西門子S7-200小型集散配料控制系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用

漢中鋼鐵集團(tuán)技術(shù)處 何 軍 張澤仁

西門子S7-200小型集散配料控制系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用

漢中鋼鐵集團(tuán)技術(shù)處 何 軍 張澤仁

我國很多冶金行業(yè)燒結(jié)廠皮帶秤配料長期處于比較原始的狀態(tài)，占用太多的人力、物力資源，對企業(yè)來說是個不小的負(fù)擔(dān)，而惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境對操作員的健康也有很大的傷害。因此，為提高燒結(jié)廠皮帶秤配料的自動化程度，提高生產(chǎn)效率，漢中鋼鐵集團(tuán)就在2003年初采用了西門子S7-200小型集散配料控制系統(tǒng)對三號燒結(jié)機配料系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造。該系統(tǒng)通過幾年的運行，取得了良好的成效，大大提高了燒結(jié)礦的品質(zhì)。

一、系統(tǒng)的主要功能及特點

1. 控制系統(tǒng)的主要功能。

（1）監(jiān)測功能。對皮帶秤配料過程的瞬時流量、班累計、日累計、月累計、年累計等參數(shù)進(jìn)行檢測和監(jiān)視。

（2）畫面顯示。通過計算機顯示器可顯示配料過程中有關(guān)控制參數(shù)和運行狀況，以及顯示實時配料曲線。

（3）打印管理。可隨時打印配料報表，以便保存和查詢。

（4）通信功能。工控機與PLC和配料儀表之間可進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)及信息交換。

（5）數(shù)據(jù)處理。系統(tǒng)可自動對采集的信號進(jìn)行運算處理，并輸出到相應(yīng)控制量。

（6）報警功能。上位機以畫面方式和聲光信號方式對各種參數(shù)越限或設(shè)備狀態(tài)異常進(jìn)行報警。

2. 系統(tǒng)的主要特點。

（1）在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用中小型集散控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了“分散控制、集中管理”，克服了危險集中的問題。

（2）上位機和下位機相對獨立，具有自動、手動無擾切換功能，聯(lián)機時彼此間按特定的協(xié)議互通信息，脫機時下位機可獨立實現(xiàn)工藝過程控制，上位機此時可離線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和日常管理。

（3）上位機遠(yuǎn)離操作現(xiàn)場，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善了操作員的工作環(huán)境。

（4）下位機選用可編程控制器，具有很強的抗干擾能力，編程簡單易于掌握，能在惡劣的環(huán)境中長期可靠地運行。

（5）采用PID調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)的配料精度，并能根據(jù)生產(chǎn)要求，設(shè)置最佳的開關(guān)時序，較好地解決料頭料尾問題，自動修改配料系統(tǒng)的物料配比。

（6）完善的報警系統(tǒng)，既可圖像顯示，又可聲光報警，為系統(tǒng)的正常運行提供了可靠的保證。

二、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

1. 控制系統(tǒng)總體構(gòu)成主要有以下部分組成。

（1）上位機。對整個系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)控、畫面顯示和報表打印。

（2）操作臺及PLC。實現(xiàn)配料的自動和半自動控制。

（3）配料儀表。用于配料的PID調(diào)節(jié)及瞬時流量和累計量等參數(shù)的顯示。

（4）控制柜。用于系統(tǒng)的邏輯控制和供配電。

（5）現(xiàn)場手操箱。用于現(xiàn)場單臺設(shè)備的啟?？刂?。

2. 系統(tǒng)分為自動控制和半自動控制及現(xiàn)場手動控制方式。

（1）現(xiàn)場手動控制。當(dāng)有允許配料啟動信號時，按下操作臺上的系統(tǒng)啟動按鈕上電，把需要配料的皮帶變頻器上電，操作臺上的旋鈕開關(guān)置于現(xiàn)場位，把現(xiàn)場操作箱控制方式開關(guān)轉(zhuǎn)換到現(xiàn)場位，按下現(xiàn)場手操箱上的啟動按鈕開始配料，調(diào)節(jié)調(diào)速電位器可控制配料的快慢，此時上位機只起監(jiān)視作用，不參與控制。

（2）室內(nèi)半自動控制方式。把現(xiàn)場操作箱控制方式開關(guān)轉(zhuǎn)換到室內(nèi)控制，操作臺上的旋鈕開關(guān)置于室內(nèi)位，把需要配料的變頻器上電，通過上位機的手動控制畫面來實現(xiàn)配料。

（3）室內(nèi)自動控制方式。和室內(nèi)半自動控制方式基本相同，不同處是通過上位機的自動控制畫面來自動實現(xiàn)配料。

根據(jù)實際情況，本系統(tǒng)由一臺上位機同時控制12臺下位機，而且也只應(yīng)用于圓盤給料和皮帶拖料等兩種配料方式。當(dāng)然，該系統(tǒng)還可控制多臺下位機，也可應(yīng)用于螺旋給料等多種配料方式。

三、 系統(tǒng)的硬件設(shè)計和應(yīng)用

1. 上位機系統(tǒng)配置。本控制系統(tǒng)選用研華610H奔4工業(yè)控制計算機為上位機，進(jìn)行整個生產(chǎn)過程的監(jiān)控與管理。

2. PLC。選用西門子S7-200系列PLC為下位機來實現(xiàn)對配料設(shè)備的邏輯控制。

3. 配料控制儀表。選用SA-201H配料稱重控制器來實現(xiàn)物料的瞬時流量和累計量等的顯示及PID調(diào)節(jié)，儀表配有RS485接口，通過RS232轉(zhuǎn)RS485轉(zhuǎn)換卡可以對接，通信協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議，可以很方便地和組態(tài)王6.0組態(tài)軟件連接。

四、系統(tǒng)的軟件設(shè)計及實現(xiàn)

SA-201H中自動配料的控制過程主要由上位機、PLC和配料控制器SA-20H完成，配料過程中的各項數(shù)據(jù)則由后兩者和上位機交互完成，選用組態(tài)王6.0組態(tài)軟件作為操作平臺，由于此組態(tài)軟件帶有很多標(biāo)準(zhǔn)I/O接口驅(qū)動，因此很方便地就能實現(xiàn)設(shè)備的控制。

五、結(jié)論

經(jīng)過幾年的生產(chǎn)實際應(yīng)用，該套西門子S7-200小型集散配料控制系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，不僅大大提高了生產(chǎn)效率，保證了燒結(jié)礦生產(chǎn)的品質(zhì)，并且具有系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、控制精度高、數(shù)據(jù)處理方便、運行安全可靠、人機界面友好、便于系統(tǒng)擴展等優(yōu)點。與傳統(tǒng)工藝相比，該系統(tǒng)能夠更好地適應(yīng)工業(yè)配料生產(chǎn)過程的各種需要，提高生產(chǎn)自動化水平和管理水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低資源消耗，提高勞動生產(chǎn)率，是理想的自動配料控制系統(tǒng)。