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基于西门子PLC及博途自动化软件的整流设备控制系统研究

摘要：本文从西门子S7-1200PLC控制系统、博途TIA-Portal全集成自动化软件、

西门子工业网络通信研究出发，以博途（TIA-Portal）全集成自动化软件为基础平

台，采用以太网作为通讯网络，构建了某铅锌冶炼企业三套整流设备的监控系统。

关键词：西门子工业网络；博途TIA-Portal全集成自动化软件；S7-1200PLC控

制系统

概述

随着PLC、触摸屏、组态软件和工业通讯网络的大量普及，大功率整流系统

已采用自动化系统加全数字控制的方式，提高了设备的运行的稳定性、可视性，

解放了生产力，所有监控都在计算机上完成，简化了设备的维护和保养，有利于

设备的操作和管理。

1西门子自动化系统及博途软件的优势

针对自动化系统产品和编程软件繁多以及兼容性问题，西门子公司整合资源

推出了博途（TIA-Portal）全集成自动化软件平台，将PLC、触摸屏、后台组态软

件、通讯网络组态集成在一个编程软件平台中，计算机中只需要安装一个编程软

件就可以完成对所有产品的编程。前期推出的博途软件平台存在一些BUG，到了

V14和V15版本稳定性和兼容性等都有了很大的提高，2017年推出的V15版本是

目前的必威体育精装版版本。在博途软件平台中，触摸屏和后台组态软件可以直接调用PLC

中的数据，给编写程序带来了极大的方便。

2西门子自动化系统及博途软件的在整流系统的应用

以某工厂整流系统为例，整流系统采用西门子自动化系统作为监控。该整流

系统由3套整流机组构成，每套整流机组就近安装一台控制柜，控制柜内安装西

门子S7-1200PLC实现对整系统的监控、保护和数据采集，控制柜面板安装西门子

触摸屏KTP600作为现场监控人机界面。控制柜中安装交换机实现数据通讯，实

现触摸屏-PLC和PLC-后台计算机的数据通讯，后台计算机系统采用西门子人机界

面实现对整流系统的监控。

2.1大功率整流器的自动化监控

大功率整流的控制系统需要实现对整流机组的保护、监测和控制，整流机组

包括整流变压器、整流柜、水冷装置、直流传感器、大电流直流隔离开关等相关

设备。

●相控功能

根据人机界面所传送来的数据，经过计算处理后下传至数字控制器，实现

对整流柜的相控功能。

●数据采集

通过数字量输入和模拟量输入端口，采集整流机组各部分设备的工作数据，

如直流电流、直流电压、水压、水温等。

●综合保护

对所采集的各项数据进行分析和计算，实现对整流机组的保护，如直流过

载、直流过流、快熔断、水压低、水温高等故障判断。

对整流机组内各设备的互相关联情况实现联锁保护。

●监控功能

采用工业以太网实现PLC与触摸屏、PLC与后台计算机的通讯，可以在触

摸屏和后台计算机上实现对整流系统的监控。

1.1.PLC部分

在TIAPortalV15TIAPortalV15软件平台中新建一个项目，设置项目保存路径。双击添加新

设备、选择控制器下的SIMATICS71200，选择相应的CPU，完成第一台PLC的设

备选择并命名。

展开PLC1的项目，双击设备组态，根据应用要求选择PLC安装的扩展模块，

如数字量输入输出、模拟量输入输出、RS485通讯等常用的模块。

根据现场应用要求建立根据现场应用要求建立PLC变量表，编写整流控制系统所需的程序，实现数

据采集、数据变换、综合保护、联锁保护、网络通讯等功能。

采用复制的方式新建两个PLC设备，对每个PLC设备的CPU属性进行编辑，

设定不同的以太网地址。

1.2.触摸屏人机界面

触摸屏作为现场人机界面，负责在现场进行操作和监控。在项目中选择添加

设备，选择触摸屏。

配置触屏的以太网地址，建立与相应PLC的以太网连接。建立HMI变量表，

将变量表与PLC变量进行对应连接。

建立触摸屏画面，将面上的各个部件与HMI变量连接。

采用复制方式建立另两个触摸屏设备，更改相应的以太网地址，并分别与其

它两台PLC进行以太网连接和变量连接。

1.3.后台计算机人机界面

在项目中双击添加新设备，选择常规PC，在设备组太中插入网卡IE_general

和WinCCRTprof