WinCC在磨選分級(jí)系統(tǒng)中的應(yīng)用

許金萍++胡平

摘要：磨礦作業(yè)是選礦廠整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的重要組成部分，對(duì)選礦廠的選礦指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益起著主導(dǎo)作用。為了保證最好的磨礦指標(biāo)，必須強(qiáng)化控制操作，因此離不開功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件。本文結(jié)合山東華聯(lián)礦業(yè)股份有限公司磨選分級(jí)系統(tǒng)的工藝進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹控制系統(tǒng)組態(tài)軟件WinCC在磨選分級(jí)系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：WinCC 組態(tài) 磨選

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）10-0163-02

磨選分級(jí)系統(tǒng)是選礦生產(chǎn)工藝流程中最為關(guān)鍵的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，將碎礦工序送來(lái)的粉礦磨細(xì)，經(jīng)過(guò)球磨機(jī)與旋流器的閉路磨礦分級(jí)作用，產(chǎn)出濃度粒度符合要求的礦漿流送往選別工藝流程，滿足后續(xù)磁選工藝的要求。原礦可磨性的變化、入磨粒度的波動(dòng)和供水壓力的波動(dòng)，都會(huì)對(duì)磨選分級(jí)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生了很大的擾動(dòng)。在人工操作情況下很難及時(shí)地克服這些擾動(dòng)，使產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的提高受到很大的限制。磨選分級(jí)生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)備的操作和參數(shù)的監(jiān)控較多，操作工很難在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，所以對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)就顯得很重要。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)操作和監(jiān)控，遇到突發(fā)情況時(shí)做出提醒和相應(yīng)的操作，維持工藝生產(chǎn)的穩(wěn)定和現(xiàn)場(chǎng)安全。山東華聯(lián)礦業(yè)股份有限公司選礦廠磨選分級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)采用了西門子組態(tài)軟件WinCC，實(shí)現(xiàn)了磨選分級(jí)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制，提高了生產(chǎn)效率，降低了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 工藝流程概述

山東華聯(lián)礦業(yè)股份有限公司四選廠三系列磨選系統(tǒng)采用三段球磨分級(jí)生產(chǎn)工藝，工藝的流程大致是：粉礦倉(cāng)→皮帶給料→一段球磨→一段旋流器→一段磁選機(jī)→二段球磨→二段旋流器→二段磁選機(jī)→高頻細(xì)篩→三段球磨。

華聯(lián)礦業(yè)股份有限公司選礦廠磨選分級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)一段給料和球磨分級(jí)系統(tǒng)實(shí)行自動(dòng)控制，并且保證生產(chǎn)系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定和高效，通過(guò)優(yōu)化控制實(shí)現(xiàn)選廠生產(chǎn)磨礦處理能力的最大化。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

2.1.1 可靠性

系統(tǒng)在滿足生產(chǎn)工藝的條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)具有很好的抗各種干擾的能力，滿足電磁兼容性和安全性的要求。西門子上位機(jī)軟件WinCC和下位機(jī)軟件STEP7是穩(wěn)定可靠的、符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)軟件，具有較高容錯(cuò)能力[1-2]。

2.1.2 先進(jìn)性

系統(tǒng)結(jié)合山東華聯(lián)礦業(yè)股份有限公司選礦廠的實(shí)際需要，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件是先進(jìn)成熟的軟件，使系統(tǒng)的配置水平處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，并且使系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、性能良好。

2.1.3 可擴(kuò)展性

保證選礦廠在擴(kuò)建或改造時(shí)，滿足對(duì)控制系統(tǒng)的擴(kuò)容要求，具有易維護(hù)性、開放性、完善性。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)分為三級(jí)架構(gòu)，包括設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層和管理層，各層網(wǎng)絡(luò)能夠獨(dú)立運(yùn)行。設(shè)備層負(fù)責(zé)生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)控制，包括現(xiàn)場(chǎng)儀表、電氣設(shè)備、PLC等；網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸，包括工業(yè)以太網(wǎng)、交換機(jī)等；管理層負(fù)責(zé)生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和生產(chǎn)指令的下達(dá)，包括工程師站、操作員站、服務(wù)器等[3]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2.3 系統(tǒng)功能分析

2.3.1 操作級(jí)和工程師級(jí)的權(quán)限選擇

軟件運(yùn)行后選擇操作級(jí)別才能進(jìn)入軟件操作，分為工程師級(jí)和操作級(jí)。工程師級(jí)主要可以瀏覽全部畫面和操控整個(gè)軟件，以及對(duì)控制系統(tǒng)的維護(hù)和系統(tǒng)設(shè)備的維修。操作級(jí)主要是可以瀏覽監(jiān)控畫面以及現(xiàn)場(chǎng)操作，不能改變現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)設(shè)置的參數(shù)值。

2.3.2 流程畫面、報(bào)警畫面、趨勢(shì)畫面的顯示和操作

整個(gè)流程畫面通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)顯示設(shè)備的操作狀態(tài)，報(bào)警畫面是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行報(bào)警。趨勢(shì)畫面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程中的重要的參數(shù)通過(guò)趨勢(shì)圖來(lái)表示，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)控制過(guò)程中重要的參數(shù)監(jiān)測(cè)和記錄。

2.3.3 重要工藝參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索，歷史趨勢(shì)記錄

系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中工藝參數(shù)多且數(shù)量大，人工記錄是無(wú)法實(shí)現(xiàn)。為了方便對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中各參數(shù)的查詢，需要通過(guò)軟件自動(dòng)對(duì)歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索，達(dá)到自動(dòng)記錄功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的全過(guò)程監(jiān)控任務(wù)。

