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【摘要】本文介绍了SIEMENS S7-300可编程控制器（PLC）在焦化生产流程的控制系统中的设计与应用。重点介绍了通过工业PLC串行口实现与西门子S7-300系列PLC间的串行数据传输通过CP340的数据通信，最终達到对PLC所连接设备工作状态的实时监控。该监控系统具有结构简单、可靠、维护工作量少，极大的提高了焦化的生产质量。
【关键词】焦化；PLC；串行通信；CP340
1.序言
可编程控制器，简称PLC。它是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，是在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。它采用可以编程程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序运算，计时等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的生产过程。随着科学技术的发展和生产工艺要求的不断提高，可编程控制器（PLC）已经得到大量的应用，它能够灵活地适应各种控制要求的需要并且操作简单，维护方便。在此着重介绍了PLC在焦化生产中的应用。该系统由PLC、检控器、传动设备等组成，系统能控制洗煤、配煤各个设备的启停以及监控其运行情况，具有显示、控制、监视、操作等功能。
2.硬件组成
PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。CPU是PLC的核心，输入单元和输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。
整个系统分为管理层、单元层、现场层和执行层。
管理层：一台主控机，一台热备机和数据站。从机与主机同时保存实时数据。当两台监控站一台出现故障，另一台接受所有的工作。
单元层：包括PLC主站以及相应的输入，输出模块，PLC主站采用西门子的S7-300系列的CPU，输入，输出模块采用S7-300系列模块。CPU主站与主控机、热备机之间通过DP总线进行通信，与输入，输出模块及变频器之间采用ET200M分布式结构，通过PROFIBUS-DP总线进行通信。ET200M选用西门子IM153-2。
现场层：现场仪表与数据站之间通过RS425进行通信，现场仪表的数据在数据站之间通过OPC方式与监控站之间进行通信。
执行层：包括分布于现场各处的传感器及相应的执行机构。
选用的模件配置如下：
1）CPU：CPU314，内带24KRAM；I/O口可以扩展到512点；带扩展内存长槽.24伏负载电源以及MPI接口。
2）开关量输入模块：SM321（1BL00-0AA0），DL32*DC24V，4块；
3）开关量输出模块：SM322（1BH00-0AA0），DO16*REL，
AC120V/230V，7块；
4）扩展模块：IM 365，1块；中央机架至扩展机架接口；有1M的电缆。
5）电源模块：PS 307-1E5A，1块；
6）通讯模块：CP342-5A，1块。
3.可编程控制器的软件组成
3.1系统软件
系统软件包括系统管理程序，用户指令解释程序和供系统调用的专用标准程序块等。系统软件分为上位机软件和下位机软件两部分。上位机软件对整个系统进行监控和数据管理，是整个系统的人机操作界面，它包括监控站软件和数据站软件。
3.1.1监控站软件：
监控站软件采用西门子的专用组态软件WinCC作为开发平台。它提供了适用于工业控制的应用程序管理，图形界面组态，数据库管理，I/O驱动等标准功能模板。
3.1.2数据站软件：
将现场仪表的软件直接与WINCC进行通信，采用单独的数据站与仪表进行通信。数据站软件基于WINDOWS 2000操作系统，采用VB、CVS、CVU10000、WinCC作为开发平台。数据站与监控站之间通过OPC方式进行通信，其中，监控站作为SERVER，数据站作为CLIENT。
3.1.3上位机与PLC的通讯
上位机与PLC之间采用异步串行方式进行通信，西门子S7-300系列PLC与PC之间进行通讯采用DP的方式，信号的转换由RS-485/RS-232转换器完成。
3.2应用软件
下位机软件采用西门子PLC专用编程工具STEP7 V5.1。PLC可控制编程应用软件的编程语言一般采用指令表、梯形图、功能图三种基本的表达方式。在该系统中，逻辑控制部分采用梯形图；PROFIBUS-DP通信和数据处理采用语句表。通过两种编程手段的结合，方便了程序的阅读、调试及系统功能的实现。下位机软件分为硬件配置和软件编程两部分。编程时，相对独立的功能一般放在单独的功能或功能块内，需要存储的数据放在公共数据块内。
下位机软件主要包括以下功能：一是系统的顺序启动及故障续启；二是系统的顺序停机；三是系统的故障停机及紧急停机；四是系统的单独设备调试；五是变频器参数的读写（PROFIBUS-DP通信）及圆盘启停。
4.结语
焦化自动化控制系统的各个动作和状态都由PLC控制，根据不同的工艺要求，通过接口元器件与计算机组成PLC工业局域网，实现网络通信与网络控制。该系统的运行情况表明，采用可编程控制器作为设备的电气控制系统，系统运行的比较稳定，维护量比较少。使焦化电气自动化仪表控制系统能方便地嵌入到钢铁工业生产流水线中。
参考文献
[1]SIMENS公司，S7-300用户手册
[2]CP340 MANUAL
