西門子以太網信號電纜雙芯屏蔽DP總線紫色

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控制主機采用的是西門子S5-95U，控制機配有兩個機架，I/O配置共有數字輸入64點，數字輸出80點，其中包含了CPU集成的I/O通道。人機界面為OP393，用于修改CPU的內部參數和工藝數據，實際生產中很少用到。系統所用流量，壓力，溫度及液位傳感器的狀態正常。

二、改造方案：

為恢復控制設備的可維護性、兼容性和可擴展能力，消除設備這些方面的不穩定對正常生產的影響和隱患，需要對現有控制系統進行改造升級。

根據目前設備穩定性和可維護性問題主要集中在控制主機PLC上，為盡可能減少升級改造工作對正常生產的影響，原有控制柜改造不進行整體升級替換，而是保留現有低壓主回路，控制柜體和端子等部分均予保留，只對PLC部分進行拆除，然后用替代新產品在現場重新安裝、配線成柜。PLC的程序也對應由S5狀態升級到S7。由于用戶方所提供的時間比較緊，故采取局部更換升級的方案：一方面是縮短工期和費用，利用大修有限的停機時間完成改造升級工作，節省時間、降低成本；另一方面原有柜體和低壓器件等元器件仍有保留的價值。

PLC:根據設備的工藝及性能要求，PLC采用西門子S7-300系列產品。更新替代產品根據原有技術要求和狀態選型，不兼容的部分在設計時通過增加接口來解決。

HMI：混比機的人機界面OP393因工藝上沒有保留的必要,故改造升級后不再保留。

2. 系統配置特點

根據這種水制備系統的技術要求，現場實時控制采用S7-200系列PLC——CPU226和CPU224，再加擴展模塊EM222、EM231和EM232，通過EM277從站模塊，作為從站上掛到Profibus-DP現場總線。這樣的配置成本較低，從站可以不依賴于主站獨立運行。上位機監控采用WinAC軟PLC作主站，用微軟的Visual Basic(VB)或西門子的ProTool/Pro軟件開發監控畫面，這符合水制備系統的實時控制和動態監視要求，實現過程也比較容易，因為主從PLC之間的通信接口可通過WinAC實現，而無須費力去開發。

四 控制系統的功能與自動化的實現

1. 系統功能

運行方式：自動運行和手動操作。用戶界面：系統提供友好的用戶界面和方便的操作按鈕。實時監控：動態顯示水箱的液位、泵閥的開關狀態、模擬水流、水質、溫度、pH值、液位、瞬時流量和積算流量等，并根據液位、流量和水質的情況自動控制泵閥的開關、流量的大小和出口回流等。報警功能：系統有自動報警功能，并能記錄故障的時間、原因等信息。打印輸出：系統能定時或實時打印出故障信息、水箱液位、流量、水質、溫度等信息。保存數據：系統具有保存數據和與其他應用程序交換數據的功能。在線幫助：系統提供完備的在線幫助信息，操作員遇到問題時能及時得到幫助和指導。

2. WinLC組態及編程

用STEP編程軟件組態軟PLC主站和EM277從站的配置，并對主機編程。該程序主要是處理主站的應用程序(用戶界面)與實時控制的從站PLC之間的數據信息交換、報警事件的處理、兩個從站之間的運行協調和一些運行參數的存儲等。

a. 上位機應用程序

用Visual Basic語言或ProTool/Pro組態軟件設計友好的用戶界面和監控畫面，通過WinLC主機，向Profibus-DP上的EM277從站(S7-200系列PLC)發送命令，同時讀取從站PLC監測到的設備運行狀態、模擬量采樣數據和報警信息等。根據這些實時數據，系統在屏幕上動態顯示整個水制備裝置的運行情況，包括水流方向、水箱液位、電導率、pH值、流量、溫度和泵閥的開/關狀態等。一旦發現故障報警信息，系統即顯示明顯的警示畫面，通過WinLC主機向各從站PLC發出停機命令，保存并記錄故障發生的時間、方

位和原因等原始數據。上述程序還可以根據用戶要求保存所需要的歷史數據，定時、實時(如故障信息)或按操作鍵打印所需的數據和信息，如電導率、pH值、流量、溫度和有發生等。

b. 從站PLC程序

用STEP7 Micro/WIN軟件設計從站PLC(S7-200系列)程序。該主程序由自動運行程序、手動操作程序、狀態及故障檢測程序、初始化子程序、模擬量處理子程序、總線數據交換子程序和PID回路調節中斷程序等組成。由于采用Profibus-DP總線結構，因此從站PLC程序無須考慮與主站的通信問題，只需在已的輸入/輸出緩沖區中交換數據即可。同時，該從站PLC還可以脫離主站而單獨運行。西門子以太網信號電纜雙芯屏蔽DP總線紫色

c. 系統的可擴展性

通過OPC，系統可以與其他應用程序連接，也可以實現數據共享。從站數量可以擴展，從站PLC的模塊亦可以根據要求擴展，甚至還可以擴展一些新的功能，如利用從站PLC上的編程口(按自由口通信協議)接打印機、變頻器或其他智能儀表等。

五 結束語

該系統是根據純化水處理的特點，利用WinAC可替代硬件作為主站這一特性，并使用S7-200系列的PLC作為從站。這種設計方便地解決了上位機應用程序在Profibus現場總線上的通信問題，從站也可以單獨運行。該系統設計合理、技術*、可靠性高、硬件成本低，便于推廣和應用。

什么是WinAC系統？

SIMATIC WinAC是SIEMENS基于PC的自動化控制產品，從功能上和產品系列上與其他基于PC的控制產品相比均有所區別。WinAC不是簡單地將PLC替換為PC，而是將PLC和PC的功能地結合，包括控制功能、通信功能、可視化功能、網絡功能以及工藝技術等功能，產品包括WinAC插槽型、WinAC實時型、WinAC基本型和WinAC嵌入型等。

WinAC 控制功能

WinAC允許用戶使用普通PC或工業PC完成PLC的控制功能。WinAC基本型/實時型提供軟件PLC，采用PC機的硬件資源(如CPU、內存、硬盤)來實現控制要求；WinAC插槽型提供硬件PCI插卡型PLC，控制性能與S7 400系列PLC中的412-2DP/416-2DP相同。

計算功能

WinAC提供標準的ActiveX控件，用于標準化軟件包（如MS Visual Basic或Office）對過程數據的實時存取。同時，WinAC內置Software Container(ActiveX容器)用于集成自帶的和第三方的ActiveX 控件。

可視化功能

WinAC 提供兩種與人機界面軟件的連接方式：

通過SIMATIC軟件之間的內部集成，WinCC和ProTool/Pro是WinAC的可視化和數據存取工具；WinAC內置的OPC服務器可以完成與任何第三方的人機界面軟件的集成。

網絡功能

WinAC提供連接 Profibus-DP通信板卡的驅動程序，用于連接遠程I/O和電氣驅動裝置或進行遠程編程調試。同時WinAC可以采用現成的PC技術，通過以太網和互聯網實現與生產和管理網絡的連接。

工藝技術功能

對于用戶的特殊工藝要求，可配合西門子的功能模塊來實現，或使用VB、VC、Java等語言編程，由WinAC ODK進行集成

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