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PCS7自定义功能块在粘胶短纤维生产控制中的应用

时间:2014-12-05 12:23攀遧:未知阅读次数: 复制分享 我要评论

1  引言
SIMATIC PCS7是西门子公司基于全集成自动化TIA概念的过程自动化DCS解决方案,属于先进的第三代全开放概念DCS技术平台。基于模块化、灵活性和开放性的设计理念,针对过程控制中一些标准的控制要求,PCS7系统预制集成了PCS7 Library功能库。功能库包括标准的过程控制功能块集(PID控制、马达控制、阀门控制、剂量给定、模拟量数字量监控等)、操作功能块集、报警功能块集等。使用系统提供的标准功能块,我们可以方便地从下到上一体化地组态工厂项目中工艺控制流程。使用CFC编程工具并结合PCS7 Library功能库,工程师一次性的编程即可完成如下工作:
●  控制器中运行的过程控制回路控制算法;
●  针对控制回路在上位机中相关画面下对应的监视回路图标;
●  控制回路在上位机中对应的操作及参数设置子画面;
●  控制回路对应的相关报警消息、趋势归档及用户操作记录等[2]。
为了满足某些特殊行业过程控制算法的需求,西门子公司也开发了一些相应的基于PCS7系统的行业库可以供客户选订。但是很多行业的工艺控制方面并没有涉及到,西门子公司也不可能开发各行各业的库(Library)。对粘胶化纤行业的过程控制,PCS7 Library功能库已不能完全满足工艺控制编程要求,如粘胶化纤的浸渍工艺程序块、黄化机工艺控制程序块、KK滤机控制以及变频器的控制等,都具有多个同样相同属性的设备,有必要开发对应的工艺控制块,同时出于对工艺控制技术的版权问题,对工艺控制块需要加密处理,这就需要程序工程师开发自己加密的工艺控制功能块。
2  自定义功能块开发
当使用PCS7系统开发一个功能块,例如一个功能块类型Block Type,首先,在控制器(AS)侧,它是一个功能块(Function Block);然而在上位机(OS)侧,它是此功能块对应的功能块图标Block Icon和一套操作面板Faceplate。本文以粘胶工厂原液工艺熟成车间的KK滤机自动反洗程序的工艺控制为例,阐述PCS7自定义工艺功能块的开发。
1、分析控制功能需求
KK滤机对纺丝原料—粘胶起过滤作用,是保证纺丝品质的关键工艺设备,是粘胶短纤维生产中最为重要的工艺设备之一,KK滤机设备众多,一条3万吨/年的粘胶生产线,有12-18台KK滤机,其控制的好坏直接影响纺丝质量和生产效率;我公司根据KK滤机工艺特点,自主开发KK滤机自动反洗程序模块,抽象归纳出其数学对象模型,封装在一个功能块FB内,归纳属性和行为如下:
●  对象属性状态(功能块FB输入管脚):自动/手动模式、滤机自动反洗命令、滤机活塞左右极限位置信号、滤机向左动作反馈、滤机向右动作反馈、滤机故障信号、滤机过载信号、滤机压差高报警信号、动作时间设置、监控时间设置、自动反洗次数高低报警值设定等。
●  对象行为(功能块FB输出管脚):滤机向左动作指令、滤机向右动作指令、反洗完成信号输出、动作超时报警信号输出、自动反洗次数高低报警信号输出。
KK滤机功能块程序代码根据输入状态属性自动判断其需要采取何种动作行为,自动完成工艺控制任务,程序算法主要完成以下几个控制任务:
●  根据工艺可选择时间反洗功能和压力差反洗功能,或者同时进行。
●  根据工艺要求可选择串行反洗方式或并行反洗方式。
●  单台滤机反洗时间设定功能,两台滤机间隔时间设定功能。
●  自动反洗次数累计、平均反洗次数功能,控制设备的寿命周期。
●  自动时检修或故障滤机将跳过。
●  程序自动监控左右极限位置报警、滤机反洗状态,确保设备安全。
●  滤机自动清洗功能。
2、AS功能块开发
PCS7开发功能库一般通过SCL结构化编程语言来完成,当然也可以通过LAD、STL等来编写,相比之下,SCL是高级编程语言,具有LAD、STL不可比的优越性;首先定义功能块类型Block Type,它包含如下部分: