丁振洪

摘要：一些老的電氣控制系統(tǒng)沒有配備觸摸屏，設(shè)備故障報警功能不完善，沒有報警歷史記錄可查。為此將觸摸屏引入電氣控制系統(tǒng)，并在PLC程序中增加故障捕捉功能，使設(shè)備具備“自診斷”功能，為設(shè)備的維護(hù)與檢修提供及時有效信息。

關(guān)鍵詞：觸摸屏；故障報警；PLC程序；故障捕捉；自診斷

人機(jī)界面（HMI）是操作人員與PLC之間進(jìn)行對話和相互作用的接口設(shè)備。用戶可以通過人機(jī)界面與控制控制系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，向控制系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)，信息和控制命令，而控制系統(tǒng)又可以通過人機(jī)界面回送控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與有關(guān)信息給用戶。因此人機(jī)界面已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)不可缺少的設(shè)備之一，其應(yīng)用越來越廣泛，一些老設(shè)備可以通過增加觸摸屏的方法來升級電氣控制系統(tǒng)，為操作人員提供更多的有用信息。

某氧化鋁廠擁有的三臺從荷蘭進(jìn)口的隔膜泵是該廠重要的核心設(shè)備，其電氣控制柜PLC選用西門子S7300，原設(shè)計沒有配置觸摸屏。控制柜門上配有操作電鈕及少量故障指示燈，但由于安裝位置有限，不能安裝太多的故障指示燈，導(dǎo)致原系統(tǒng)所能提供的信息量比較少，有些引起設(shè)備停車的故障沒辦法顯示，經(jīng)常造成“不明原因”故障停機(jī)，尤其是外部聯(lián)鎖信號引起的停車故障，停車后不會留下痕跡，這就給故障的診斷和處理帶來了困難。

原有控制系統(tǒng)不能提供更多故障信息，且沒有歷史故障信息記錄，影響設(shè)備的檢修與維護(hù)，為解決這個問題，將電氣控制系統(tǒng)升級，引入西門子觸摸屏MP277，同時將原314CPU改為315-2DP，其中DP口用于通過PRIFIBUS通信與觸摸屏連接，另一個MPI口用于編程和監(jiān)控。硬件的升級完成后，還需要相關(guān)軟件來支撐，即觸摸屏組態(tài)程序與相關(guān)PLC程序的創(chuàng)建與修改。

首先分析原PLC程序，列出所有可能引起設(shè)備停機(jī)的原因，并將這些故障中間變（位），組合到一個16位的字中，方便觸摸屏調(diào)用，因為觸摸屏是報警使用的變量是以字（16位）為單位。對于原PLC程序里面沒有保持的故障，需要通過程序來加以捕捉和鎖定，瞬間波動會引起設(shè)備故障停機(jī)，但不一定會在觸摸屏報警視圖中報故障，因為受變量更新采樣周期的限制，觸摸屏接收不到瞬間變化的信號，從而出現(xiàn)“不明原因故障”。例如，外部聯(lián)鎖停機(jī)信號是常閉型，故障狀態(tài)下PLC對應(yīng)的輸入點是沒有信號的，可在程序中用下降沿脈沖命令捕捉和鎖定外部聯(lián)鎖信號140.6，經(jīng)過程序處理的外部聯(lián)鎖信號的中間變量M79.2就能被觸摸屏接收，并在報警歷史記錄里面查詢，避免出現(xiàn)“不明原因”故障停機(jī)。中間變量M79.2可在主機(jī)運行的上升沿自動復(fù)位和人工手動復(fù)位。外部聯(lián)鎖控聯(lián)鎖停主電機(jī)的信號的捕捉程序如下，其他會引起主機(jī)停車但沒有保持的信號都用此方法進(jìn)行程序鎖定處理。

然后在觸摸屏建立與PLC一致的報警變量，并定義每一位報警的文字內(nèi)容，創(chuàng)建報警視圖，在報警視圖的屬性視圖對話框中選擇“報警事件”，這樣就可以顯示歷史報警。此外還創(chuàng)建觸摸屏操作畫面，原控制柜門所有操作都能在觸摸屏上實現(xiàn)，當(dāng)然這也需要修改PLC程序，實現(xiàn)觸摸屏的操作控制設(shè)備的功能，觸摸屏通過PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)與CPU連接安裝在設(shè)備旁邊，方便崗位人員操作。而且還增加了啟動條件畫面，無論什么原因造成設(shè)備無法正常啟動，只要查看此畫面就一目了然了。此外還利用觸摸屏的數(shù)據(jù)記錄功能，創(chuàng)建隔膜室排、注油次數(shù)及泵出口壓力趨勢畫面和泵出口流量統(tǒng)計功能，尤其是流量統(tǒng)計功能，可以查閱三天內(nèi)各班次的累計輸送流量數(shù)據(jù)，在電氣控制系統(tǒng)上實現(xiàn)了以往只有DCS才能實現(xiàn)的數(shù)理統(tǒng)計功能。從此這一進(jìn)口設(shè)備有了“記憶”和數(shù)理統(tǒng)計功能，增加許多原系統(tǒng)不可能具備的新功能，這對掌握設(shè)備的狀態(tài)和泵的預(yù)知性維修創(chuàng)造了有利條件。例如，通過分析觸摸屏推進(jìn)液系統(tǒng)排、注油次數(shù)趨勢畫面（推進(jìn)液是隔膜泵的重要傳動介質(zhì)），可以掌握推進(jìn)液系統(tǒng)的運行狀況和初步推測推進(jìn)液系統(tǒng)存在的問題。一方面使問題及時發(fā)現(xiàn)、及時處理；另一方面能準(zhǔn)確排除故障，避免過剩維修，使全廠最核心的設(shè)備——隔膜泵——得到及時備用。

系統(tǒng)升級后完善報警功能，使設(shè)備具有“自診斷功能”，消除了設(shè)備“不明原因”故障停車現(xiàn)象，原來不能在控制柜報的故障都能在觸摸屏顯示，所有設(shè)備故障都能在觸摸屏上找到原因和頻次，為設(shè)備故障的查找與處理提供線索，縮短了設(shè)備故障停車時間。避免出現(xiàn)以前電氣、儀表兩家互相爭執(zhí)、推諉的情形。觸摸屏的運用優(yōu)化了電氣控制系統(tǒng)，提高了設(shè)備的可靠性和核心設(shè)備運轉(zhuǎn)率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。觸摸屏直觀生動的操作界面，使得各種工藝參數(shù)和故障信息一目了然，為操作和設(shè)備維護(hù)創(chuàng)造了一個良好的人機(jī)界面，現(xiàn)該氧化鋁廠通過增加觸摸屏對三臺進(jìn)口隔膜泵控制系統(tǒng)全部進(jìn)行了升級。