摘 要：介紹了某鋼鐵廠造型生產線PLC控制系統技術改造方案，本系統采用PROFIBUS-DP過程現場總線技術實現主站與從站的數據交換和分布式控制功能，通過上位機進行集中控制，完成可視化人機操作界面、通信、聯網等功能。該方案適用于其它工業控制系統。
關鍵詞：PROFIBUS-DP;造型生產線;PLC

1 前言

某鋼鐵廠造型生產線一直以來使用美國TEXAS INSTRUMENTS 公司的MEDEL 560 PLC系統，采用模擬盤操作顯示（系統框圖見圖1）。由于該系統為上世紀80年代的產品，已經嚴重老化，沒有備件更新。因此，生產線急需進行改造。

圖1、系統框圖
根據現場情況，擬設計一套控制系統對生產裝置進行控制。新系統要求有數據采集和存儲、流程顯示及控制、連鎖、報警報表, 安全維護等功能。而且穩定可靠，監控畫面符合操作習慣。

2 現場總線選擇

在現場總線領域內,近十年來,世界上出現了多種有影響的現場總線.現已成為德國和歐洲標準的PROFIBUS現場總線,是一種開放的、不依賴于生產廠家的通信系統,是一種比較成熟的總線.

此造型生產線系統工藝復雜，I/O點較多且位置分散，其中數字I/O信號184點，模擬信號64路，這些信號分布在整個車間，控制并監測著每部機器的正常運行。基于上述原因,我們在此生產線技術改造工程中采用了PROFIBUS-DP過程現場總線技術, 實現了生產過程的通信、分布式控制、上位機的集中監控及可視化等功能.

3 PLC控制系統設計

PLC選型根據通用性、標準性、可靠性等原則，并考慮高的性能價格比，故新建系統采用德國SIEMENS S7-400 PLC作為數據采集控制系統，上位機采用WINCC5.0作為組態軟件。

SIEMENS 公司是國際上知名的大公司，其PLC系統成熟、性能穩定、價格適中、備件方便，是一款性能價格比比較高的PLC系統。SIEMENS S7-400 PLC系統采用工業PROFIBUS 局域網形式，結構安全、穩定、可靠、可擴充性強。本設計考慮PLC和擴展單元之間PROFIBUS連接，PLC和總站之間使用ETHERNET連接。這樣的設計使得PLC系統相對獨立，而操作站與其他網絡的連接較為靈活。

3.1系統設計

控制系統網絡結構圖如圖2所示。

圖2 系統網絡結構圖
系統網絡結構分為二層，即下層控制網和上層管理網。

下層控制網采用雙芯屏敝電纜，適合PROFIBUS國際標準，滿足現場信號的采集、處理和控制器的通訊，為PROFIBUS-DP現場通訊網。

上層管理網分為TCP/IP協議的管理以太網，通過OS站、ES站上的網卡連接，主要實現工程師和操作員站之間文件管理。

3.2軟件及組態設計

操作員站OS和工程師站ES均采用微軟中文版WINDOWS 2000和Internet explorer 6.0，使得除工程師組態以外的所有信息、界面均實現漢化。

操作員站另加載了SIMATIC WINCC RT 64K Tags、 NET Profibus-S7、PDM等監控軟件。

硬件組態也是一種圖形化的組態方式，十分方便。對某一過程站而言，實際帶有若干ET200遠程 I/O，組態畫面中，就在該過程站后的PROFIBUS-DP網絡線上拖放幾個IM153模塊形成幾個ET200遠程I/O接點（本系統根據實際需要選用7個從站）。硬件組態中的所有模塊，都可以從S7提供的元件庫中找到相應型號、定貨號的模塊，將其拖放至與實際安裝相對應的位置即可。

硬件組態配置完成后，下載到相應的過程控制站。這樣，就使得實際硬件安裝模件和硬件組態相一致，從而，I/O模塊上的每一點的點號地址就得以確定。

系統欲留網絡接口可以同公司局域網連接，相關信息畫面通過IE瀏覽的方式在局域網上實現信息共享，為管理層提供必要的信息。

4 上位機及組態軟件選型與設計

上位機選用DELL計算機，DELL 21"平面直角CRT并配打印機。組態軟件選用 SIMATIC 公司WinCC5.0組態軟件。

主站部分主要軟件流程圖如3所示。

圖3 主站軟件流程圖
系統主要特性為：

⑴圖形用戶界面（GUI）

WinCC5.0允許用戶使用易于理解和配置的工具為他們的應用程序快速開發定制的屏幕。

⑵分布式的歷史數據系統

分布式的歷史趨勢數據系統允許用戶動態地為趨勢圖的每支筆指定不同的歷史文件數據源。這種特性允許操作員在同一個趨勢圖中查看本地WINCC的歷史數據和SQL Server的歷史數據。

⑶動態引用地址

用戶可以更改對數據源的引用，以便使用同一個標記名稱定位多個數據源。

以PC機為基礎和標準的操作系統;可選不同容量規模;所有SCADA功能（開放的系統內核）：圖形系統，報警信息系統，變量存檔，用戶檔案庫，報表系標準接口，編程接口;各種PLC系統的驅動軟件。該軟件全面開放，易于學習、使用，利于開發應用、維護管理。

5 結束語

經實踐證明，采用PROFIBUS-DP和Ethernet組建的工業網絡控制管理系統實現了分布式控制，可大大降低現場連接工作量和費用，提高信號的傳輸精度與靈活性。采用SIEMENS S7-400 PLC以及WinCC5.0實現了控制手段的更新和控制效率的提高,使人機交互可視化以及生產管理與控制的一體化，給系統的安裝、調試和設備維護帶來方便。

參考文獻：
【1】陽憲惠. 現場總線技術及其應用.北京:清華大學出版社,1999
【2】鄭晟.現代可編程控制器原理與應用.北京:科學出版社,1999(end)