远程故障诊断系统在水处理自控系统中的应用

李树梅

（莱钢自动化部，山东 莱芜 271104）

0 引言

棒材厂型钢车间水处理工程项目主要为扩容后的加热炉和轧线提供冷却水循环、水质处理、加压和降温等工作。在设计上采用了2套S7－300的PLC系统，分别对旋流井和循环水泵房两部分的相关设备进行监控，极大地促进了节能环保和循环经济的发展。

1 棒材厂水处理自控系统

1.1 水处理工艺

棒材厂型钢车间水处理工艺分净水循环、浊水循环两个系统。净水循环系统主要为轧线直流电机、液压润滑、加热炉冷却、进出炉辊道等所需的间接冷却水。经使用后的水只是水温略有升高，经净循环冷却塔冷却处理后循环使用，净水循环系统结构框图如图1所示。

图1 净水循环系统结构框图

浊水循环系统供粗、中、精轧机组，控制水冷装置及冲氧化铁皮等所需用水，其回水经氧化铁皮沟流至旋流沉淀池沉淀后一部分经泵加压至车间冲氧化铁皮，另一部分经泵加压至化学除油器进行除油和二次沉淀处理，除油、沉淀后进入浊热水池再循环使用。浊水循环系统结构框图如图2所示。

1.2 水处理自控系统的配置

水处理自动控制系统采用2套西门子S7－300系列PLC硬件组成基础自动化系统，完成现场数据的采集、逻辑运算、联锁、数据处理及输出执行指令等功能。上位机安装WINCC6.0监控软件，操作系统为Windows 2000，使用STEP V5.3编程软件。在2套PLC与上位机之间架设工业以太网，以光缆作为主干传输网络，通过光纤收发器、交换机等进行站间通讯。整个控制系统功能强大，使用可靠，维护方便。

图2 浊水循环系统结构框图

2 远程故障诊断系统的实现

远程故障诊断系统利用WINCC6.0开发的人机界面作为数据源端，通过OPC连接器源源不断地向服务器端提供水处理的运行状态信息，维护人员可利用以太网通讯全面地掌握水处理自控系统的动态信息，为快速解决水处理自控系统的故障提供强大的支持。本文以系统功能块SFC51为例简单介绍故障诊断信息的提取。

2.1 提取故障信息

时间中断组织块OB35默认调用时间为100ms，可以根据需要更改，定时范围为1ms～60 000ms。需注意的是设定的时间必须大于OB35中程序执行所花费的时间。系统功能块SFC 51提供了丰富的故障诊断功能，可以用来读取CPU 的指示灯状态，CPU 硬件的序列号、存储卡序列号等。

通过将SFC 51 的SSL－ID 引脚设置不同的参数，可以读取系统状态列表或部分系统状态列表，如当SSL－ID＝W＃16＃19 时，表示需要读出PLC 所有LED 的状态。

其他引脚的意义如下：REQ 引脚：等于1时，启动处理；INDEX 引脚：部分列表中对象的类型或编号，本例中没有意义；RET＿VAL 引脚：若执行出错，则包含错误代码；BUSY 引脚：等于1时表示读进程没有完成；SZL＿HEADER 引脚：输出系统信息存储的数据记录区号及长度，结构数据类型，包括两个字，第一个字输出系统信息长度，第二个字输出存储系统信息的数据记录区；DR 引脚：指定输出系统信息存储在CPU的地址区，数据类型为指针，长度必须大于参数SZL＿HEADER 第一个字输出信息长度。

根据SFC51的需要创建DB 数据块，用于存放读取出来的信息，其中每4 个字节为一组，存储一个CPU＿LED＿ID 的相关信息。

图3为DB 块结构。其中，前两个字节表示灯的类型，是SF灯还是BF灯；第三个字节表示灯是亮还是灭，1表示灯亮，0表示灯灭；第四个字节表示灯是否闪烁，0表示不闪，1表示正常闪烁，2表示慢闪。

除此之外，还可以采用其他技术，如24V 直流电源故障诊断技术、UPS状态监视技术、交换机端口检测技术等，得到更多全方位的故障信息。

图3 DB块结构

2.2 利用OPC接口远程读取故障信息

通过各种诊断技术得到的故障信息可上传到人机界面显示。人机界面作为数据源端，采用OPC接口作为连接器，OPC 是以OLE／COM／DCOM 技术为基础，采用客户／服务器模式，为工业自动化软件面向对象的开发提供了统一的标准。OPC 定义了一组COM对象及其接口规范，对客户程序是透明的，只需遵循相同的规范和方法就能读取服务器中的数据。

2.2.1 数据源端的OPC连接器设置

OPC 接口的连接器设置需要在数据源端安装RIF（远程服务器接口）并对其Configuration、Log Base、Port Number项进行配置（见图4），测试Port Number是否被其他程序所占用，将新建的RIF 配置添加入可利用的组，并在Current State中将其运行起来，停止其他无用的连接。最后在保存所有配置前，重新启动本地服务器。

图4 数据源端RIF配置

2.2.2 服务器端的OPC设置

在Proficy Real－Time Information Portal的服务器端连接器的配置中注明相应的IP地址或上位机名称、Port Number、OPC Server ProGID 项即可。通过测试，就可以实现远程读取服务器中水处理的故障信息。

3 结束语

远程故障诊断系统可以及时、准确地分离和辨识故障，提高了水循环的利用率，降低了相关生产线的生产成本，有效地保护了生态环境，促进了循环经济发展，提高了企业的综合经济效益。

［1］ 龙荷云.循环冷却水处理［M］.第3版.南京：江苏科学技术出版社，2001.

［2］ 柴瑞娟，陈海霞.西门子PLC 编程技术及工程应用［M］.北京：机械工业出版社，2006.