2.3.4 系統(tǒng)的自動(dòng)/手動(dòng)切換和手動(dòng)操作

自動(dòng)操作方式主要是針對(duì)系統(tǒng)正常工作，沒有故障的時(shí)候采取自動(dòng)操作，以達(dá)到自動(dòng)控制的效果。手動(dòng)操作方式主要是為了平時(shí)的維護(hù)，以及在有故障時(shí)能夠?qū)收宵c(diǎn)進(jìn)行單點(diǎn)檢修。

2.3.5 聲音報(bào)警和系統(tǒng)聯(lián)鎖控制

當(dāng)出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)候，系統(tǒng)通過(guò)警報(bào)聲來(lái)報(bào)警，提醒操作人員故障信息。系統(tǒng)聯(lián)鎖控制是給礦機(jī)和渣漿泵組在工作過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，能夠自動(dòng)切換備用設(shè)備以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，提高生產(chǎn)效率。

3 Wincc組態(tài)軟件的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 圖形畫面組態(tài)

磨選分級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)畫面主要包括工藝流程、參數(shù)顯示、參數(shù)設(shè)置、報(bào)警設(shè)置、回路控制、PID設(shè)置、報(bào)警記錄、歷史趨勢(shì)。

通過(guò)啟動(dòng)WinCC軟件進(jìn)行項(xiàng)目組態(tài)，組態(tài)畫面實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)磨選分級(jí)系統(tǒng)的監(jiān)控和操作。安裝WinCC后第一次啟動(dòng)軟件，會(huì)自動(dòng)彈出項(xiàng)目類型選擇對(duì)話框，可以選擇單用戶項(xiàng)目、多用戶項(xiàng)目或客戶機(jī)項(xiàng)目。磨選分級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)選擇單用戶項(xiàng)目，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工藝流程設(shè)計(jì)建立編輯畫面和過(guò)程畫面[4]。

3.2 系統(tǒng)代碼設(shè)計(jì)

對(duì)于C腳本的創(chuàng)建，WinCC提供兩個(gè)不同的編輯器。一個(gè)是圖形編輯器中的動(dòng)態(tài)編輯器，用于對(duì)象創(chuàng)建C動(dòng)作；另一個(gè)是全局腳本編輯器，用于創(chuàng)建項(xiàng)目函數(shù)和全局動(dòng)作。腳本語(yǔ)言的語(yǔ)法與采用ANSI的標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言相一致，腳本代碼寫入相應(yīng)的圖標(biāo)中。

例如登錄對(duì)話框代碼如下：

#include "apdefap.h"

void OnLButtonDown（char* lpszPictureName， char* lpszObjectName， char* lpszPropertyName， UINT nFlags， int x， int y）

{#pragma code （"UseAdmin.DLL"）

#include "pwrt_api.h"

#pragma code （）

PWRTLogin（1）；}

例如15號(hào)皮帶啟動(dòng)停止的代碼如下：

#include "apdefap.h"

void OnClick（char* lpszPictureName， char* lpszObjectName， char* lpszPropertyName）

{#pragma option（mbcs）

SetTagBit（"15#belt_dialogbox"，！GetTagBit（"15#belt_dialogbox "））；}

3.3 通訊方式選擇

上位機(jī)通過(guò)監(jiān)控畫面按鈕對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行控制，發(fā)出的控制指令通過(guò)總線傳達(dá)到下位機(jī)中，下位機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的控制程序。下位機(jī)程序采用SIMATIC STEP7 軟件，使用的是梯形圖LAD語(yǔ)言編寫，并下載到PLC控制器中[5]。WinCC提供了SIMATIC S7 Potocol Suite的通訊驅(qū)動(dòng)程序，添加S7驅(qū)動(dòng)程序后產(chǎn)生了在不同網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用的S7協(xié)議組。需要在其中選擇與其物理連接相應(yīng)的通道單元，與S7 PLC進(jìn)行邏輯連接。本系統(tǒng)中PLC是西門子S7-300，采用的通訊方式是TCP/IP方式，如圖2所示。

4 結(jié)語(yǔ)

山東華聯(lián)礦業(yè)股份有限公司磨選分級(jí)系統(tǒng)通過(guò)WinCC組態(tài)監(jiān)控畫面，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工藝狀況一目了然，其工作性能穩(wěn)定監(jiān)控界面友好，在很大程度上減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)系統(tǒng)具有高可靠性，使維護(hù)人員工作量減少，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。本系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，提高了企業(yè)自動(dòng)化和信息化水平。

參考文獻(xiàn)

[1]甄立東.西門子WinCC V7[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2]劉鍇.深入淺出西門子S7-300 PLC[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[3]付家才.工業(yè)控制工程實(shí)踐技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[4]楊樹亮，范凌霄，嚴(yán)凡濤，王志民.磨礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)在赤峰某鉬礦的應(yīng)用[J].有色金屬（選礦部分），2012（4）：67-70.

[5]朱浪，潘豐.WinCC組態(tài)在均質(zhì)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控中的應(yīng)用[J].江南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014.13（1）：17-22.

收稿日期：2016-08-25

作者簡(jiǎn)介：許金萍（1981—），女，安徽馬鞍山人，本科，工程師，工作單位：中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司，研究方向：選礦自動(dòng)化。