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1 項目簡(jiǎn)介 原來(lái)的控制系統采用SIMATIC S5-155U PLC，編程軟件為SIMATIC APT，通過(guò)PROFIBUS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)與分布式I/O ET200M站相連，其上位機監控軟件采用SIMATIC PCS OSx V3.12A；操作員站的硬件平臺為基于Intel Pentium 133MHz的586工控機，已經(jīng)沒(méi)有備件供應；軟件平臺為基于SCO UNIX的組態(tài)軟件，已于2004年6月宣告生命周期結束，不再提供技術(shù)支持，系統面臨著(zhù)維護成本的增加以及系統崩潰帶來(lái)的停產(chǎn)風(fēng)險，基于這種情況，我們決定對該系統進(jìn)行升級。 2 控制系統構成 為了不影響正常生產(chǎn)，保留原有正常運行的S5下位機系統，將原來(lái)的監控系統SIMATIC PCS OSx升級為WinCC 6.0，采用冗余客戶(hù)機服務(wù)器結構，WinCC服務(wù)器通過(guò)CP1613卡通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)和下位機CP1430卡進(jìn)行通訊，客戶(hù)機通過(guò)普通以太網(wǎng)加載冗余服務(wù)器上的數據包Serverdata和下位機進(jìn)行數據交換，冗余服務(wù)器可以在任意一臺服務(wù)器出現故障后實(shí)現自動(dòng)切換，提高了系統的穩定性，系統結構如下： 
圖1 改造系統結構圖 3 控制系統升級 3．1．通訊建立 WinCC服務(wù)器采用CP1613卡和S5 155U PLC的CP1430進(jìn)行通訊 首先在Step5中配置CP1430，增加和WinCC的連接
圖2 建立CP1430卡連接 然后在所建立的WinCC工程中添加“SIMATIC S5 Ehernet Layer4”通訊協(xié)議，建立連接。
圖3 建立WinCC連接 運行WinCC，使用WinCC的通道診斷工具（Channel Diagnosis）來(lái)檢查通訊是否正確。
圖4 WinCC通道診斷 3．2．畫(huà)面組態(tài) 應實(shí)際要求，在WinCC畫(huà)面組態(tài)時(shí)，盡量沿用原來(lái) SIMATIC PCS OSx的操作風(fēng)格，同時(shí)根據需要加入新的操作功能。
圖5 畫(huà)面組態(tài) 在SIMATIC PCS OSx監控系統中，對于下位機PLC的變量請求操作，系統自帶有“Request”功能能夠實(shí)現對下位機變量的自動(dòng)賦值和選擇，在升級為WinCC后，該項功能只能通過(guò)其它方式完成，通過(guò)監控變量發(fā)現，SIMATIC PCS OSx中操作的變量實(shí)際為APT程序編譯產(chǎn)生的Install.tag中上傳的變量，我們利用WinCC的全局腳本實(shí)現這些功能，并且利用WinCC的Audit和Logon選件完成監控系統的操作記錄和用戶(hù)管理等其他要求。 3．3．變量的連接 SIMATIC PCS OSx系統加載S5下位機的變量表為APT程序編譯產(chǎn)生的Install.tag文件，利用記事本打開(kāi)該文件發(fā)現，生成的變量為結構型變量，以閥門(mén)為例，一個(gè)閥門(mén)包含了諸如狀態(tài)（STATUS）、反饋監控時(shí)間（TIMEOUT）、強制命令（OVERRIDE）、開(kāi)關(guān)命令（SETPOINT）、模式切換（MODE_CMD）等變量信息。
