU参数进行更改，包括S7、OP、PG等参数，默认数值为1。之所以更改参数主要是为了确保监控系统的顺利运行，保障通信传输的安全性。其中，OP是指触摸屏，在电脑及PG台式机中，如果有一个在线监控PLC就会连接其占用的PG。在PLC系统连接中以及HMI应用程序中都会使用到S7协议，并占用其连接。包括很多触摸屏以及OPC Server也都会占用S7连接。但是S7-300系列中的S7、PG及OP数量是固定的。在313C、314、315系列中，数量一般为8个、12个、16个。此外，设置了1-2台操作站，默认数值的情况下不会对通信效果产生影响，但是如果OP、PG的数量增加必须对参数进行更改，将其数值分别设置为4和2，并控制系统进行编译。值得注意的是，要求CP343-1的通信模块使用TCP/IP技术。因为原先的控制系统的通信模块存在差别，有应用IP地址的，也有应用MAC地址的，但是在配置PC/PG时只能选取其中一種，因此该通信模块的设置应该一致。对子网掩码和IP地址进行配置之后保存编译，并下载该配置。
2.3 S7-200
在生产中一般有堕胎S7-200系列的控制系统，选择CP243-1作为通信模块，主要通过操作员站应用PPI通信协议进行通信。同时在配置向导中根据相应的步骤将CP243-1作为服务器，对远程连接参数、IP地址及TSAP进行配置，应用客户端程序设置PLC系统的IP地址，并对连接参数和TSAP参数进行设置，但是客户端和服务器之间的参数配置应相反。在集中控制中使用以太网连接一台操作员站，就能开始通信，前提是屏蔽了防火墙并配置好DCOM，通过在操作系统中应用输入相同的账号和密码就能完成防火墙设置。
3 集中控制系统软件设施
3.1 基础设置
WinCC是一款具有实时监控功能的软件，可以对监控内容进行报警和趋势预测，还可以查看历史操作记录。在集中控制系统中必须将所有IP地址设置在相同的网段中。对集中控制室进行配置应首先打开控制面板中的PC Interface，选择TCP/IP接口。在通信环境中，如果需要增加变量进行连接，可以选择OPC.chn，将这些程序安装好后，在对参数进行设置，然后在TCP/IP管理中新建连接，同时还要在PLC系统中建立连接后才能开始使用。
3.2 结构设置
应用结构变量可以实现变量的批量设置，这样不用进行手动增加，从而节约系统时间。但是在系统控制模块中，必须按照相应的规则来运用结构变量。因此，要控制系统中窗口的数量，如果窗口数量太多就会使得变量的连接增多，提高系统的工作量，从而使得运行效率降低。在构建结构变量的时候，要结合实际情况来建立变量。在设置参数地址的时候应选择模块中的DBI并将其设置为双字节参数。完成之后，设备变量就会自动与IP地址相对应，并且与DBI的设备地址保持一致。
3.3 图形编辑组态
由于集中控制系统是由多个离散的PLC系统相互连接构成，因此形成的图形窗口数量较多，变量之间存在的连接也较多，在操作系统过程中窗口转换十分麻烦，并且通信传输画面的更新时间也较长，增加工作人员的工作量。因此，必须选择主机配置较高的机器，同时简化设置相应的设备配置。另外，还可以将结构变量应用于图形编辑中，以使窗口管理更加便捷快速。
进行图形组态设置时，可以建立一个子窗口，进行开关量和颜色选择，并对其的对话框进行设计。进行表达公式设置时主要应用的语言是布尔型。在I/O对话框中的变量可以直接设置为PA。而对于其他的设置，可以根据实地情况进行分析，相应进行实用的设计。在所有子窗口设置完成之后，可以在主程序中建立一个操作按钮，控制这些子窗口。
4 结语
对西门子PLC系统进行集中控制不仅能提高生产额的自动化效率，减少人力劳动，将生产过程中的操作人员减少了三分之一，还能减少生产劳动成本，提高设备使用率。应用集中控制系统可以及时协调生产工序，生产操作人员可以快速增加生产量，并且还有利于生产管理和生产调度的进行，在降低操作难度的同时使得生产管理中的协调性逐渐升高，从而为生产企业带来更多的经济效益。对PCL系统进行集中控制不能符合现代化生产的需求，还达到了生产经营中的科学化、自动化目的。
参考文献：
[1] 薛惠芳，吴洪兵，王忠厚.西门子 PLC 在液力偶合器控制系统中的应用[J].微计算机信息，2006，22（25）：132～134
[2] 田 静，肖 伟.西门子 PLC 在空压机站智能控制系统中的应用[J].工程技术：文摘版：00253.
