摘 要：介紹了一種基于WinCC組態(tài)軟件的熒光增白劑流水線自動化控制系統(tǒng)。實現(xiàn)過程參數(shù)的實時采集顯示、過程設(shè)備操作、遠程控制、數(shù)據(jù)處理存檔、故障報警、報表生成和歷史趨勢等功能。

關(guān)鍵詞：WinCC；熒光增白劑流水線；S7-400；自動化控制系統(tǒng)

1 引言

熒光增白劑是生產(chǎn)高品質(zhì)、高白度紙張的必需品。2010年，國家財政貼息扶持重點造紙企業(yè)進行技術(shù)改造，采用大型、寬幅、高速、自動造紙機械推進技術(shù)和裝備現(xiàn)代化。這對造紙用熒光增白劑行業(yè)提出了更高的技術(shù)要求。為此開發(fā)了基于WinCC組態(tài)軟件的熒光增白劑流水線自動控制系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)采用西門子S7-400系列PLC作為主控制器，以實現(xiàn)主要參數(shù)顯示記錄、主要參數(shù)超限報警、設(shè)備聯(lián)鎖控制、狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存檔和報表生成等功能，并為公司后期ERP系統(tǒng)提供相應的接口。

2 工藝流程

增白劑生產(chǎn)線主要包括以下幾個流程設(shè)備：備料系統(tǒng)、三步縮合反應系統(tǒng)、冷凝過濾系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、濃縮合成系統(tǒng)、產(chǎn)品后期處理和自動灌裝系統(tǒng)、報表、系統(tǒng)通訊、報警、歷史趨勢。

3 控制系統(tǒng)概述

⑴系統(tǒng)主要原理。該控制系統(tǒng)下位機控制中心使用西門子S7-400系列的可編程控制器，完成增白劑自動生產(chǎn)流水線的數(shù)據(jù)采集、工藝過程自動控制、關(guān)鍵參數(shù)精確控制（如溫度、PH值、流量等）。各類傳感器采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)由西門子S7-400可編程控制器處理后上傳到控制室內(nèi)的上位監(jiān)控計算機，在控制室內(nèi)實現(xiàn)對各種參數(shù)的檢測。對于各種故障顯示，上位機可實現(xiàn)實時報警并發(fā)送相應處理命令。

⑵系統(tǒng)工作描述。根據(jù)系統(tǒng)工藝組成，配置兩臺控制柜，一臺配電柜（含繼電器），一臺工程師站，每條生產(chǎn)線（共三條）配置一臺操作站，一套UPS系統(tǒng)，完成對工藝參數(shù)的實時采集和過程控制。

流量計、PH計、壓力儀表、液位計、溫度計和稱重儀等現(xiàn)場儀表，通過硬接線方式（接線箱）將儀表信號送到S7-400的I/O接口卡件，S7-400按生產(chǎn)工藝流程，在操作站上顯示流程畫面，對每個測量點的實時信號進行在線監(jiān)測，并對現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥、電磁閥和變頻器等執(zhí)行機構(gòu)實行生產(chǎn)過程控制。同時，S7-400存儲各生產(chǎn)線數(shù)據(jù)記錄和故障報警信號，還可生成報表及趨勢記錄。當系統(tǒng)正常運行時，系統(tǒng)可自動控制整個生產(chǎn)流程并完成報表的自動生成、存貯、打印及保存，操作人員通過操作站對現(xiàn)場工藝系統(tǒng)的情況進行監(jiān)視及遠程遙控。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，操作站的CRT能按區(qū)域自動及時發(fā)出報警信號，并通過聯(lián)鎖保護自動切除有關(guān)設(shè)備及系統(tǒng)，同時進行事故記錄，并對異常參數(shù)、狀態(tài)和事故進行追憶。

另配置一臺A3黑白報表打印機和一臺A4（滿足事故追憶）彩色針型逐行打印機，可將報表、實時數(shù)據(jù)以及隨機事故及時打印輸出。S7-400具備雙CPU、雙通訊接口和系統(tǒng)雙冗余電源，還具有各操作站的數(shù)據(jù)共享功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定和操作可靠。系統(tǒng)預留ERP系統(tǒng)通訊接口，以便于未來企業(yè)ERP系統(tǒng)的規(guī)劃和實施。

⑶系統(tǒng)運行方式。全廠工藝設(shè)備的控制可通過4種方式實現(xiàn)：程序控制（自動控制）、半自動控制、遠程控制和就地手動控制。正常運行時，系統(tǒng)處于自動控制狀態(tài)，系統(tǒng)在啟停、正常運行、或異常工況出現(xiàn)的過程中，自動對各參數(shù)進行檢測、數(shù)據(jù)處理、定時制表、參數(shù)越限時自動報警和打印。據(jù)生產(chǎn)過程需要，系統(tǒng)可運行于半自動控制狀態(tài)，據(jù)操作人員在操作站發(fā)出命令，自動完成各局部工藝系統(tǒng)的順序控制?？刂葡到y(tǒng)可實現(xiàn)各單體設(shè)備的自動啟/停、運行/反洗、聯(lián)鎖/保護。根據(jù)儲罐液位、運行工況和運行方式，操作員可在操作站對系統(tǒng)遠程控制，對控制系統(tǒng)人為干預；也可在系統(tǒng)出現(xiàn)故障報警時，遠程對相應故障設(shè)備進行操作控制。各設(shè)備執(zhí)行機構(gòu)配有手動閥，當自動控制系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)時，操作員可通過就地手動控制完成生產(chǎn)過程，自動系統(tǒng)停運時，生產(chǎn)線仍可正常運行。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)方法

⑴現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集。增白劑流水線自動控制系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集主要使用壓力、液位、流量、溫度、PH等各類傳感器實現(xiàn)。

⑵系統(tǒng)具體實現(xiàn)。主監(jiān)控操作系統(tǒng)選用德國Siemens公司的SIMATIC S7-400系列，上位機監(jiān)控軟件及現(xiàn)場動畫模擬使用組態(tài)軟件WinCC完成開發(fā)。

為保證供電的安全可靠和系統(tǒng)的正常運行，整個控制系統(tǒng)電源采用UPS系統(tǒng)，一旦整個系統(tǒng)出現(xiàn)意外掉電，UPS系統(tǒng)可提供系統(tǒng)運行用電及各種執(zhí)行機構(gòu)工作的動力電源，除去了系統(tǒng)的安全隱患。

[參考文獻]

[1]徐華.基于WinCC組態(tài)軟件的泵房自動化控制系統(tǒng)[J].煤礦機械，2013年第34卷第04期：244-246.

[2]賀金倉，徐建伯，耿少華，王淑梅，宮占勝.我國造紙用熒光增白劑的生產(chǎn)現(xiàn)狀及市場前景[J].精細與專用化學品，2003年第2期：10-11，15.

[3]嚴盈富.監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC入門[M].北京：人民郵電出版.

[4]SIEMENS公司.WinCC中文使用手冊.

作者簡介：張婷（1989-），女，陜西榆林人，長安大學2012級控制工程專業(yè)碩士研究生，研究方向：單片機應用開發(fā)；何琳琳（1988-），女，陜西渭南人，長安大學2012級交通運輸工程專業(yè)碩士研究生，研究方向：嵌入式驅(qū)動開發(fā)。