圖6 變量結構 WinCC在畫(huà)面狀態(tài)顯示中提供了直接連接、動(dòng)態(tài)對話(huà)框，和C腳本語(yǔ)言等連接方式。直接連接可以將變量直接傳遞給對象屬性；動(dòng)態(tài)對話(huà)框可以利用變量進(jìn)行運算或通過(guò)運算改變對象屬性；當對象屬性比較復雜時(shí)可以采用C腳本語(yǔ)言來(lái)對對象的屬性進(jìn)行操作，在本系統中，上傳上來(lái)的變量為一個(gè)16位的字，每一位都表示不同的信息，為此我們對于對象的屬性顯示采用C腳本進(jìn)行操作。 3．4．程序的修改 原來(lái)的控制系統為四套采用CPU948的SIMATIC S5-155U PLC，編程軟件為SIMATIC APT 1.9，隨著(zhù)工藝的改進(jìn)和生產(chǎn)的要求，原有的程序不能滿(mǎn)足用戶(hù)的需要，在此基礎上，通過(guò)APT編程軟件編寫(xiě)新制工藝的生產(chǎn)程序。 在系統的改造過(guò)程中，出現了WinCC監控畫(huà)面中對象的狀態(tài)顯示信息變化慢，不能及時(shí)反映現場(chǎng)設備的狀態(tài)的情況，即WinCC畫(huà)面信息和CPU信息不同步，明顯滯后。通過(guò)分析發(fā)現問(wèn)題的原因是WinCC監控畫(huà)面涉及到的變量調用的數據塊太多（在A(yíng)PT程序編譯過(guò)程中，如果新Mark了上傳變量，每進(jìn)行一次部分編譯上傳變量，這些新上傳變量在自動(dòng)生成時(shí)就開(kāi)辟一個(gè)新的數據塊，從而造成了變量調用的數據塊比較分散），WinCC系統每次請求S5 CPU的數據塊過(guò)多，相應的數據交換就會(huì )變慢甚至產(chǎn)生狀態(tài)信息丟失。 為了能夠及時(shí)的顯示現場(chǎng)設備的狀態(tài)信息，滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，我們通過(guò)在Step 5中編寫(xiě)程序，將“Install.tag”中分散在零亂數據塊中的變量賦值到指定數據塊，大大減少WinCC調用的數據塊的數量，經(jīng)過(guò)修改，將每個(gè)CPU中原來(lái)的幾十個(gè)數據塊中的變量集中到十個(gè)左右的數據塊，將數據塊合并的程序通過(guò)PG下載到CPU中，WinCC讀取的數據塊改為合并后的數據塊，提高了上下位機數據交換的速度，滿(mǎn)足了現場(chǎng)的操作要求。
圖7 數據塊合并示意圖 4 控制系統運行 系統進(jìn)行時(shí)，首先在保留原有SIMATIC PCS OSx監控系統的情況下，通過(guò)組態(tài)CP1430卡，加入WinCC的連接，觀(guān)察WinCC監控系統是否能正確運行和操作，待系統驗證正確后，將原有的SIMATIC PCS OSx監控系統去掉。升級后，現已投入正常生產(chǎn)。運行結果表明，利用WinCC對原SIMATIC PCS OSx監控系統升級后的系統能夠準確及時(shí)的反映現場(chǎng)生產(chǎn)設備的實(shí)際情況，滿(mǎn)足現場(chǎng)生產(chǎn)的工藝和操作人員的操作需求，效果良好。 5 系統升級體會(huì ) 本系統的正常投運證明了在原有的SIMATIC S5 PLC上采用CP1430通訊處理器與WinCC系統通訊的可行性，也證明了利用WinCC改造SIMATIC PCS OSx監控系統的可行性，為S5老系統的改造積累了一定的經(jīng)驗。 上位機在改造成WinCC的過(guò)程中，遇到了監控反映速度變慢的情況，這是由于原有的APT是與PCS OSx的通訊是采用改變觸發(fā)方式，而上位機采用單獨的WinCC是自己主動(dòng)對下位機變量進(jìn)行掃描，加重了系統通訊的負擔，我們通過(guò)在S5中編寫(xiě)數據塊合并程序來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。 APT是西門(mén)子早期的針對S5，TI系列的結構化編程語(yǔ)言，將設備用Device來(lái)描述，然后在SFC和CFC中編寫(xiě)程序通過(guò)保留字（open、close、start、stop等）對這些Device進(jìn)行指令動(dòng)作，從而對現場(chǎng)實(shí)際設備進(jìn)行操作。 來(lái)源：工控網(wǎng) |
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