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在某電線電纜廠交聯線S5電控系統的S7升級改造實例

原生產線是93年進口的意大利設備，已運行15年。其中機械部分狀態良好，但控制設備已經進入故障高發期。系統安全瓶頸有兩處：一是控制主機PLC部分，二是HMI人機界面部分。

控制主機采用的是西門子S5-115U，控制機配有兩個9槽機架，I/O配置共有數字輸入132點，數字輸出112點，熱電偶64通道，標準信號模入16通道，模出8通道。此外還配有串口通訊卡CP524與HMI進行通訊。由于控制系統的主機是西門子八十年代末的S5系列產品，S5產品正逐步退出市場，模塊備件供應周期很長，價格高、保障性差，某些部件甚至有價無市。為了滿足穩定生產的需要，控制系統由S5升級到S7已經是迫在眉睫。

HMI人機界面是硬件基于PC，軟件基于DOS 6.22的SF（SUPER FLASH）系統，操作單元除了肩負設備的參數設置、選擇、狀態顯示、報警反饋、故障確認等外，還通過C語言程序承擔了大量復雜的計算，計算結果通過通訊下傳給PLC參與控制。因此，HMI的異常將導致系統的崩潰。HMI系統其基礎及原理與目前的主流技術及產品不兼容，相關的硬件通訊卡也沒有備件。HMI系統已經進入高危期，且無法維護和維修。故必須根據生產線系統及工藝原理，為用戶重新開發新系統的HMI。

擠出機的機械部分狀態仍然良好。只是水加熱部分故障率很高，主要原因是水垢嚴重、系統水泄漏、水加熱對保障系統要求高。水加熱部分的不可靠導致設備的正常使用及效能的發揮被嚴重壓制。

為恢復控制設備的可維護性、兼容性和可擴展能力，消除設備這些方面的不穩定對正常生產的影響和隱患，需要對現有控制系統進行改造升級。

控制系統的升級更新改造不僅僅著眼于更新，而且要將客戶多年設備的使用和工藝經驗反映到新的控制系統中去。因此，控制系統設備改造時，設計立足于原有系統的工藝和功能，采用西門子先進成熟的主流技術和產品，對原系統中局部進行更合理的國產化改進。以期達到在更合理的功能、更經濟的方式基礎上，穩定地滿足生產的工藝需求。

改造重點主要集中在控制主機PLC、HMI和擠出機上。控制柜保留現有柜體和部分器件，只對PLC部分進行拆除，然后用替代的新產品在現場重新安裝、配線成柜。局部升級盡量保留原有柜體和低壓器件等元器件，雖然增加改造施工的工作量，但降低了改造費用和風險。

PLC采用西門子的主流高性價比的S7-300系列產品。根據原有技術要求和狀態選型。保證了設備的可維護性、兼容性和可擴展能力。

原HMI操作終端選用西門子主流高性能產品等效替換。人機界面仍除保留系統原有功能外，界面根據用戶要求實施中文化，同時保留原來熟悉的英文操作界面。系統升級立足于用戶的工藝原理進行程序的重新全面開發。同時提高系統的可靠性，避免HMI的故障導致系統不必要的停機。

擠出機腔體溫控由水加熱改為電加熱，且加熱部分邏輯從主PLC程序里分立出來，由獨立的盤柜進行溫度控制。主PLC通過通訊方式與擠出機腔體的溫控進行數據交換、聯動和安全連鎖。這樣讓系統各分系統有機的獨立和關聯起來，不僅方便了維護和檢修，同時也提高了系統的可靠性和可用性。

為降低改造風險，減少改造對生產的影響，改造實施方案在新S7與舊S5系統之間設立臨時接口，可以實現新舊系統的快速切換，保證在S7系統成功之前，可以隨時滿足生產的需要切換到舊的S5系統里運行。

控制系統S5升級改造工程于2008年10月完工至今，系統投產一次成功，設備狀態及性能穩定可靠，各項功能指標均達到用戶的工藝要求。系統的穩定性不僅得到徹底的改觀，系統性能也得到提升。設備主人又重新掌控了設備的可用、可靠和可維護性，用戶不再受制于設備的不穩定。昂貴的進口設備又煥發出青春的活力。

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