广纸白板纸纸机生产线S5升级S7控制方案及实现

广纸白板纸纸机生产线S5升级S7控制方案及实现1引言白板纸的纸机生产线由VOITH-SULZER制造提供，抄宽3.45米，设计车速600米/分，抄造定量230～500克/平方米，产能18万吨/年。纸机主要组成部分：4个不同浆种流浆箱、叠网成形部、4道直通式压榨部(含1道预压)、干燥部(含吹风箱和汽罩)、施胶机、涂布机、红外干燥机、硬压光机、软压光机、卷取机、液压润滑气动系统、纸机传动;复卷机为双底辊型复卷机，设计车速2000米/分。白纸板生产线控制系统为西门子公司在20世纪80年代推出的S5PLC控制系统，西门子公司已经从上世纪九十年代后期开始停止了S5系列PLC控制系统的生产。西门子随后推出新一代S7系列PLC控制系统，S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。本文主要介绍了白纸板原西门子S5控制系统的配置，以及升级为西门子大型控制系统S7-400的配置，并给出了控制方案。2S5PLC系统构成纸机MCS系统由四台西门子S5主机构成,CPU为948。与DCS系统和传动系统有总线通讯。复卷机由一台西门子S5主机构成,CPU为928B。为西门子S5PLC控制系统，现场按钮开关操作。PLC1主要为网部和压榨部的控制，CPU为948，主机架+扩展机架+ET200U;PLC2主要为烘缸和施胶的控制，CPU为948，主机架+扩展机架+ET200U;PLC3主要为硬压光和10组烘缸的控制，CPU为948，主机架+扩展机架+ET200U;PLC4主要为11组烘缸、软压光和卷曲的控制，CPU为948，主机架+扩展机架+ET200U;PLC5主要为复卷的控制，CPU为928，主机架;PLC1、PLC2、PLC3、PLC4之间通过各有一块CP143模块，实现4组PLC之间的数据交换，PLC1有2块CP524分别实现同DCS和传动的通信，PLC3有1块CP524实现同DCS的通信。S5主机设备统计表如下：4S7方案改造方案实现4.1改造原因系统设备老化，备品备件供给困难，严重影响企业生产正常运行。4.2S7改造方案为适合工厂生产要求，原S5PLC系统将升级为西门子S7PLC控制系统，纸机配一台工程师站和两台操作员站,复卷配一台操作员和一台移动工程师站。纸机由四台S7-400主机替换原四台S5主机，复卷由一台S7-400主机替换原S5主机，CPU统一用414-3PN/DP,机架上用S7-400的IO模块,远程IO部分采用ET200M替换原S5系统中的ET200U。纸机配一台工程师站和两台操作员站，复卷配一台移动工程师站。尽量不动原IO接线，减少停机时间。PLC1主要为网部和压榨部的控制，CPU为CPU414-3PN/DP，主机架+扩展机架+ET200M;PLC2主要为烘缸和施胶的控制，CPU为CPU414-3PN/DP，主机架+扩展机架+ET200M;PLC3主要为硬压光和10组烘缸的控制，CPU为CPU414-3PN/DP，主机架+ET200M;PLC4主要为11组烘缸、软压光和卷曲的控制，CPU为CPU414-3PN/DP，主机架+扩展机架+ET200M(热插拔);PLC5主要为卷曲和复卷的控制，CPU为CPU414-3PN/DP，主机架;PLC1、PLC2、PLC3、PLC4的414-3具有以太网通信功能，可以实现各CPU之间的数据交换，PLC1配有1块MODBUS模件，2个通信口，分别实现同DCS和传动的通信，PLC3配有1块MODBUS模件，1个通信口，实现同DCS的通信。纸机控制系统配置2台操作员站和1台工程师站，便于实时监控和设备维护，PLC和上位机之间通过以太网方式实现通信。复卷控制系统配置1台操作员站和1台移动工程师站，便于实时监控和设备维护，PLC和上位机之间通过以太网方式实现通信。白板纸纸机生产线S7系统配置图如下：图1PLC1PLC2PLC3PLC4S7系统配置图图2PLC5S7系统配置图5改造中注意问题一、本次改造只改造PLC控制系统部分，即只更换PLC部分，原PLC控制柜、电源柜不做更换，大大降低改造成本。二、S7系统AI、AO、DI、DO模块点数和原S5系统中AI、AO、DI、DO对应模块点数一致，便于改造期间接线，大大降低改在工作量。三、增加WINCC上位机控制系统，便于系统维护。6结束语通过控制系统S5-S7PLC的升级改造，优化了用户软件，并增加上位机监控系统，监视和控制纸机设备，并有故障诊断功能，进一步完善了控制系统。该项目经过硬件安装、现场技术服务，对系统I/O测试，功能测试及开机调试，纸机已成功出纸。结果表明，该PLC控制系统的功能满足纸机生产要求。