摘要：主要介绍原空压机系统的缺陷，从多方面出发对原系统进行优化设计，利用西门子Profibus Dp通讯实现上位机与各空压机PLC之间数据传输，实现 上位机远程操作、监控。
关键词：PLC：西门子；Dp通讯；Wincc
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0120140—01
1 PROFIBUS-DP通讯概述
PROFIBUS—DP是经过优化的高速、廉价的通信连接，专为自动控制系
统和设各级分散I/O之间通信设计，用于分布式控制系统数据传输，主要
是用于现场层的高速数据传送。
2 项目应用背景
莱钢型钢炼铁厂共有14台空压机，其中1#-4#空压机产生0.8Mpa压缩
空气，供3座高炉炉前除尘、开口机和图拉法渣处理等使用；5#-10#空压
机产生1.3Mpa压缩空气，供两座1880m3高炉喷煤使用；11#空压机产生
1.3Mpa压缩空气，供两个矿槽除尘喷吹用气；12#-14#空压机为3#3200m3高
炉专用。随着生产规模扩大，系统长时间的运行，逐步暴露出以下问题：
1）原空压机核心控制器件PLC长期在高温下运行，损坏频繁。由于空
压机厂家对控制程序进行技术保密，莱钢只得花高价购买空压机厂家提供
的PLC及其程序，而且由于原配套使用的PLC型号生产厂家已停产，空压机
厂家提供的新型PLC产品不配套，无法保证备件的及时供应，给空压机的
安全运行留下隐患。
2）空压机安装比较分散。14台空压机分别安装在三座空压机房，
1#2#机房与值班室直线距离将近150米，3#机房与值班室近100米，生产岗
位人员无法及时了解空压机运行状况。空压机故障很容易被扩大，造成高
炉减风等重大损失。
3）空压机的控制方式较为落后。原系统控制方式采用就地分散式人
工操作，由固定人员24小时值守，值守人员根据高炉用风量的需求机旁手
动启动或者停止空压机，并且需要定时巡检、记录运行状况，这就导致了
岗位人员劳动强度大，工作效率不高。
4）14台空压机组高压电机耗电量很大，其中有相当长时间是在空载
或轻载状态下运行，导致耗电量大、机器受损严重、运行成本较高，空压
机组的运行效率低下。
在此背景下，原空压机系统迫切需要进行一次技术改造，淘汰落后的
PLC控制模块，建立一个操作方便、功能完善的全自动集中监控系统，对
空压机组进行实时监控和保护，提高空压机组的工作效率，降低能耗，延
长使用寿命，有着重要的现实意义。
3实施过程
1）在实现原空压机控制系统所有功能的基础上，车间技术人员自我
开发编写各空压机单机西门子s7—200PLC控制程序、系统主站西门子s7—
300PLC控制程序，并增加西门子通讯程序。空压机单机PLC逻辑程序包括
空压机的启停控制、加减载、相序错保护报警、主机温度保护报警、出口
压力高报警、水流量低报警、进出口堵塞报警等各种数字量及模拟量处
理。另外还增加了原空压机系统循环水总管道压力监控功能，完善空压机
系统监控功能。
2）按计划分时分批拆除各台空压机旧型号的可编程逻辑控制器PLC及
文本显示器，安装运行更加稳定、性能更为先进的西门子s7—200PLC及其
配套的TD400C文本显示器，自我设计文本显示器显示内容，增加显示空压
机总运行时间等参数，实现各空压机运行参数能在机旁与远程微机画面两
地显示。
3）增加西门子s7—300PLC一台，作为系统控制主站，实时采集各空压
机从站PLC数据，并进行处理，实现控制中枢功能。同时通过在上位机中安
装西门子组态软件Wincc，调整参数，实现主站s7—300PLC与上位机的通讯。
实现了整个系统流程的自动控制、数据通讯及上位机管理，监控系统。
4）设计开发组态监控画面，将空压机各个运行参数集中在微机画面
显示。微机监控画面包含以下几个画面：主画面、报警画面、用户参数设
定画面、历史曲线画面和报表画面等。主画面中集中显示各空压机的运行
状况，实时动态显示各监测参数，并可以对空压机的运行进行相关控制；
报警画面可以进行报警记录的具体查询；历史曲线画面中可以调出各监测
参数的历史记录，以曲线形式形象地表示出来，可以向前查阅任意时段的
历史记录；维护时间提示画面可以提供各空压机维护日记，便于用户维修
和记录；用户参数设定画面根据用户不同需求自定义各压缩机参数，达到
用户各种要求；报表画面可以进行历史报表和实时报表的查询、编辑和打
印。空压机各参数如水流量、空压机主机出口温度、管道压力、高压故
障、相序错、进出口过滤器堵塞等保护均实现了画面闪烁报警输出功能。
空压机各机运行参数一目了然，如图1所示。
4 实施效果评价
1）通过对原空压机系统的PLC改造，改变了原空压机旧PLC型号不一
的状况，车间技术人员自我开发编写空压机程序，完全实现了自我创新，
大大降低了备件材料成本。
2）空压机系统实现了整个系统的监控，克服了各台空压机由于安装
较分散，生产工无法及时了解各空压机运行状况的弊端。生产人员能够随
时随地对空压机进行监控，很大程度上减轻了生产岗位人员的劳动强度，
设备的维护力度同时也得到了加强，故障停机率大大降低，安全性及可靠
性得到了很大提高。为高炉的稳定生产创造了有利条件。
5 经济效益
改造完成后空压机的各项运行指标得到了很大提升，经济效果显著，
彻底解决了空压机系统存在的隐患，保证了空压机系统安全运行。改造完
成后，备件费用大为节约，空压机组工作效率提高，空压机保养次数明显
减少，人力、维修费用大为降低。
参考文献：
[1]蔡行健、黄文钰，深入浅出西门子s7—200PLC第2版[M].北京：北京航
空航天大学出版社，2005.
[2]苏昆哲，深入浅出西门子WinCC V6第2版[M].北京：北京航空航天大学
出版社，2005.
作者简介：
卢宝松（1981-），汉族，电气助理工程师，主要从事炼铁厂高炉电气维
护、检修、设计工作。
