PCS7自定义功能库的开发及在承钢2500m3高炉中的应用.docx

PCS7自定义功能库的开发及在承钢2500m3高炉中的应用PCS7自定义功能库的开发及在承钢2500m3高炉中的应用zhangting导语：PCS7自定义功能库的开发及在承钢2500m3高炉中的应用摘要：介绍承钢2500m3高炉根底自动化控制系统及其网络配置，根据所配PCS7系统的特点开发了用户自定义功能库。系统顺利投产，该库的使用很大的进步了软件工作效率，便于统一维护程序库，集中更新，保证了多工程数据的一致性。关键词：高炉；PCS7；用户自定义功能库；Abstract:Thispaperintroducesthattheconfigurationandthenetworkfor2500m3BFBfundamentalcontrolsysteminCHENGDEIronandSteelLtd.WebuildupouruserdefinedLibraryinourprojectwithPCS7software.Afterhavingputintoproductionsuccessfully,itconfirmedthatourlibraryimprovestheprogrammingefficiency,iseasytomaintenanceandupdatethelibrary,ensurestheconsistencyofdatainthemulti-project.KeyWords:BFB；PCS7;UserDefinedLibrary1.工程简介承钢5号高炉炼铁车间的规模为一座2500m3高炉及其所属辅助设施。主要工艺包括：2500m3高炉主体工艺设施，其中炉顶采用无料钟串罐方式，热风炉系统采用3座顶燃式热风炉和2座预热炉的方式；高炉循环水泵站；高炉喷煤制粉站；高炉除尘设施；槽上供料设施,鼓风机站,空压机站,锅炉房等。本工程的控制范围涉及上述工艺系统及其所属辅助工艺设备。工艺总貌如图1所示。承钢5号高炉的根底自动化控制系统是典型的电仪合一的大型高炉控制系统，具有较高的控制程度，系统包括：矿槽控制系统、炉顶控制系统、高炉本体控制系统、热风炉控制系统、出铁场控制系统、布袋除尘控制系统、水冲渣控制系统、煤粉制备控制系统、煤粉喷吹控制系统、高炉水处理控制系统、鼓风机站及其水处理控制系统、煤气柜控制系统、锅炉控制系统等。align=center图1：高炉工艺总貌/align2.控制系统构成本工程的控制系统考虑了SIEMENS公司“全集成自动化的理念，不仅选用了标准的PCS7控制控制站和操纵站及相应软件，还选用了SCALANCE系列的网络产品，其中包括冗余AS控制器4套，标准AS控制器11套，具有热插拔功能的ET200M单元62套，Y-Link耦合器1套，OSSERVER硬件及软件1对套，OSCLIENT硬件及软件10套，OS单站硬件及软件14套，ES工程师站硬件及软件9套，SCALANCE各系列交换机21台以及网络附件假设干。控制系统配置图如图2所示：公辅系统从略align=center图2：控制系统配置图/align各控制站、控制站与操纵站之间采用工业以太网连接。其中，高炉主体局部为1000M光纤环网，操纵站为SERVER/CLIENT构造，设有冗余SERVER对和工程师站，在PlantBus和TerminalBus环网中选用了SCALANCEX414-3系列的1000M冗余治理型交换机；其它公辅系统以100M光纤星型方式接入主环网，该局部选用了SCALANCEX200系列的交换机。控制器局部，对于矿槽系统、炉顶系统、高炉本体系统、热风炉系统等高炉主体局部选用AS417-4-2H组件包双电源模块、双CPU模块，双以太网通讯模块、双PROFIBUS通讯网络，其它公辅系统选用AS414-3组件包。ET200MI/O局部选用带有热插拔功能的有源背板和具有高性能的接口模块IM153-2HF，对于热备系统那么选用双电源模块、双总线接口模块。工程师站、操纵员站包括SERVER、CLIENT、单站均选用预装有PCS7软件的SIEMENSIL43系列工控机。对于热备系统的PROFIBUS网络，选用Y-LINK将具有PROFIBUS接口的传动装置和编码器接入并实现切换的功能。本系统还留有于二级系统的网络接口，通过SCALANCEX200系列交换机连接至主环网并通过SCALANCES硬件防火墙隔离3.控制系统完成的功能用户自定义功能库在PCS7所提供的功能库的根底上，我们对其进展了延伸和扩展，开发了合适冶金行业十分是高炉控制方面的自定义功能库。通过使用该功能库，工程师一次性的编程即可完成如下工作：listAS控制器中运行的经过控制回路控制算法；针对控制回路在上位机中相关画面下对应的监视回路图标；控制回路在上位机中对应的操纵及参数设置子画面；控制回路对应的相关报警信息、趋势归档及用户操纵记录等。