作为自动控制的基本操作单元的仪表和阀门的可靠性是实 现自动化操作的基础. 为减少由于仪表设备本身的故障造成的 停车时间, 对仪表和阀门进行预防性维护保养的工作是非常重 要的. 以前的预防性维护计划多数依靠人的经验,提前做出,但 由于现场情况比较复杂,往往与预防性维修计划不符合,如果应 用控制软件系统对现场仪表设备进行在线测量, 并依靠不同的 维护策略进行分析,可实时得到仪表设备的维护计划. 1 PLC 控制系统的结构 某高分子精细化工厂硬件系统的构成: 上位机系统是由三 台研华工控机组成的,PLC 控制系统为西门子 S7-300,所有的 现场仪表信号进入 S7-300 PLC. 上位机采用 WinCC 6.0 系统 做为人机界面的系统,S7-300 PLC 采用 Simatic Step7 V5.2 软件方式来编程. PLC 与WinCC 系统之间通过工业以太网通 讯进行数据连接. 在S7-300 PLC 及上位机中,分别用 Simat- ic Step7 V5.2 和WinCC 6.0 软件编程, 增加了预防性维护的 功能. 硬件系统结构图如图 1. 图1系统结构 2 S7-300 中Simatic Step7 V5.2 程序的编制 在本预防性维护系统中,用Simatic Step7 V5.2 软件按下 列三种维护计划编写诊断程序, 并将编好的程序 download 至S7-300 中. 2.1 基于时间的维护计划 基于时间的维护计划: 在特定周期中执行基于时间的维护 计划的维护, 在工厂中设备的年运行时间一般为 8000 小时,例如,对一些长周期运行的仪表设备,根据不同的要求、行业标准 或制造商的建议, 每隔 2000 小时或 4000 小时应做预防性维 护. 某些设备将包含一些复杂的维护周期,不同的周期需要不同 的维护操作(任务清单). 在创建并安排维护计划后,系统将为每 个设备生成单独的计划单,到期日会有不同的操作. 例如:针对测量碱液管道流量的流量计 FT-161,由于在现 场的环境比较恶劣,周围的管线有跑冒滴露现象,容易对现场仪 表有腐蚀,根据以往的经验,每一个月左右应现场检查一下流量 计的, 在S7-300 PLC 中做一个 1000 小时的计时器, 每到 1000 小时,上位机出现 FT-161 应进行维护的提示,一直到有 人确认,这个提示会消除并重新开始计时. 在S7-300 控制中,编程序如下: Network1 / / 采用一个 2 小时的计时器 T1 , 每间隔 2 小时使 T1 的输 出一个逻辑"1"的信号) AN T1 L S5T#2H SD T1 Network 2 / / 采用一个计数值 500 的计数器 C1 , 每间隔 1000 小时 (500 次个 T1 信号)使C1 的输出一个逻辑"1"的信号,使上位机出现 一个″FT-161 应维护″的提示 A T1 CU C 1 BLD 101 A M0.0 / / M0.0 为上位机使能信号,当M0.1 逻辑"1"时,计数值500 传入计数器 C1 L C#500 S C 1 A M0.1 / / M0.1 为上位机确认信号, 当M0.1 逻辑"1"时,计数器 C1 重新计数 R C 1 NOP 0 NOP 0 A C1 =M0.2 / / M0.2 为上位机提示信号, 当M0.2 为逻辑"1"时,上位机提示″ FT-161 应维护″ 2.2 基于性能的维护计划 基于性能的维护计划: 可根据各个设备和功能位置的测量 点安装的计数器读数来进行. 某些设备要根据许多参数或状态 来进行操作.这些参数或状态信息可能由测量点提供.设备上的 计数器到达一定读数时,系统就进行维护,例如,对于批次性动 S7-300 PLC 控制系统在化工厂预防性维护的应用 郑劲松 (天津阿克苏诺贝尔过氧化物有限公司,天津 300130) Application of S7-300 PLC System for Preventive Maintenance in Chemical Plant 摘要在S7-300 PLC 控制系统中,按照不同的维护要求,用软件方式来组态预防性维护,解决人工制订计划的缺陷,在实际 应用中取得了的良好效果. 关键词:S7-300,WinCC 6.0,预防性维护 Abstract The S7-300 PLC system is configured as a preventive maintenance system under the different commands by mainte- nance operators.By using the system we avoid inadequate of the manual plan and we achive good effort in the fact. Keywords:S7-300,WinCC 6.0,preventive maintenance S7-300 PLC 控制系统在化工厂预防性维护的应用 66 《工业控制计算机》2009 年22 卷第 3 期 作的设备,根据不同的要求、行业标准或制造商的建议,适宜采 用这种方式进行预防性维护. 