基于WINCC的SIMATIC H1网的组态通讯及后期开发应用

[简介]该文详细介绍了基于WINCC的SIMATICPH1网组态通讯及后期开发应用的策略、方案与实效，并结合江苏省烟草企业技术改造的需要,应用WINCC直接对原先老设备(S5系列)组网通讯(H1网),使其质量监控跃上一个新的台阶。


一、引言

随着工业生产的不断发展，对生产过程控制所需的监视和控制的信息显著增加，推广应用先进的网络化自动控制技术及系统是提高企业生产过程自动化水平和产品质量的一个重要手段。这也是我国"十五"期间重点开展工作的一个方面。

烟草行业通过八五、九五期间的高速发展，已成为一个自动化程度相对较高的行业。仅就江苏省烟草企业的烟丝制造车间来说，所有生产线全部采用PLC自动控制（其中Siemens的占有率高达90%以上）。但是，由于八五初期技术条件的限制，各厂的制丝线（已制作成三维动画，可现场播放）大多采用S5系列的PLC单机控制，未能联网集中监控（除个别厂后加设了L1网）。为了使其质量监控跃上一个新的台阶，各厂都将在近二年内全面更新PLC并直接组网。作为过渡时期的技术储备和工厂技术人员的培训，以及作为国家高科技发展计划((863计划)质量控制项目的试验工厂，作者在国家高科技发展计划((863计划)和淮阴卷烟厂的资助下，设计开发了淮阴卷烟厂制丝车间H1网络系统和质量监控系统。该系统是将现有制丝老设备（由S5控制）通过WINCC组成H1网络，实现集中监控，以提高生产质量。

二、系统需求

网络应为开放式结构，上层可与全厂的CIMS网络通讯，下层可与制丝线上的设备控制单元连接，并具有扩展功能。网络通讯可靠，速度达10Mbit/秒以上。

网络采用分布式控制结构，在网络局部出现故障时，各下位机仍能正常工作。

功能上应实现远程控制、集中监视、故障报警和应急处理等功能，可协调整个生产线各设备正常工作。操作显示界面友好，操作简便。

数据存贮安全可靠,具有实时更新、统计查询和数据分析功能。

可为后期开发的烟丝质量控制专家系统提供数据接口和历史数据。
三、制丝线H1网络的总体结构
随着控制技术从点到线，又从线到面的一步一步发展，PLC的联网技术得到迅速发展。SIEMENS公司在其SIMATICOS5U系列的可编程控制器上开发了多种不同等级的通信功能，以实现与智能外设或可编程控制器等产品的通信,乃至形成由可编程控制器构成的工业控制局部网络。


本项目采用H1总线网，其系统结构见图1。系统主要由三部分组成：A.分散的过程控制部分,它们由具体设备与测量控制仪器以及PLC等控制器组成，以实现现场过程控制，在网络出现故障时，它们可以自行正常运行；B.集中的段控和总控部分，它们通过H1网将若干条生产线或车间的全部设备连为一体，以实现统一监控和故障报警。C.质量管理与通讯部分，它们由后期开发的质量监控软件与通讯模块组成，以实现与全厂的CIMS网相连，实现生产计划分配与产量统计、远程烟丝质量的控制、香烟配方专家系统的远程指导等。（系统框架见图2）


选择H1总线网的主要理由如下:

随着工业上发展的需要，原有的SINECJL1局部网的传输速度已不能适应需要。SINECPH1网采用以太网通讯，传输速率达10M位/秒。H1网为过程自动化提供了一个功能强大的通信工具，除了可与SIMATICJS5系列可编程控制器相连外，还能与SICOMP（自动控制用计算机系统）、SINUMERIC（数控系统）和SIROTEC（机器人）等自动化系统连网通信，兼容PC机和系其它系统也能借助接口组件与SINEC H1连接。

与传统星形结构相比，总线型网络系统体现了很大的优越性，特别是在连接大而复杂的通信系统时，更具有以下特点：A.低成本电缆,系统中各站点之间通信仅使用一条公共数据总线即可。B.易扩展，要扩展站点不需要增加硬件接口就可以挂到总线网。C.站点间通信自由，在总线网系统中，站点之间可以相互自由通信。
四、系统的实现
SIEMENS公司的WINCC是一个较为实用且与SIMATIC产品无缝连接的组态软件，其界面友好，功能强大，可以实现控制界面设计、硬件组态、标签归档、报警归档、打印归档与用户管理。作者选用WINCC作为组态软件，在调试过程中解决了S5－115U系列PLC用WINCC组态的特殊性，实现了系统的功能。实现的主要系统功能图片见图3。


五、小结

从上述介绍可以看出，应用WINCC可以直接对原先老设备(S5系列)组网通讯(H1网),并为二次开发留有接口，使其质量监控跃上一个新的台阶。