[3] 田海，崔桂梅，王晓红，et al.西门子PLC控制网络的配置策略与应用[J].电气传动，2010，40（1）：76-80.
作者简介：
秦永昌（1973年6-）男 安阳 中技 高级技师 河南中烟工业有限责任公司安阳卷烟厂 研究方向：西门子PLCzai工厂应用
（作者单位：河南中烟工业有限责任公司安阳卷烟厂）
【关键词】西门子PLC;集中控制系统;应用
随着科学技术的快速发展，工厂对产品生产的精细化程度提出了更高的要求，再加上政府要求加强对节能减排工作的开展，于是大部分工厂开始将西门子PLC系统应用于生产管理中，但是基本上所有工厂都是对其进行分散管理。但是如果工厂的人员流动较为频繁，就会为工厂的生产带来消极的影响，阻碍工厂生产目标的实现，同时也会影响到生产的安全问题。因此，想要解决上述问题就需要转变传统的控制模式，在现有控制技术的基础之上集中控制生产设备及工作人员，实际上就是将PLC系统进行集中式的管理，以统一协调工厂生产。
1 网络结构
在集中控制系统的网络中，每台PLC系统都要配备操作员站进行网络通信，一般是3～4个操作员站，但是中央控制站中需要对多个PLC系统进行网络通信。集中控制系统中需要对多个PLC系统进行集中控制，同时还会受到PLC的通信影响，因此本文的集中控制系统由多个相互独立的通信结构组成。在对控制系统进行整合的过程中，必须让原有的控制系统具有TCP /IP通信功能。原有的控制室操作员配置情况保持不变，使用光纤技术将PLC系统连接到控制室，确保网络通信的安全可靠。将所有控制系统、控制室及操作员站的网络地址都设置为相同的网段，重新分配网络地址，确保所有网络地址不存在冲突，使网络通信流畅。
2 集中控制系统硬件设施
2.1 S7-400系列通信
应用S7-400通信设备时没有限制监控连接的数目，选择CP443-1作为通信模块，通过在该通信模块上选取TCP /IP网络技术，同时正确设置好该模块的子网掩码和网络地址，就能进行通信传输。所以，S7-400的控制系统中对通信参数进行设置好或重新配置硬件设施，十分简单便捷。
2.2 S7-300系列通信
针对该系列的PLC系统需要进行参数修改，选取CP343-1作为通信模块。首先选择并打开操作系统，同时打开编辑器，对控制系统的CPU参数进行更改，包括S7、OP、PG等参数，默认数值为1。之所以更改参数主要是为了确保监控系统的顺利运行，保障通信传输的安全性。其中，OP是指触摸屏，在电脑及PG台式机中，如果有一个在线监控PLC就会连接其占用的PG。在PLC系统连接中以及HMI应用程序中都会使用到S7协议，并占用其连接。包括很多触摸屏以及OPC Server也都会占用S7连接。但是S7-300系列中的S7、PG及OP数量是固定的。在313C、314、315系列中，数量一般为8个、12个、16个。此外，设置了1-2台操作站，默认数值的情况下不会对通信效果产生影响，但是如果OP、PG的数量增加必须对参数进行更改，将其数值分别设置为4和2，并控制系统进行编译。值得注意的是，要求CP343-1的通信模块使用TCP/IP技术。因为原先的控制系统的通信模块存在差别，有应用IP地址的，也有应用MAC地址的，但是在配置PC/PG时只能选取其中一種，因此该通信模块的设置应该一致。对子网掩码和IP地址进行配置之后保存编译，并下载该配置。
2.3 S7-200