/list如图3所示的矿槽系统流程图中包括了各种电机、电磁阀、电动阀等69个电气回路，都是通过在CFC中调用自定义功能库中相应类型的功能块并编译OS自动上传至流程画面的。下面结合不可逆电机块MOTOR_NR介绍自定义功能库实现的功能。align=center图3：矿槽系统流程图/align31AS中的功能块类型blocktypes首先需要定义功能块的特性、声明功能块参数和本地变量。在这局部中，我们注重考虑了功能块头和功能块参数中报警和OCMoperatorcontrolandmonitor这两个属性，以便可以将需要的变量状态和报警消息显示在blockicon或者faceplate上。例如电机的运行状态、连锁状态、处于何种被控方式、是否处在报警状态等，都可以通过定义功能块管脚的OCM属性上传。还定义了功能块管脚的文本属性，进而可以在功能块实例对应管脚的属性对话框中组态用于在OS上显示的文本。如图4中所示，由于在声明参数属性的代码中定义了参数MONITOR、TIME_ON的文本属性，因此可以在MONITOR管脚的的属性对话框中定义当MONITOR=0时显示“监视切除，当MONITOR=1时显示“监视投入；在TIME_ON管脚的属性对话框中定义其用于显示的标签名“监视时间和单位“秒。这样使得大量用于显示的信息都可以在AS中组态和修改，很好地保证AS/OS的一致性，并大量节省HMI的工作。align=center图4：通过定义功能块参数的文本属性在OS上显示文本/align通过调用SFC6RD_SINFO读取到相关的OB信息，实现了功能块的初始化和异步启动及容错处理。例如，当读取到CPU暖启动时OB100，我们编写了某些重要参数的初始化程序，当读取到中断信息OB80、OB86，那么编写了错误中断或者循环中断处理程序。另外，通过定义SAMPLE_T管脚并配合激活编译时的UpdateSamplingTime功能，可以自动收集调用当前功能块的循环OB的时基值，省去了改变功能块调用OB后的手动改写，既方便又减少了由于忘记改写而带来的错误。通过调用Alarm_8p功能块，组态了用户定义功能块中的报警消息，将该功能块中需要显示的报警消息上传至OS，如电机故障、运行超时故障等。AS控制器从Stop状态到Run状态的经过中，CPU需要处理相关的初始化代码，建立与上位机的通讯连接等。系统启动后再开场执行循环程序，假如在启动初期，系统各控制回路同时有很多的报警消息需要上传到OS，势必导致此时的CPU负荷偏大。因此，在功能块的代码中考虑了报警抑制局部。此代码在系统启动初期或者该功能块被调用的前几个循环中抑制该回路的报警输出。完成了Alarm_8p功能块的组态和报警抑制代码的编写之后，还需要完成该功能块的报警组态。在报警组态对话框中，定义了功能块的报警类型、优先级、区域、来源等特性。十分是利用功能块相关报警定义的报警属性可以应用于该功能块类型的所有实例。如图5所示，定义了MOTOR_NR功能块的3条报警消息的消息文本，通配符$BlockComment$代表功能块实例中Comment字段中组态的内容，因此可以根据不同的块实例自动生成对应的报警消息，而不用逐条组态，该功能对于组态具有大量一样回路流程的报警非常方便。align=center图5：功能块报警的组态/align32OS中的监控图标BlockIcon和面板Faceplate功能库中每一种在OS上需要操纵、监控的功能块都会对应有自己的监控图标BlockIcon和相应的面板Faceplate。这些BlockIcon和Faceplate被存储在工程的相应文件中。当进展OS编译时，激活Create/UpdatelockIcon选项后，系统就会根据功能块的块名自动从这些图库中获取相应的BlockIcon放入到对应的图形页Picture中，并连接好相应的变量和配套的面板。我们开发了较为丰富的BlockIcon库，而且根据不同现场的需要针对同一个功能块还对应了多个BlockIcon，用于不同的显示风格。如图6所示MOTOR_NR块就对应了6种BlockIcon。属性关键字为A、B、C的代表大图标，Am、Bm、Cm为小图标，A代表：灰色电机停顿；绿色电机运行；红色电机报警，B代表：红色电机停顿；绿色电机运行；黄色电机报警，C代表：绿色电机停顿；红色电机运行；黄色电机报警。详细的功能块实例对应的BlockIcon那么可以通过指定属性关键字的方式组态。align=center图6：MOTOR_NR块的BlockIcon/align在一个工程中，同类型的功能块实例在画面中都会生成与之对应的BlockIcon实例，但却只拥有一套Faceplate模板。