例如,对于包装系统上的气动执行阀 XV503 每动作 800 次 应做一个检查,检查内容包括阀门与管道连接的加固,法兰垫片 的更换,执行器与阀门的连接的加固,阀痤密封的更换,压缩空 气系统上过滤器的排水,润滑油的更换等等. 在S7-300 PLC 中,编程序如下: Network1( 采用一个 800 次的计数器 C2 ,每间隔 800 次使 C2 的输 出一个逻辑"1"的信号) A I0.0 / / XV503 每开一次,检测到一个回讯信号 I0.0,由I0.0 产生 一个脉冲信号 M1.0 FP M1.0 CU C 2 BLD 101 A M0.0 / / M0.0 为上位机使能信号,当M0.1 逻辑"1"时,计数值800 传入计数器 C1 L C#800 S C 1 A M0.1 / / M0.1 为上位机确认信号, 当M0.1 逻辑"1"时,计数器 C1 重新计数 R C 1 NOP 0 NOP 0 A C1 =M0.2 / / M0.2 为上位机提示信号, 当M0.2 为逻辑"1"时,上位机出现 提示″XV503 应维护″ 2.3 基于条件的维护计划 基于条件的维护计划: 部分设备将通过实时状态或操作参 数如温度等进行控制. 这些参数为实时读数,需要实时对其进行 监控. 通常我们在系统中创建计量点来对设备瞬时读数进行评 估. 按照法律要求、行业标准或制造商的建议,若读数不在许可 范围内,上位机系统将收集并记录,当这种不正常状态到达一定 程度时,由系统做出一个维护信息. 例如,安装在干燥器 A320 上的测量温度计 TT-320 在正常 操作下,温度不应该超过 40 度,但由于干燥器上装有搅拌器,产 生的振动常可能引起温度计现场接线的松动,造成温度的虚高, 引起生产异常. 在正常使用中,如果温度超过 40 度的情况超过 3 次,就在上位机上出现一个应进行现场维护的提示. 在S7-300 PLC 控制中,编程序如下: Network1( TT320 输入量程 0-100 度,当TT320>40 度,使M3.0 置位为 1) L PIW128 L 11060 >=I =M3.0 Network2( 当TT320 输入>40 度的次数等于 3 时,使M3.1 置位为 1,上 位机显示″TT320 应进行现场维护″) A M0.0 / / M0.0 为上位机使能信号,当M0.1 逻辑"1"时,计数值 3 传入计数器 C3 CU C3 BLD 101 A M3.0 / / 每当 TT320>40 度时,产生一个脉冲信号 M2.0 FP M2.0 L C#3 S C 3 A M0.1 / / M0.1 为上位机确认信号, 当M0.1 逻辑"1"时,计数器 C3 重新计数 R C 3 NOP 0 NOP 0 A C3 =M3.1 / / 当TT320 输入>40 度的次数等于 3 时,M3.1 置位为逻辑"1", 当M3.1 为逻辑"1"时,上位机出现提示″TT320 应进行现场维护″ 3 上位机中 WinCC 系统的组态 在上位机中,通过对 WinCC 6.0 软件的组态,完成监控系统 的功能. 下面,是一个"FT-161 应维护"的报警记录组态的例子: 1)变量的定义. 例如:变量标签名:FT-161_Notice 地址为 位内存 M0.2 2)报警记录的添加. 在报警记录组态中,新建一个报警记 录,消息位为 FT-161_NoticeR 的变量标签名,在消息文本中填 入"FT-161 应维护". 3)组态完系统后,运行系统. 在正常操作系统中,每当运行 1000 个小时,会出现 FT-161 应维护的报警信息. 4 结束语 通过这种组态方式,可根据回路的特点,将每个控制回路的 预防性维护都做到软件系统中, 可实时得到预防性维护计划的 安排. 这个系统可根据现场实际情况及积累的经验,不断的动态 优化. 这套软件系统解决了以前由于时间的滞后,个人经验的不 足造成维修计划与生产实际相脱节的情况,并在使用过程中,弥 补了由于维护人员少造成的设备巡检不及时的缺点, 取得了很 好的实用效果. 这套软件系统功能的完成, 不需要增加硬件投 资,在节约工厂成本的前提下,为现场仪表设备进行经常性、周 期性的预防性维护提供了科学理论的基础, 确保自动控制系统 的运行正常,为化工厂"长满优"的生产揭供了良好的保障. 参考文献 [1]Siemens,WinCC V6 Basic Documentation,2003,chart [2]Siemens, Simatic step 7 V5.1,2004 [3]陆德民.石油化工自动控制设计手册[M].3 版.北京:化学工业出版 社,2003 [4]汪昌任.SAP EAM 设备维护系统应用及案例[M].北京:清华大学出 版社,2005 [收稿日期:2008.10.22] 67