在生产中一般有堕胎S7-200系列的控制系统，选择CP243-1作为通信模块，主要通过操作员站应用PPI通信协议进行通信。同时在配置向导中根据相应的步骤将CP243-1作为服务器，对远程连接参数、IP地址及TSAP进行配置，应用客户端程序设置PLC系统的IP地址，并对连接参数和TSAP参数进行设置，但是客户端和服务器之间的参数配置应相反。在集中控制中使用以太网连接一台操作员站，就能开始通信，前提是屏蔽了防火墙并配置好DCOM，通过在操作系统中应用输入相同的账号和密码就能完成防火墙设置。
3 集中控制系统软件设施
3.1 基础设置
WinCC是一款具有实时监控功能的软件，可以对监控内容进行报警和趋势预测，还可以查看历史操作记录。在集中控制系统中必须将所有IP地址设置在相同的网段中。对集中控制室进行配置应首先打开控制面板中的PC Interface，选择TCP/IP接口。在通信环境中，如果需要增加变量进行连接，可以选择OPC.chn，将这些程序安装好后，在对参数进行设置，然后在TCP/IP管理中新建连接，同时还要在PLC系统中建立连接后才能开始使用。
3.2 结构设置
应用结构变量可以实现变量的批量设置，这样不用进行手动增加，从而节约系统时间。但是在系统控制模块中，必须按照相应的规则来运用结构变量。因此，要控制系统中窗口的数量，如果窗口数量太多就会使得变量的连接增多，提高系统的工作量，从而使得运行效率降低。在构建结构变量的时候，要结合实际情况来建立变量。在设置参数地址的时候应选择模块中的DBI并将其设置为双字节参数。完成之后，设备变量就会自动与IP地址相对应，并且与DBI的设备地址保持一致。
3.3 图形编辑组态
由于集中控制系统是由多个离散的PLC系统相互连接构成，因此形成的图形窗口数量较多，变量之间存在的连接也较多，在操作系统过程中窗口转换十分麻烦，并且通信传输画面的更新时间也较长，增加工作人员的工作量。因此，必须选择主机配置较高的机器，同时简化设置相应的设备配置。另外，还可以将结构变量应用于图形编辑中，以使窗口管理更加便捷快速。
进行图形组态设置时，可以建立一个子窗口，进行开关量和颜色选择，并对其的对话框进行设计。进行表达公式设置时主要应用的语言是布尔型。在I/O对话框中的变量可以直接设置为PA。而对于其他的设置，可以根据实地情况进行分析，相应进行实用的设计。在所有子窗口设置完成之后，可以在主程序中建立一个操作按钮，控制这些子窗口。
4 结语
对西门子PLC系统进行集中控制不仅能提高生产额的自动化效率，减少人力劳动，将生产过程中的操作人员减少了三分之一，还能减少生产劳动成本，提高设备使用率。应用集中控制系统可以及时协调生产工序，生产操作人员可以快速增加生产量，并且还有利于生产管理和生产调度的进行，在降低操作难度的同时使得生产管理中的协调性逐渐升高，从而为生产企业带来更多的经济效益。对PCL系统进行集中控制不能符合现代化生产的需求，还达到了生产经营中的科学化、自动化目的。
参考文献：
[1] 薛惠芳，吴洪兵，王忠厚.西门子 PLC 在液力偶合器控制系统中的应用[J].微计算机信息，2006，22（25）：132～134
[2] 田 静，肖 伟.西门子 PLC 在空压机站智能控制系统中的应用[J].工程技术：文摘版：00253.
[3] 田海，崔桂梅，王晓红，et al.西门子PLC控制网络的配置策略与应用[J].电气传动，2010，40（1）：76-80.
作者简介：
秦永昌（1973年6-）男 安阳 中技 高级技师 河南中烟工业有限责任公司安阳卷烟厂 研究方向：西门子PLCzai工厂应用
（作者单位：河南中烟工业有限责任公司安阳卷烟厂）