6SL3120-1TE23-0AA4详细说明

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STEP7及WINCC编程组态
　　配煤控制系统以SIMATIC Step7 V5.3和WinCC V6.0为软件开发平台；STEP7编程软件包主要完成S7-300、ET200M类型配置、物理地址配置、硬件组态配置、网络通信端口配置、OB、FB、FC编程等任务，WinCC V6.0是SIMATIC全集成自动化的重要组成部分，它向用户提供了极大的应用灵活性和系统开方性，在工业自动化领域有着广泛的应用，是当今**的HMI/SCADA软件。

　　（1）STEP7编程及硬件组态
　　PLC软件设计中充分利用STEP7的结构化编程方式，根据不同的需要建立起公共的功能块，经参数传递来反复进行调用，因而整个系统程序层次分明，易于理解和修改。
SIMATIC STEP7 H/W Config中组态配置内容包括：硬件名称和类型选择、模块安装次序、模块I/O地址、GSD文件安装、DP网络参数（主从站地址、传输速率、操作模式）等。

　　H/W硬件配置如下图所示：

图3：Profibus-DP网络硬件配置图

　　（2）通信编程
　　西门子S7-315-2DP CPU作为DP Master站访问各类从站，其通信编程方法有多种，的是在OB1中调用通讯系统功能块SFC14和SFC15来完成从站上的I/O数据的读写访问，本项目中以上主站通信对应的从站类型包含分布式I/O ET200M和调节控制器CFC-200。

　　CP342-5 作为Profibus-DP主站时，*多可链接 124个从站，和每个从站*多可以交换244个输入字节（bbbbb）和244个输出字节（Output），与所有从站总共*多交换2160个输入字节和2160个输出字节，但其DP通信编程与S7-300 CPU所集成的DP站有所不同，CP342-5为主站其模块内部的数据寄存器与从站的I/O数据区的通讯过程是自动进行的，但必须填写CP342-5模块的硬件起始地址参数，使CPU能寻址到CP342-5位置，这个起始地址就是16进制的CPLADDR参数，它表示硬件组态的PZD起始地址，可在OB1程序中调用功能块"DP_SEND" FC1和 "DP_RECV" FC2，来完成CPU经CP342-5数据寄存器对PKW、PZD的数据交换；本例中CP342-5模块所连接的DP从站为SIEMENS 6SE70变频器 + CBP2总线适配器，MASTERDRIVES/DCmasterCBP2 DPV1其PPO（参数过程数据对象）类型共有以下5种：

图4：CBP2 5种PPO类型

　　本例中根据实际情况选择类型PPO 4，此类型没有参数数据PKW，只有6个字的过程数据PZD，过程数据主要包含：起、停命令、电流反馈、速度给定及反馈、运行和报警状态等设定值和状态值；但随着今后的发展趋势，西门子将会取消PPO类型，代之以标准报文或自由组态，这样一来参数数据PKW就可以采用非循环方式来访问（DPV1功能），非循环访问不需要组态，用SFC58/59以读/写数据包的形式读/写参数，而过程数据PZD还是采用循环方式传送，这样可大大减轻整个DP网的通信负荷。另外在通信编程必须注意以下几点：

•DP从站 I/O端口映射的I和Q存储区起始地址必须从0开始；
•各个从站I/O端口地址应连续，相互之间不可有空隙；
•功能块FC1和FC2中的发送及接收的数据字节应全部覆盖各个从站的PZD长度；
本项目中MASTERDRIVES 与S7 300 DP通信编程步骤依次为：硬件组态（插入从站）、选择数据格式（PP0类型）、I/Q address分配、创建DB数据块、调用功能块FC1（“SEND"）和FC2 （“RECV"）。见下图功能块调用：

图5：FC1和FC2功能块调用

　　（3）WINCC应用
　　运行于Microsoft bbbbbbs XP下的bbbbbbs控制中心─WinCC V6.0为过程自动化领域中的，作为基础自动化系统重要组成部分，它将人机界面（HMI）系统、监控管理系统和数据库技术集成为一体，它采用标准微软SQL Server 2000数据库进行数据归挡存储，并提供了SIMATIC MES/ERP的高效连接通道。利用WinCC可根据配煤炼焦生产工艺要求与控制内容，方便地制作配煤工艺流程界面、配方管理界面、各工艺和控制参数监测界面、网络通信状态界面、各设备顺序控制界面、报警指示和记录界面、趋势图记录界面等功能模块的设计，系统的各种控制参数、工艺参数及生成的数据库均可自动存储，实时查询，同时自动生成年、月、日报表供打印和预览。并启用WinCC中的VBA脚本语言(bbbbbb)来实现对数据库接口的ADO访问应用功能, 从而能满足系统的扩展要求。

