摘要： 本文介紹了西門子MPI網絡和Profibus-DP 網絡連接智能從站和ET200M分站的原理和方法，并對如何實現分散液壓站的集中監控做了闡述。

      一、 引言
      近年來，隨著濟鋼的不斷發展，中板廠的生產規模不斷擴大，新液壓軋制技術在軋線上得到不斷的應用。同時面臨的幾個問題：1.是液壓站設備激增且分散；2.是泵房看泵人員少、勞動強度大；3.是設備分散，故障點多，不便于集中監控。為此，通過技術革新和改造將各個液壓站現場通過西門子網絡技術整合到一個監控室。設計過程中吸取以前同類型改造的經驗教訓，并借鑒其他單位成功應用案例，將軋機液壓系統設計為控制統一但執行分散的系統，即采用西門子Profibus-DP網絡技術，在同一個系統中把各I/O信號直接進入就近的ET200分站系統。在不同的系統中采用了兩種網絡通訊，即Profibus-DP網絡MS通訊和MPI網絡全局數據通訊。同時上位機通過SIMATIC NET網卡連接到MPI網絡上，各個泵站的運行狀態，通過MPI網傳到上位機并通過監控畫面顯示出來。上位機監控使值班人員能在一個值班室掌握所有泵站運行情況。

      二、控制系統構成
　　1．液壓站控制系統MPI網絡拓撲
      西門子S7-300PLC集成了MPI通訊協議，可以通過MPI接口組成MPI網絡，實現全局數據通訊，在PLC之間進行少量數據交換。通過MPI網絡的全局數據通訊不需要額外的硬件和軟件，結構簡單，成本低。對于只是交換少量數據的PLC通訊來說，MPI通訊方式MPI網絡構架了整個液壓站集中監控的中心網絡，通過MPI網絡液壓站可以實現遠程監控、操作、不同PLC之間的通訊和控制信息的傳輸。液壓站集中監控網絡系統MPI網絡拓撲如下圖1。

　　                             
　　                圖1液壓站集中監控系統MPI網絡拓撲

      西門子MPI全局數據包通訊組態如下圖2所示。

　                     　
                   圖2 MPI網絡全局數據包通訊組態

      2．1 西門子集散控制網絡PROFIBUS-DP網絡拓撲
      西門子PROFIBUS-DP網絡是高速低成本，用于設備級控制系統與分散式I／O的通信。該總線實現了數字和模擬輸入輸出模塊，智能信號裝置和過程調節裝置與可編程控制器與PC之間的數據傳輸，把輸入輸出通道分散到現場需要的設備附近，從而整合整個系統的工程費用和維護成本減少到最低。PROFIBUS –DP用于現場層的高速數據傳送，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發送輸出信息。PROFIBUS-DP允許構成單主站或多主站系統。在同一總線上最多可連接126個站點。系統配置的描述包括：站數、站地址、輸入／輸出地址、輸入／輸出數據格式、診斷信息格式及所使用的總線參數。DP主站和DP從站間的循環用戶有數據傳送。各DP從站的動態激活和可激活。通過部線對DP主站（DPM1）進行配置，每DP從站的輸入和輸出數據最大為246字節。此液壓站集中監控PROFIBUS-DP網絡的拓撲如圖3所示：

                        
　　                       圖3液壓站集中監控PROFIBUS-DP網絡的拓撲

      2.2  通過PROFIBUS-DP實現智能CPU之間的MS（主從）通訊。
      中板廠軋機液壓站分為兩個部分精軋機液壓站和粗軋機液壓站。兩個液壓站距離比較遠，兩個液壓站之間也要有通訊和聯系，對此通過PROFIBUS-DP來實現。圖4給出了兩個智能CPU之間的硬件組態。

　                        　　                
圖4. PROFIBUS-DP智能從站MS通訊硬件組態

      3. WinCC監控站
      WinCC是一個集成的人機界面系統和監控管理系統，它包括圖形設計器、報警記錄、標記記錄、報告設計器、全局腳本、控制中心、用戶管理等功能。用于實時監控系統運行情況，顯示個主要運行參數，并提供系統報警和故障顯示。操作和監控畫面見下圖5.

