摘要：本文重点针对西门子C7面板升级为精致面板的工作可行性进行分析和论证，对升级工作中存在的技术难点处理进行论述，以确保升级改造的可靠实施。
关键词：西门子C7面板；升级；精智面板
1.引言
随着计算机技术的不断发展，自动控制的控制方案和控制产品也在不断地更新，因此控制系统的升级换代也就势在必行。而控制方案的在线升级改造调试与离线改造或者新增产线的调试存在有极大的区别。在线升级改造工作必须考虑原有控制系统的系统结构，在尽可能保持原有控制系统的情况下考虑改造的可行性、可靠性。同时在改造过程中，需要考虑改造对正常生产的影响，尽可能缩短现场的施工周期，做好改造方案的可能性分析和论证。同时在改造过程之前要做好相关的预案工作。
2.项目概述
某炼钢厂的连铸车间装配了三台板坯连铸机，分别于2004年、2006年和2010年正式投入到生产中，由于投入生产的时期相对较早，其中1号和2号连铸机的液压站、润滑站以及相关的结晶器振动控制当中，采用了西门子一体式的C7触控系统。而随着自动控制产品的升级换代，西门子针对此类的自动控制产品已经正式停产、备件停止供应，当系统设备产生故障、无备件更换时将无法保证生产的正常运行，必须做好预防措施，对该工作系统进行有效的升级和改造，运用西门子主流品牌的控制器来进行升级和应用，保证整个生产工作流程的顺利开展。如果选择原始系统供应商进行升级，虽然比较省事，但投资大，而且外方要求的调试时间长，对生产影响很大。采取自主升级可以节省投资额，和外方升级相比一台能节省数十万元。
3.西门子C7面板升级为精智面板
3.1升级方案设计
3.1.1 方案设计
由于该钢厂的一号、二号连铸机投产于2004年，当时触控系统的主流产品为C7控制面板。这些面板主要负责大包区域、流线区域的液压和润滑系统，虽然是一些辅助系统，但都是连铸机动力润滑的核心系统，必须保证其功能的正常运行。原来的C7控制面板系统由操作面板和CPU两部分组成，并通过以太网或DP的方式与大系统相连进行数据交换，所有关于液压站的系统信息必须在操作监控画面上进行显示。如图下图所示为二号机的网络图总览。
基于以上因素考虑，在改造升级中对于面板部分采用KP700 COMFORT精智面板，其开孔大小以及操作方式和功能键的安排与原C7面板大致相同，避免了在操作箱的开孔扩大；对于程序控制部分则采用西门子S7-315 2PN/DP的CPU进行替换，配置CP343-1的以太网模块。这样的配置可以保持原有的以太网通讯方式不变，同时KP700的精智面板可以通过DP总线与CPU之间进行数据交换，保证面板上的操作。升级后的系统中，对于控制系统的程序仍然保持大系统的程序结构不变，采用STEP 7的编程方式；对于触屏画面部分采用西门子当先领先的Portal软件进行实施。
升级后的网络图总览：
3.1.2升级实施计划
完成离线升级工作后，首先选择相对简单、对生产影响小的1套系统进行改造，利用检修时间进行。
3.2具体升级改造过程
3.2.1 HMI画面的升级
1）原系统的画面分离
由于原系统中采用了C7的控制系统，该部分程序的画面是集成在S7项目中的。要进行画面的移植和升级首先必须将该画面系统从S7项目中进行分离。同时考虑到Portal软件对于移植项目版本要求，只能采用WinccFlexible SP2/SP3的版本类别。
在安装有STEP 7和WinccFlexible SP4的工程师站中打开C7控制程序下对应的液压章（润滑站）的画面，在打开的时候可能会出现版本升级的提示。因为该连铸机使用的WinccFlexible的版本比较旧，对于WinccFlexible软件来说，它们之间的高版本是兼容低版本程序的，因此在打开时会提醒备份操作并以当前版本打开。打开后在文件选项中将集成在S7的选项去除，另存至另外目录下以供使用。
利用WinccFlexible打开单独存取的屏幕画面程序，将该部分程序另存为WinccFlexible SP2/SP3的版本。至此，移植准备工作完成。
2）画面的移植
Portal软件对于移植WinccFlexible软件下的程序，由于其数据库的方式有区别，需要单独安装西门子提供的移植工具，否则会提示未安装移植工具。
由于当下流行的画面系统均以16:9的格式呈现，而且KP700 COMFORT精智面板的显示尺寸要比原先的C7系列的屏幕增大。因此在移植的过程中，需要注意对画面的布局进行考虑。在本项目中，采取保持高度的方式进行移植，这样移植之后的画面高度上将能占满新屏的整个宽度，然后对画面的宽度以及布局进行调整即可。
3）移植后画面功能的确认和完善
连接方式的确认：原来C7一体化控制屏，其标签变量与PLC之间采用的是MPI的连接方式，移植之后系统中仍保持这种方式。通过KP700 COMFORT的DP接口与新PLC的DP口进行连接，对于西门子PLC来说，MPI与DP接口是可以通用的，因此保持连接方式不变。
变量的确认：确认移植过程中所有的变量均已加载。
功能的确认：由于KP700 COMFORT精智面板已经采用了新的功能键替换了原先C7触控屏上的自由定义键，且排列上也有些许改动，因此需要对部分功能键进行调整。同时原先的C7触控屏采用模板进行编辑，在新系统中采用全局画面的方式进行编辑，需要对全局画面中显示的内容、功能键的安排进行重新定义。
下图为升级前和升级后画面的对比：
升级前
升级后
3.2.2 PLC程序和通讯的移植和建立
1）系统的集成
由于所升级改造的部分程序是原先大系统程序的一部分，它与监控画面有数据通讯。为了保持系统的完整性，不改动原来程序的结构方式，需要将原程序集成至系统中。
对原有系统的项目进行备份以供参考和对照，删除程序中原有液压站（润滑站）的程序以及画面部分，根据升级改造后的项目进行配置和组态，保持原有的名称不要变动，注意此时不能对系统中的其他部件作任何改动。拷贝原有程序中的用户程序至新建PLC的程序块中。
在新建的项目中进行子项目与大系统中的数据交换链接，注意其连接方式以及端口号必须保持一致，因为在项目中不能调整与一级系统的数据通讯方式。建立完成之后，参照备份文件，对比网络的组态没有任何改动，包括大系统中的网络结构中网络的组态形式。
在打开网络总览的时候会有图二所示的报警画面出现，这是因为项目中集成的调试软件或者缺失，所以不能对网络进行修改编译。因此必须在连接组态的时候保持与原系统的组态一致，避免重新修改。
图二 网络浏览时的报警提示
3.2.4实际升级过程
1、设备更换
1）拆除原有C7-634面板，更换新的KP700精智面板
2）安装CPU 315和数字量输入输出模块，并完成接线
2、HMI画面和软件调试
1）下载新的网络配置后查看通讯状态，数据有变化表明正常
2）根据原有系统的功能进行逐一确认同时监控，确认画面的状态显示是否正确以及相关的操作功能是否实现。
3、碰到的问题
1）新的KP700精智面板屏幕尺寸增加，画面需要进行调整
2）新的KP700精智面板整体尺寸增加，柜门需要重新开孔调整
4.结束语
本文通过对西门子C7面板的升级和改造为精智面板的研究，从系统内部各个不同的改造环节上进行了阐述，有效提高了系统工作的适应性以及工作效率。
参考文献
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论文作者:高路
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/16
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