　　采用SIMATIC Step7+WinCC V6.0组合，可大大地降低系统开发的成本，缩短项目实施的周期，它具有应用灵活、规模可伸缩、使用简便、功能强大等特点。另外，在本项目中充分利用 WinCC和Step7集成环境下的系统全局数据库技术，在变量的操作、存取、修改和逻辑块直接调用方面都给编程过程带来了极大的方便，这种面向对象的编程技术特性在今后的功能扩充、方案更改、系统优化和维护方面都具有很大的实用性，同时提高了整个控制系统的稳定性、灵活性和可扩展性，是分布式SCADA系统及工厂基础自动化层次的理想选择。

　　本例中根据系统工艺要求，应用WinCC所开发的监控系统界面，采用树型结构，具有多种画面调用手段，以方便操作者使用，我们设计了以下几个主要的功能画面：

图6 ：HMI监控系统功能图

　　工艺流程界面─在画面中通过编程实现模拟显示各个自动配煤工艺段的全流程，在各流程界面上动态地显示各台给料机的设定流量、瞬时量、负荷率、仓料位、电机转速、电流反馈、配比、水份、小计累积量、总累积量、总流量、总设定量等等，以方便操作者能及时准确的掌握当前的工艺状况，能够对现场设备的故障进行实时诊断。以下是配煤流程界面图之一：

图7 ：HMI配煤监控流程画面图之一

　　故障报警界面─对于自动配煤中的一些重要的参数进行实时报警和自动生成故障记录表，并根据设备的故障性质，系统自动诊断并采取相应的处理，故障诊断报警内容包含：称重传感器故障、测速单元故障、负荷率过载、速度上下限、流量上下限、缺料、皮带断裂/跑偏、网络故障、偏差超限、电机过流/缺相/欠压/过压/短路等信息。

　　趋势与统计界面─实时显示主要变量的变化趋势并形成历史记录，供今后可以查找过去的过程数据记录，通过对各台给料机的历史趋势数据比较，进而可以为配比统计分析提供依据，从而进一步预测和提高焦炭的质量。

　　流程监控与操作界面─实现生产过程中各设备的顺序逻辑控制和系统协同操作运行，根据系统工艺流程的需求来确定运行方式、选择流程控制模式和相应配方。系统操作根据控制方式可分为手动、半自动和全自动，根据操作地点可分为现场就地操作、控制室操作、上位HMI集中操作，从而覆盖整个焦化配煤的工艺要求。
其它如系统调试工具、网络通信管理等界面主要为系统诊断、调试、网络状态分析、网络SNMP管理时所使用，限于篇幅就不再详述了。

　　5．变频器驱动的选型及参数设置
　　基于综合因素的考虑，本次配煤皮带/圆盘给料机驱动单元选用SIMOVERT MASTERDRIVES全数字多功能技术的电压源型变频器SIEMENS 6SE70，该装置具有结构紧凑、可靠性高、功率因数高、输出纹波小、32位CPU全数字控制、故障自诊断处理、电机参数自动辨识、组态功能丰富等特点，功率单元采用IGBT组件，具有良好的驱动性能，它采用先进的转子磁场矢量控制策略，可以达到同直流传动系统相媲美的动、静态性能。可实现在低速状态下的平滑运行和高力矩输出、高精度的速度、力矩控制，以满足焦化配煤工业的恶劣现场环境要求。它同时具有强大的通讯功能，其驱动通讯可以分为四种协议：Profibus-DP、USS、CAN、SIMObbbb。本例中是选择CBP2通讯板来实现Profibus-DP开放式的现场总线的通讯控制。

　　MASTERDRIVES 6SE70变频器部分参数设置如下：

上述参数设定方法有以下几种途径：
•装置自带的参数设定器（PMU）
•操作面板（OP1S）
•计算机（带SIMOVIS软件）
•SIMATIC自动化单元（带CBP2）
MASTERDRIVES 6SE70变频器接线图如下所示：