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作为自动控制的基本操作单元的仪表和阀门的可靠性是实 现自动化操作的基础. 为减少由于仪表设备本身的故障造成的 停车时间, 对仪表和阀门进行预防性维护保养的工作是非常重 要的. 以前的预防性维护计划多数依靠人的经验,提前做出,但 由于现场情况比较复杂,往往与预防性维修计划不符合,如果应 用控制软件系统对现场仪表设备进行在线测量, 并依靠不同的 维护策略进行分析,可实时得到仪表设备的维护计划. 1 PLC 控制系统的结构 某高分子精细化工厂硬件系统的构成: 上位机系统是由三 台研华工控机组成的,PLC 控制系统为西门子 S7-300,所有的 现场仪表信号进入 S7-300 PLC. 上位机采用 WinCC 6.0 系统 做为人机界面的系统,S7-300 PLC 采用 Simatic Step7 V5.2 软件方式来编程. PLC 与WinCC 系统之间通过工业以太网通 讯进行数据连接. 在S7-300 PLC 及上位机中,分别用 Simat- ic Step7 V5.2 和WinCC 6.0 软件编程, 增加了预防性维护的 功能. 硬件系统结构图如图 1. 图1系统结构 2 S7-300 中Simatic Step7 V5.2 程序的编制 在本预防性维护系统中,用Simatic Step7 V5.2 软件按下 列三种维护计划编写诊断程序, 并将编好的程序 download 至S7-300 中. 2.1 基于时间的维护计划 基于时间的维护计划: 在特定周期中执行基于时间的维护 计划的维护, 在工厂中设备的年运行时间一般为 8000 小时,例如,对一些长周期运行的仪表设备,根据不同的要求、行业标准 或制造商的建议, 每隔 2000 小时或 4000 小时应做预防性维 护. 某些设备将包含一些复杂的维护周期,不同的周期需要不同 的维护操作(任务清单). 在创建并安排维护计划后,系统将为每 个设备生成单独的计划单,到期日会有不同的操作. 例如:针对测量碱液管道流量的流量计 FT-161,由于在现 场的环境比较恶劣,周围的管线有跑冒滴露现象,容易对现场仪 表有腐蚀,根据以往的经验,每一个月左右应现场检查一下流量 计的, 在S7-300 PLC 中做一个 1000 小时的计时器, 每到 1000 小时,上位机出现 FT-161 应进行维护的提示,一直到有 人确认,这个提示会消除并重新开始计时. 在S7-300 控制中,编程序如下: Network1 / / 采用一个 2 小时的计时器 T1 , 每间隔 2 小时使 T1 的输 出一个逻辑"1"的信号) AN T1 L S5T#2H SD T1 Network 2 / / 采用一个计数值 500 的计数器 C1 , 每间隔 1000 小时 (500 次个 T1 信号)使C1 的输出一个逻辑"1"的信号,使上位机出现 一个″FT-161 应维护″的提示 A T1 CU C 1 BLD 101 A M0.0 / / M0.0 为上位机使能信号,当M0.1 逻辑"1"时,计数值500 传入计数器 C1 L C#500 S C 1 A M0.1 / / M0.1 为上位机确认信号, 当M0.1 逻辑"1"时,计数器 C1 重新计数 R C 1 NOP 0 NOP 0 A C1 =M0.2 / / M0.2 为上位机提示信号, 当M0.2 为逻辑"1"时,上位机提示″ FT-161 应维护″ 2.2 基于性能的维护计划 基于性能的维护计划: 可根据各个设备和功能位置的测量 点安装的计数器读数来进行. 某些设备要根据许多参数或状态 来进行操作.这些参数或状态信息可能由测量点提供.设备上的 计数器到达一定读数时,系统就进行维护,例如,对于批次性动 S7-300 PLC 控制系统在化工厂预防性维护的应用 郑劲松 (天津阿克苏诺贝尔过氧化物有限公司,天津 300130) Application of S7-300 PLC System for Preventive Maintenance in Chemical Plant 摘要在S7-300 PLC 控制系统中,按照不同的维护要求,用软件方式来组态预防性维护,解决人工制订计划的缺陷,在实际 应用中取得了的良好效果. 关键词:S7-300,WinCC 6.0,预防性维护 Abstract The S7-300 PLC system is configured as a preventive maintenance system under the different commands by mainte- nance operators.By using the system we avoid inadequate of the manual plan and we achive good effort in the fact. Keywords:S7-300,WinCC 6.0,preventive maintenance S7-300 PLC 控制系统在化工厂预防性维护的应用 66 《工业控制计算机》2009 年22 卷第 3 期 作的设备,根据不同的要求、行业标准或制造商的建议,适宜采 用这种方式进行预防性维护. 