在监控画面下，点击某个功能块实例对应的BlockIcon时，系统会执行相应的脚本从对应的BlockIcon实例中获取该功能块实例的相关属性，并基于通用的Faceplate模板创立相应的Faceplate实例进展监控。由于同一个功能块类型只对应一套Faceplate，在具有大量一样回路的流程中就省去了大量弹出子画面的重复、单调的制作。如图7所示MOTOR_NR块主要有3个可以切换的面板：list操纵面板用于电机各状态显示、设备诊断和常规操纵带有操纵记录功能；设定面板用于设置某些重要参数通常带有权限；报警面板用于显示和处理于本电机回路有关的报警。/listalign=center图7：MOTOR_NR块的Faceplate/align33其它功能除上述功能外还开发了如下功能：功能块的在线帮助功能：与系统提供的功能块类似，用户自定义功能库同样可以通过选择对应功能块并点击F1键的方式自动聚焦到该功能块的帮助主题上，使用起来方便灵敏。所需要做的是为功能块创立帮助文件.hlp和目录文件.cnt并制作注册表文件。功能块的发布：创立了用户自定义功能库后，需要将库发布方可被其它工程师使用。发布后的功能库可以打包成一个可执行文件安装在其它机器中，同系统提供的功能库一样被其它工程师使用。所发布功能库的安装文件包含AS功能块、BlockIcon、Faceplate和在线帮助系统。功能库的更新：由于建立了基于多工程的主数据库，所以主数据库中的功能库修改后可以通过明晰、明确的更新向导更新每个子工程中的功能块实例，这样便于统一维护程序库，集中更新，保证了多工程数据的一致性。而BlockIcon和Faceplate的更新那么可通过将修改后的文件拷贝到相应目录下并编译OS来实现。4.工程运行承钢5号2500m3高炉工程于2006年12月5日出铁投产成功。投产后，系统运行稳定可靠，十分是热备控制器性能较好，象矿槽系统、炉顶系统等程序量较大的局部在热备条件下，CPU的扫描周期仍在40毫秒左右。由于公道的规划了工程构造，十分是开发了基于多工程的符合消费工艺的用户自定义功能库，该工程从编程、调试到投产只用了两个来月的时间。对同等规模的高炉来讲，可节省十几个人月的人工时。这也正是PCS7系统标准化工作的成效在承钢高炉工程中得到了初步的表达和验证。5.应用体会工程中借助PCS7平台，有利于我们编制出更为标准化、集成化的用户自定义功能库。该软件从形式上将编程软件、监控软件、网络组态软件集中在同一平台，从功能上将控制器功能块的各种信息通过编译OScompileOS的方式上传到OS的WinCC工程中，并自动生成变量标签Tags、调用动态图标blockicons及其对应的弹出面板faceplate、生成报警消息Message、趋势Trend等，甚至连静态、动态的文本信息也可以直接由AS块编译后在OS中生成，这样OS局部的工作非常简便，大局部的工作都集中AS上，便于统一维护程序库，集中更新，保证多工程数据的一致性，省去了原先AS、OS两局部握手的大量工作。目前各大PLC系统消费商都相继推出了类似功能，例如Schneider公司的UAG软件，Rockwell公司的Logixview软件等，但与PCS7平台提供的有关软件功能相比，上述软件根本是在PLC编程软件和HMI组态软件之外添加了第三套软件，用于完成PLC与HMI的握手。这样就增加了在不同软件界面间的导入、导出或者是派生的经过，可操纵性较为复杂，程序层次与画面构造的联络得不到较好的表达。用户自定义功能库中的AS功能块、OS中的blockicon和faceplate是互相联络严密的整体，所以在编写程序的前期，对功能库中的各局部做一个全面的规划和较为细致的设计是非常必要的。比方在设计AS侧的BlockType时，我们较为充分的考虑了操纵员需要监控的输入、输出及输入输出接口，以及所需的操纵方式等，并结合系统属性OCM相关来对各个端口进展定义，以便这些端口可以在OS上正常、灵敏的显示与操纵。对于相关参数的选择我们考虑了如下方面：list为了获得设备明晰的状态信息，操纵员需要监控什么类型的数据；用何种方式显示这些变量；哪些变量可以被操纵员控制；操纵时需要哪级操纵权限；有没有与经过变量相关的权限连锁；各个变量将在什么视图窗口中显示；/list使用PCS7中的用户自定义功能库编程设备类型规整且同类设备诸多的工程确实非常方便，但对于一些规模较小、设备类型较杂、接口较多的工程也存在一些不灵敏方便的地方。比方PCS7中不建议直接在流程画面中使用WinCC提供的控件来对经过变量进展操纵，象按钮、I/O域等。使用此方法系统将不会进展受权确认，而且不会为这些操纵产生操纵员记录OperatorList。而在实际的工程工程中会经常出现增加一些位操纵的情况，对于这些操纵目前我们正在探索怎样可以产生操纵记录的方法，同时也希望PCS7软件可以不断完善，提供应我们更为灵敏、简便的工具来解决这些问题。0