圖5操作和監控畫面

      4.軟件設計

      4.1 系統硬件構成
      液壓控制系統采用西門子STEP7編程軟件進行系統硬件組態和程序編制。硬件主站為CPU315-2DP，系統硬件組態如下圖6：

                       
　　                    圖6系統硬件組態
　　

      硬件說明：
      UR主站分布在主控制室，完成各個系統主泵電機、循環泵電機、加油泵電機、電加熱器的主回路控制和控制室的各種運行及報警顯示。
      3#站為干油控制系統，安裝軋機東北側，完成干油潤滑系統溫度，壓力，干油箱液位及各I/O數據采集與顯示。
      4#站為接軸控制操作箱，安裝軋機中部接軸東側，用于控制操作和完成軋機中部接軸平衡控制和換輥系統的夾緊與抬升，并負責采集換輥系統、壓下抬升系統的限位信號。

      5#站為壓下稀油控制箱，安裝在稀油系統旁，用于稀油站的液位，壓力，溫度等模擬量數據采集以及稀油站的現場控制及I/O數據采集。
      6#、7#站為液壓系統操作臺，安裝于值班室，用于完成整個控制系統的控制及狀態顯示；同時用于采集平衡液壓系統的液位，溫度，壓力及I/O信號采集，控制軋機上支撐輥和上工作輥的平衡。
      8#站為傳動系統控制箱，安裝于液壓傳動站旁，負責傳動站的現場控制和傳動系統的液位，溫度，壓力及I/O信號采集，并控制軋機的導衛板，推床系統和換輥進出缸。
      9#為粗軋機換輥操作臺，安裝于粗軋機操作臺，用于控制軋機的支撐輥和工作輥的更換、機前和機后推床的動作，并用于顯示整個軋機液壓系統的狀態。
      10#站為油膜系統控制箱，安裝于軋機南側，用于軋機支撐輥油膜潤滑的現場控制和油膜系統的液位，溫度，壓力和I/O數據采集，并且負責油膜系統軋輥現場的供油流量及供油壓力數據和換輥操作的各個限位信號采集
      4.2 WINCC軟件組態
      系統中WinCC監控站開發的人機界面HMI顯示的內容有圖形、數據等，還有軟開關供操作工操作，并將設備按照處理工藝的功能步驟分在多張畫面內，分為系統總圖、平衡系統圖、傳動系統圖、干油稀油系統圖、油膜潤滑系統圖、閥組系統圖等。WinCC監控站接收PLC的實時數據，還用于顯示相應的運行過程數據及工作狀態，供操作工監控。各個泵站電機的運行狀態、供油系統的液位、壓力、溫度、電磁閥工作狀態、限位狀態等通過DP網傳到上位機并通過監控畫面顯示出來，特別是對各個系統的連鎖設置了報警值和跳閘值，將各種操作、報警及跳閘信息在WinCC系統的報警記錄中顯示出來，出現報警的時候在報警欄顯示報警記錄，并通過畫面顏色閃爍提示操作者有故障發生，對各種數據進行處理形成各種報表，并存儲歷史數據。下圖7顯示組態畫面。

　　                    
　　                    圖7 WINCC組態畫面
　　

      在投用后根據生產工藝的要求，技術人員不斷完善WinCC系統的顯示，特別是在設置了各個與軋機穩定運行有關數據的的預報警值，使操作人員根據實際情況調節系統的壓力等以適應生產的穩定高效運行，不致打斷生產的節奏。上位機監控使值班人員能及時了解泵站運行情況，根據實際情況操作使得整套液壓系統運行穩定，降低了事故發生機率。

      三、結束語
      濟鋼中板廠液壓站整合中很好的應用了西門子的網絡技術，系統投入使用后，實現了遠程監控和操作，實現了泵站的無人監控。大大降低了值班人員的勞動強度。

      濟南市工業北路21號，濟鋼中板廠動力車間 王信堯收 郵編250101