漢中鋼鐵集團(tuán)技術(shù)處 何 軍 張澤仁

西門(mén)子S7-200小型集散配料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

漢中鋼鐵集團(tuán)技術(shù)處 何 軍 張澤仁

我國(guó)很多冶金行業(yè)燒結(jié)廠皮帶秤配料長(zhǎng)期處于比較原始的狀態(tài)，占用太多的人力、物力資源，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是個(gè)不小的負(fù)擔(dān)，而惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)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(dòng)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(mén)子S7-200小型集散配料控制系統(tǒng)對(duì)三號(hào)燒結(jié)機(jī)配料系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造。該系統(tǒng)通過(guò)幾年的運(yùn)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(diǎn)

1. 控制系統(tǒng)的主要功能。

（1）監(jiān)測(cè)功能。對(duì)皮帶秤配料過(guò)程的瞬時(shí)流量、班累計(jì)、日累計(jì)、月累計(jì)、年累計(jì)等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)視。

（2）畫(huà)面顯示。通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示器可顯示配料過(guò)程中有關(guān)控制參數(shù)和運(yùn)行狀況，以及顯示實(shí)時(shí)配料曲線。

（3）打印管理?？呻S時(shí)打印配料報(bào)表，以便保存和查詢。

（4）通信功能。工控機(jī)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(dòng)對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，并輸出到相應(yīng)控制量。

（6）報(bào)警功能。上位機(jī)以畫(huà)面方式和聲光信號(hào)方式對(duì)各種參數(shù)越限或設(shè)備狀態(tài)異常進(jìn)行報(bào)警。

2. 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。

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

（2）上位機(jī)和下位機(jī)相對(duì)獨(dú)立，具有自動(dòng)、手動(dòng)無(wú)擾切換功能，聯(lián)機(jī)時(shí)彼此間按特定的協(xié)議互通信息，脫機(jī)時(shí)下位機(jī)可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程控制，上位機(jī)此時(shí)可離線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和日常管理。

（3）上位機(jī)遠(yuǎn)離操作現(xiàn)場(chǎng)，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(jī)選用可編程控制器，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，編程簡(jiǎn)單易于掌握，能在惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)期可靠地運(yùn)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(kāi)關(guān)時(shí)序，較好地解決料頭料尾問(wèn)題，自動(dòng)修改配料系統(tǒng)的物料配比。

（6）完善的報(bào)警系統(tǒng)，既可圖像顯示，又可聲光報(bào)警，為系統(tǒng)的正常運(yùn)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(jī)。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、畫(huà)面顯示和報(bào)表打印。

（2）操作臺(tái)及PLC。實(shí)現(xiàn)配料的自動(dòng)和半自動(dòng)控制。

（3）配料儀表。用于配料的PID調(diào)節(jié)及瞬時(shí)流量和累計(jì)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(chǎng)手操箱。用于現(xiàn)場(chǎng)單臺(tái)設(shè)備的啟?？刂?。

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

（1）現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制。當(dāng)有允許配料啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，按下操作臺(tái)上的系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕上電，把需要配料的皮帶變頻器上電，操作臺(tái)上的旋鈕開(kāi)關(guān)置于現(xiàn)場(chǎng)位，把現(xiàn)場(chǎng)操作箱控制方式開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到現(xiàn)場(chǎng)位，按下現(xiàn)場(chǎng)手操箱上的啟動(dòng)按鈕開(kāi)始配料，調(diào)節(jié)調(diào)速電位器可控制配料的快慢，此時(shí)上位機(jī)只起監(jiān)視作用，不參與控制。

（2）室內(nèi)半自動(dòng)控制方式。把現(xiàn)場(chǎng)操作箱控制方式開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到室內(nèi)控制，操作臺(tái)上的旋鈕開(kāi)關(guān)置于室內(nèi)位，把需要配料的變頻器上電，通過(guò)上位機(jī)的手動(dòng)控制畫(huà)面來(lái)實(shí)現(xiàn)配料。

（3）室內(nèi)自動(dòng)控制方式。和室內(nèi)半自動(dòng)控制方式基本相同，不同處是通過(guò)上位機(jī)的自動(dòng)控制畫(huà)面來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)配料。

根據(jù)實(shí)際情況，本系統(tǒng)由一臺(tái)上位機(jī)同時(shí)控制12臺(tái)下位機(jī)，而且也只應(yīng)用于圓盤(pán)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(tái)下位機(jī)，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(jì)和應(yīng)用

1. 上位機(jī)系統(tǒng)配置。本控制系統(tǒng)選用研華610H奔4工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為上位機(jī)，進(jìn)行整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控與管理。

2. PLC。選用西門(mén)子S7-200系列PLC為下位機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)配料設(shè)備的邏輯控制。

3. 配料控制儀表。選用SA-201H配料稱(chēng)重控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)物料的瞬時(shí)流量和累計(jì)量等的顯示及PID調(diào)節(jié)，儀表配有RS485接口，通過(guò)RS232轉(zhuǎn)RS485轉(zhuǎn)換卡可以對(duì)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(jì)及實(shí)現(xiàn)

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

五、結(jié)論

經(jīng)過(guò)幾年的生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用，該套西門(mén)子S7-200小型集散配料控制系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行安全可靠、人機(jī)界面友好、便于系統(tǒng)擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。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(guò)程的各種需要，提高生產(chǎn)自動(dòng)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(dòng)生產(chǎn)率，是理想的自動(dòng)配料控制系統(tǒng)。