文/呂贇

首先應(yīng)當(dāng)明確一點，在自控系統(tǒng)中得到有效應(yīng)用的西門子S7 系列PLC，包括S7-300、S7-400、S7-1200 和作為S7-300/S7-400 替換機種而存在的S7-1500，其中，S7-1500PLC 的優(yōu)勢，主要在于其能夠在方便操作的前提下，對用戶友好性進行最大限度的實現(xiàn)，使提高自動控制系統(tǒng)有效性的設(shè)想成為現(xiàn)實。

1 S7-1500PLC系統(tǒng)的概述

西門子S7-1500PLC 在系統(tǒng)性能、信號處理方面具有的優(yōu)勢，使其在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，實踐證明，對其進行合理應(yīng)用不僅能夠縮短花費在系統(tǒng)響應(yīng)上的時間，還可以起到加強控制能力的效果。這是因為該系統(tǒng)配有高波特率、高效傳輸協(xié)議和高速背板總線，所應(yīng)用服務(wù)器也支持對非本地系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行查詢，診斷的準確性自然可以得到保證。

2 S7-1500PLC系統(tǒng)的特點

S7 系列是以S5 系列為基礎(chǔ)所研發(fā)的PLC系統(tǒng)，可以對不同行業(yè)所提出的要求加以滿足，S7-1500PLC 具有以下特點：首先，在工藝方面，運動控制功能上具有的優(yōu)勢，使該系統(tǒng)具備無需其他模塊就能夠?qū)ROFIDRIVE 和模擬量進行連接的功能，另外，該系統(tǒng)還支持編碼器、速度及定位軸，PIC 控制功能的存在，為控制質(zhì)量提供了保證。其次，在故障安全方面，該系統(tǒng)對故障安全功能進行了優(yōu)化，實現(xiàn)了故障安全的自動化，用戶在對安全參數(shù)進行定義或修改時，可以由安全管理編輯器處獲取圖形支持，降低操作難度。接下來，在信息安全方面，該系統(tǒng)不僅能夠為通訊的完整性提供保障，還可以提高用戶應(yīng)用具有的安全性，通過將單個關(guān)塊和存儲卡序列號進行綁定的方式，達到防拷貝的效果，換句話說，程序只能夠在存儲卡的支持下運行，而不具備被復(fù)制的可能。最后，在設(shè)計處理方面，標準前連接器，縮短了用戶在接線上花費的時間，配件存儲得到簡化；集成短接片的存在，使電位組橋接變得更加靈活；以繼電器、自動斷路器為代表的輔助配件，為集成DIN 導(dǎo)軌的安裝提供了便利；所設(shè)計預(yù)接線位置，將初始接線和重新連接的過程加以簡化；集成屏蔽為模擬信號所具有的屏蔽性提供了保證。

3 S7-1500PLC系統(tǒng)的具體應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

某大空間的消防給水泵組，由2 臺噴淋泵和2 臺消防泵組成，其中，噴淋泵的作用是為噴淋系統(tǒng)供水，消防泵的作用是為消火栓供水，以水泵功率為依據(jù)確定啟動消防泵的方式，即通過帶旁路接觸器的啟動器，對消防泵進行啟動，變頻器在巡檢時對水泵進行輪流驅(qū)動，保證4 臺水泵均處于低頻運行狀態(tài)，這樣做的目的是避免管道水壓由于巡檢而在短時間內(nèi)快速升高的情況出現(xiàn)。負責(zé)控制泵組巡檢、啟停的系統(tǒng)為S7-1500PLC，在變頻器和該系統(tǒng)間對總線通訊加以應(yīng)用，在控制變頻器啟停、切換水泵參數(shù)時，該系統(tǒng)所依托的工具即為總線通訊，另外，利用PROFINET 網(wǎng)絡(luò)，將該系統(tǒng)與總監(jiān)控室進行連接，可以達到遠程監(jiān)控的效果。綜上，作為消防給水系統(tǒng)所不可或缺的組成部分，保證消防泵充分發(fā)揮自身作用的關(guān)鍵，則是日常巡檢和維護基本性能，傳統(tǒng)的人工巡檢，不僅需要經(jīng)過復(fù)雜的流程，監(jiān)管的難度也相對較大，除此之外，自動巡檢設(shè)備所依托系統(tǒng)不具備良好的可擴展性、自動化程度較低、無法及時對數(shù)據(jù)進行歸檔等問題的存在，也在無形中給日常巡檢的有效性帶來了影響，對S7-1500PLC 系統(tǒng)加以應(yīng)用，可以使上述問題從根本上得到解決。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

3.2.1 控制方式

巡檢系統(tǒng)所采用控制方式有兩種，分別是手動控制和自動控制，其中，手動控制為首選控制方式。首先是手動巡檢，將巡檢控制柜的按鈕開關(guān)，旋轉(zhuǎn)至“手動”，則代表手動巡檢，工作人員可以通過對柜面啟動按鈕進行操作的方式，完成巡檢的任務(wù)；其次是手動啟動和停止消防泵/噴灑泵，將消防泵/噴灑泵控制柜的旋鈕開關(guān)，旋轉(zhuǎn)至“手動”，同時，將巡檢控制柜的旋鈕開關(guān)，旋轉(zhuǎn)至“自動”，此時，工作人員就可以通過手動的方式，對消防泵/噴灑泵進行啟動或停止操作；接下來是自動運行，將噴灑泵控制柜和巡檢控制柜的旋鈕開關(guān)，旋轉(zhuǎn)至“自動”，代表的是自動運行，如果對消防啟泵沒有確切要求，則以10 天為循環(huán)，完成定時巡檢的工作，如果對消防啟泵具有確切要求，則根據(jù)要求對消防泵/噴灑泵進行啟動，如果正在使用的消防泵/噴灑泵出現(xiàn)故障，應(yīng)及時啟動備用泵，避免不必要問題的出現(xiàn)；最后是燈測試，每個控制柜都有用來進行燈測試的按鈕，按下該按鈕，控制柜的指示燈亮起，同時，蜂鳴器發(fā)出鳴叫。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信