[3]廖常初.PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，1996
[4]陈机林，王静.PLC在电厂输煤系统中的应用.自动化与仪器仪表，1997
[5]郭宗仁，可编程控制器及其通讯网络技术.北京：人民邮电出版社，1999
【关键词】焦化；PLC；串行通信；CP340
1.序言
可编程控制器，简称PLC。它是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，是在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。它采用可以编程程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序运算，计时等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的生产过程。随着科学技术的发展和生产工艺要求的不断提高，可编程控制器（PLC）已经得到大量的应用，它能够灵活地适应各种控制要求的需要并且操作简单，维护方便。在此着重介绍了PLC在焦化生产中的应用。该系统由PLC、检控器、传动设备等组成，系统能控制洗煤、配煤各个设备的启停以及监控其运行情况，具有显示、控制、监视、操作等功能。
2.硬件组成
PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。CPU是PLC的核心，输入单元和输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。
整个系统分为管理层、单元层、现场层和执行层。
管理层：一台主控机，一台热备机和数据站。从机与主机同时保存实时数据。当两台监控站一台出现故障，另一台接受所有的工作。
单元层：包括PLC主站以及相应的输入，输出模块，PLC主站采用西门子的S7-300系列的CPU，输入，输出模块采用S7-300系列模块。CPU主站与主控机、热备机之间通过DP总线进行通信，与输入，输出模块及变频器之间采用ET200M分布式结构，通过PROFIBUS-DP总线进行通信。ET200M选用西门子IM153-2。
现场层：现场仪表与数据站之间通过RS425进行通信，现场仪表的数据在数据站之间通过OPC方式与监控站之间进行通信。
执行层：包括分布于现场各处的传感器及相应的执行机构。
选用的模件配置如下：
1）CPU：CPU314，内带24KRAM；I/O口可以扩展到512点；带扩展内存长槽.24伏负载电源以及MPI接口。
2）开关量输入模块：SM321（1BL00-0AA0），DL32*DC24V，4块；
3）开关量输出模块：SM322（1BH00-0AA0），DO16*REL，
AC120V/230V，7块；
4）扩展模块：IM 365，1块；中央机架至扩展机架接口；有1M的电缆。
5）电源模块：PS 307-1E5A，1块；
6）通讯模块：CP342-5A，1块。
3.可编程控制器的软件组成
3.1系统软件
系统软件包括系统管理程序，用户指令解释程序和供系统调用的专用标准程序块等。系统软件分为上位机软件和下位机软件两部分。上位机软件对整个系统进行监控和数据管理，是整个系统的人机操作界面，它包括监控站软件和数据站软件。
3.1.1监控站软件：
监控站软件采用西门子的专用组态软件WinCC作为开发平台。它提供了适用于工业控制的应用程序管理，图形界面组态，数据库管理，I/O驱动等标准功能模板。
3.1.2数据站软件：
将现场仪表的软件直接与WINCC进行通信，采用单独的数据站与仪表进行通信。数据站软件基于WINDOWS 2000操作系统，采用VB、CVS、CVU10000、WinCC作为开发平台。数据站与监控站之间通过OPC方式进行通信，其中，监控站作为SERVER，数据站作为CLIENT。
3.1.3上位机与PLC的通讯
上位机与PLC之间采用异步串行方式进行通信，西门子S7-300系列PLC与PC之间进行通讯采用DP的方式，信号的转换由RS-485/RS-232转换器完成。
3.2应用软件
下位机软件采用西门子PLC专用编程工具STEP7 V5.1。PLC可控制编程应用软件的编程语言一般采用指令表、梯形图、功能图三种基本的表达方式。在该系统中，逻辑控制部分采用梯形图；PROFIBUS-DP通信和数据处理采用语句表。通过两种编程手段的结合，方便了程序的阅读、调试及系统功能的实现。下位机软件分为硬件配置和软件编程两部分。编程时，相对独立的功能一般放在单独的功能或功能块内，需要存储的数据放在公共数据块内。
下位机软件主要包括以下功能：一是系统的顺序启动及故障续启；二是系统的顺序停机；三是系统的故障停机及紧急停机；四是系统的单独设备调试；五是变频器参数的读写（PROFIBUS-DP通信）及圆盘启停。
4.结语
焦化自动化控制系统的各个动作和状态都由PLC控制，根据不同的工艺要求，通过接口元器件与计算机组成PLC工业局域网，实现网络通信与网络控制。该系统的运行情况表明，采用可编程控制器作为设备的电气控制系统，系统运行的比较稳定，维护量比较少。使焦化电气自动化仪表控制系统能方便地嵌入到钢铁工业生产流水线中。
参考文献
[1]SIMENS公司，S7-300用户手册
[2]CP340 MANUAL
[3]廖常初.PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，1996
[4]陈机林，王静.PLC在电厂输煤系统中的应用.自动化与仪器仪表，1997
[5]郭宗仁，可编程控制器及其通讯网络技术.北京：人民邮电出版社，1999