基于TIA Portal软件开发CIP清洗过程监控与事件记录的方法

摘要：目前，自动化控制技术在CIP清洗系统中得到了广泛的应用。文章介绍采用SIEMENS S7-300系列PLC为控制器，使用SIEMENS精智TP1200 Comfort触摸屏作为人机互交界面，以TIA Portal V13为软件编程环境，探讨如何实现CIP清洗系统运行过程监控与事件记录的方法。

关键词：TIA Portal；CIP清洗系统；自动控制；PLC控制器；软件编程 文献标识码：A

中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2016）34-0018-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.009

1 概述

随着自动化控制技术的快速发展，自动化控制技术在CIP清洗系统中得到了广泛的应用。目前多数乳品、饮料、啤酒等行业生产线上的CIP清洗系统已经实现了由传统的手动清洗系统、半自动清洗系统升级为全自动CIP清洗系统。其CIP清洗过程基本实现了自动控制运行。自动CIP清洗系统不仅提高生产效率，节省能源消耗，而且保障操作安全，延长生产设备的使用寿命。然而，CIP清洗系统虽然实现了自动化控制，但是对于运行过程的数据记录以及产生的事件却需要操作人员手动记录。

每次清洗不同管路需要做CIP运行记录表，而这些记录表即是CIP运行的原始记录，对后续的生产和质量追溯都是极为重要的数据。由于CIP运行数据记录由人工录入完成，这就存在数据记录的不准确性和不可靠性。因此，本文就自动CIP清洗系统存在的这些问题，以杭州宏盛饮料集团公司CIP清洗系统为例，详细阐述如何利用现有的CIP清洗控制系统实现CIP清洗系统运行过程监控和事件记录的方法。

2 自动CIP清洗控制系统的硬件构成

自动CIP清洗控制系统硬件主要由控制器、数字量I/O模块、模拟量I/O模块、触摸屏、变频器、阀岛、现场检测仪器仪表等构成。如图1所示，本文案例中采用SIEMENS S7-300系列PLC中的315-2DP/PN作为系统主控制器，以SIEMENS精智TP1200 Comfort触摸屏作为人机互交界面，以TIA Portal V13软件编程环境，开发CIP清洗自动控制系统。

CIP清洗需要对运行过程的流量、温度、电导率等数据以及清洗开始时间、结束时间、清洗过程产生的事件等进行实时的监控与记录。这需要有一定的数据存储空间，用来保存运行过程中所产生的数据。对于记录数据而言，购买一台服务器或者记录仪来做数据记录无疑是较为理想的选择，但其成本较高、投入大。本案例中，采用一张普通的2G数据SD卡，利用TIA Portal V13编程软件来实现CIP清洗系统运行过程监控和事件记录。

3 CIP清洗过程监控与事件记录的软件组态

TIA Portal V13编程软件是西门子全集成自动化软件平台。采用了全新的组态设计框架，将SIMATIC STEP 7、SIMATIC WinCC和SINAMICS StartDrive等自动化软件工具完美地集成在一个优异的开发环境中。

模拟量数据组态设置：在数据记录界面中新建名称“Trend CIP100”，并设置文件存储位置为CSV文件（ASCII）；每个日志的数据记录数为500000个；路径为＼Storage Card SD＼Logs；记录方法为触发器事件；去掉勾选运行系统启动时启用记录；重启时处理日志选择向现有日志追加数据。记录变量界面中选择所需要记录的变量参数。本案例中选择CIP100的电导率、流量、温度作为数据记录参数，记录周期设置为1分钟。HMI变量表中新建2个数据类型为WORD的变量：一个定义为数值更改时启动记录功能；另一个定义为数值更改时停止记录功能。

离散量事件组态设置：在报警日志界面中新建名称“Event_CIP100”，并设置文件存储位置为CSV文件（ASCII）；每个日志的数据记录数为500000个；路径为＼Storage Card SD＼Logs；勾选记录事件文本和出错位置；记录方法为触发器事件；勾选运行系统启动时启用记录；重启时处理日志选择向现有日志追加数据。HMI变量表中新建数据类型为WORD的变量，将该WORD中的每个bit定义为一个事件并将事件条目写入报警文本中，将每个bit所对应的事件与PLC程序中编写的事件一一对应。本案例中采用了2个WORD作为事件记录，3个WORD作为步骤记录。

图2所示为部分PLC编程程序语句，其功能为开启记录与停止记录的逻辑处理。图3所示为CIP运行时所记录的数据截图。上面详细地记录了在CIP清洗过程中的数据参数。并且当SD卡存贮容量达到预设的上限值时，系统会自动触发报警，提示操作人员进行数据备份。

4 结语

经过现场2个多月测试，CIP清洗系统运行过程数据全部被记录在SD卡内。改进后的CIP清洗系统避免了因人为因素造成的数据记录不准确性和不可靠性。实践证明，该监控系统简单可靠、成本低廉、使用方便。目前已经在杭州宏盛饮料集团公司内得到广泛的推广与应用。

参考文献

[1] 西门子（中国）有限公司.西门子WinCC组态软件工程应用技术[S].

[2] 西门子（中国）有限公司.TIA博途软件-STEP7 V11编程指南[S].

[3] 西门子（中国）有限公司.SIMATIC S7-300可编程程序控制器[S].