西門子的常用通信方式，包括基于工業(yè)以太網(wǎng)的通信、自由口通信、MPI 通信等，不同通信方式均具有相應(yīng)的優(yōu)勢，例如，MPI 通信適合在小點數(shù)、小范圍現(xiàn)場進行通信，或在CPU 間對數(shù)據(jù)進行傳遞?，F(xiàn)階段，PROFIBUS通信已經(jīng)成為獲得眾多廠商支持的應(yīng)用行規(guī)和最佳解決方案，這是因為該通信方式具有嚴格的規(guī)范、獨特的技術(shù)和開放的標準，S7-1500PLC 系統(tǒng)便對該通信方式進行了運用，另外，還配有MPI 接口，無需再對DP 通信模塊進行購買，就可以完成DP 網(wǎng)絡(luò)的組建工作，所組建網(wǎng)絡(luò)具備良好的可擴展性，能夠支持多個狀態(tài)采集點、監(jiān)控站展開工作。除此之外，該系統(tǒng)還具備對主從站數(shù)據(jù)進行讀寫的功能，在輸出/輸入模塊中，利用組態(tài)報文對最大數(shù)據(jù)區(qū)域進行制定，為數(shù)據(jù)的交換提供支持。

3.2.3 程序切換

負責(zé)發(fā)出火災(zāi)信息的部分為消防控制中心，如果控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)建筑內(nèi)有火災(zāi)發(fā)生，控制中心需要立即向S7-1500PLC 系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)信號指令，該系統(tǒng)在接收到控制中心發(fā)出的信號后，退出當(dāng)前任務(wù)，對控制子程序進行調(diào)用，啟動消防泵，如果沒有火災(zāi)信息，該系統(tǒng)的工作則是控制水泵，定期展開巡檢。一般情況下，水泵巡檢的周期為10 天，工作人員可以根據(jù)實際需求，遠程對間隔時間進行設(shè)置，巡檢過程中，該系統(tǒng)的任務(wù)是對變頻器加以控制，保證變頻器逐一對水泵進行低頻驅(qū)動，以此來達到節(jié)能的目的，另外，處于低速運行狀態(tài)下的水泵，達不到出水速度，自然也不會增加管網(wǎng)的壓力。

巡檢工作結(jié)束后，該系統(tǒng)需要對巡檢程序進行調(diào)用,具體流程如下：首先，將變頻器向消防泵參數(shù)進行切換，隨后控制接觸器吸合并啟動變頻器，在變頻器運行的同時開始計時，到達計劃時間后，停止變頻器并分開接觸器，變頻器停止前，消防泵受變頻器驅(qū)動，始終處于低頻運行的狀態(tài)。結(jié)束消防泵的巡檢后，工作人員應(yīng)通過S7-1500PLC 系統(tǒng)，將變換器向噴淋泵參數(shù)進行切換，再對接觸器吸合加以控制，驅(qū)動噴淋泵低頻運行，到達定時的時間后，將變頻器停止，最后分開接觸器即可。如果在巡檢的過程中，發(fā)現(xiàn)存在水泵無法正常運行的情況，該系統(tǒng)應(yīng)通過發(fā)出報警信息的方式，將故障及時、準確的向工作人員進行告知；如果在巡檢的過程中，收到建筑內(nèi)有火災(zāi)發(fā)生的信息，該系統(tǒng)需要立即停止巡檢工作，將程序向火災(zāi)控制進行切換，保證消防泵能夠在最快的時間內(nèi)被啟動。

3.2.4 上位機的應(yīng)用

西門子WinCC 又被稱為視窗控制中心，所依托技術(shù)包括OPC、組態(tài)、SCADA 和人機界面等，通常被用來對過程自動化進行顯示以及輔助控制任務(wù)的完成，S7-1500PLC 系統(tǒng)所應(yīng)用上位機，即為WinCC，在計算機環(huán)境中運行的WinCC，在開放性方面具有突出的表現(xiàn)，例如，工作人員可以利用WinCC，完成對自動設(shè)備和軟件進行集成的工作，另外，WinCC 還具備豐富的菜單選項和設(shè)置項目，以及快速更新畫面、安全歸檔等功能，由此可見，WinCC 具備良好的安全性與可靠性，工作人員可以在友好界面下，完成編程、組態(tài)、數(shù)據(jù)管理等任務(wù)，根據(jù)實際需求，形成相應(yīng)的報警畫面、監(jiān)控畫面、操作畫面，當(dāng)然，WinCC 還可以用來打印歷史趨勢曲線及實時趨勢曲線，通過上文的敘述可以看出，WinCC具有極高的自動化程度。

4 結(jié)論

綜上所述，S7-1500PLC 系統(tǒng)的優(yōu)勢，主要現(xiàn)在更強的聯(lián)網(wǎng)能力、更快的處理速度、更加準確的診斷等方面，在自控系統(tǒng)中對其加以應(yīng)用，不僅能夠節(jié)約成本，還可以提高系統(tǒng)的安全性，降低對系統(tǒng)進行維護的難度，現(xiàn)階段，以消防為首的諸多行業(yè)都已經(jīng)將該系統(tǒng)應(yīng)用在了日常工作中，取得的效果也有目共睹。