例如,对于包装系统上的气动执行阀 XV503 每动作 800 次 应做一个检查,检查内容包括阀门与管道连接的加固,法兰垫片 的更换,执行器与阀门的连接的加固,阀痤密封的更换,压缩空 气系统上过滤器的排水,润滑油的更换等等. 在S7-300 PLC 中,编程序如下: Network1( 采用一个 800 次的计数器 C2 ,每间隔 800 次使 C2 的输 出一个逻辑"1"的信号) A I0.0 / / XV503 每开一次,检测到一个回讯信号 I0.0,由I0.0 产生 一个脉冲信号 M1.0 FP M1.0 CU C 2 BLD 101 A M0.0 / / M0.0 为上位机使能信号,当M0.1 逻辑"1"时,计数值800 传入计数器 C1 L C#800 S C 1 A M0.1 / / M0.1 为上位机确认信号, 当M0.1 逻辑"1"时,计数器 C1 重新计数 R C 1 NOP 0 NOP 0 A C1 =M0.2 / / M0.2 为上位机提示信号, 当M0.2 为逻辑"1"时,上位机出现 提示″XV503 应维护″ 2.3 基于条件的维护计划 基于条件的维护计划: 部分设备将通过实时状态或操作参 数如温度等进行控制. 这些参数为实时读数,需要实时对其进行 监控. 通常我们在系统中创建计量点来对设备瞬时读数进行评 估. 按照法律要求、行业标准或制造商的建议,若读数不在许可 范围内,上位机系统将收集并记录,当这种不正常状态到达一定 程度时,由系统做出一个维护信息. 例如,安装在干燥器 A320 上的测量温度计 TT-320 在正常 操作下,温度不应该超过 40 度,但由于干燥器上装有搅拌器,产 生的振动常可能引起温度计现场接线的松动,造成温度的虚高, 引起生产异常. 在正常使用中,如果温度超过 40 度的情况超过 3 次,就在上位机上出现一个应进行现场维护的提示. 在S7-300 PLC 控制中,编程序如下: Network1( TT320 输入量程 0-100 度,当TT320>40 度,使M3.0 置位为 1) L PIW128 L 11060 >=I =M3.0 Network2( 当TT320 输入>40 度的次数等于 3 时,使M3.1 置位为 1,上 位机显示″TT320 应进行现场维护″) A M0.0 / / M0.0 为上位机使能信号,当M0.1 逻辑"1"时,计数值 3 传入计数器 C3 CU C3 BLD 101 A M3.0 / / 每当 TT320>40 度时,产生一个脉冲信号 M2.0 FP M2.0 L C#3 S C 3 A M0.1 / / M0.1 为上位机确认信号, 当M0.1 逻辑"1"时,计数器 C3 重新计数 R C 3 NOP 0 NOP 0 A C3 =M3.1 / / 当TT320 输入>40 度的次数等于 3 时,M3.1 置位为逻辑"1", 当M3.1 为逻辑"1"时,上位机出现提示″TT320 应进行现场维护″ 3 上位机中 WinCC 系统的组态 在上位机中,通过对 WinCC 6.0 软件的组态,完成监控系统 的功能. 下面,是一个"FT-161 应维护"的报警记录组态的例子: 1)变量的定义. 例如:变量标签名:FT-161_Notice 地址为 位内存 M0.2 2)报警记录的添加. 在报警记录组态中,新建一个报警记 录,消息位为 FT-161_NoticeR 的变量标签名,在消息文本中填 入"FT-161 应维护". 3)组态完系统后,运行系统. 在正常操作系统中,每当运行 1000 个小时,会出现 FT-161 应维护的报警信息. 4 结束语 通过这种组态方式,可根据回路的特点,将每个控制回路的 预防性维护都做到软件系统中, 可实时得到预防性维护计划的 安排. 这个系统可根据现场实际情况及积累的经验,不断的动态 优化. 这套软件系统解决了以前由于时间的滞后,个人经验的不 足造成维修计划与生产实际相脱节的情况,并在使用过程中,弥 补了由于维护人员少造成的设备巡检不及时的缺点, 取得了很 好的实用效果. 这套软件系统功能的完成, 不需要增加硬件投 资,在节约工厂成本的前提下,为现场仪表设备进行经常性、周 期性的预防性维护提供了科学理论的基础, 确保自动控制系统 的运行正常,为化工厂"长满优"的生产揭供了良好的保障. 参考文献 [1]Siemens,WinCC V6 Basic Documentation,2003,chart [2]Siemens, Simatic step 7 V5.1,2004 [3]陆德民.石油化工自动控制设计手册[M].3 版.北京:化学工业出版 社,2003 [4]汪昌任.SAP EAM 设备维护系统应用及案例[M].北京:清华大学出 版社,2005 [收稿日期:2008.10.22] 67