許金萍++胡平

摘要：磨礦作業(yè)是選礦廠整個生產(chǎn)過程的重要組成部分，對選礦廠的選礦指標和經(jīng)濟效益起著主導作用。為了保證最好的磨礦指標，必須強化控制操作，因此離不開功能強大的組態(tài)軟件。本文結合山東華聯(lián)礦業(yè)股份有限公司磨選分級系統(tǒng)的工藝進行分析與設計，重點介紹控制系統(tǒng)組態(tài)軟件WinCC在磨選分級系統(tǒng)中的應用設計。

關鍵詞：WinCC 組態(tài) 磨選

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0163-02

磨選分級系統(tǒng)是選礦生產(chǎn)工藝流程中最為關鍵的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，將碎礦工序送來的粉礦磨細，經(jīng)過球磨機與旋流器的閉路磨礦分級作用，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、入磨粒度的波動和供水壓力的波動，都會對磨選分級生產(chǎn)過程產(chǎn)生了很大的擾動。在人工操作情況下很難及時地克服這些擾動，使產(chǎn)品產(chǎn)量和質量的提高受到很大的限制。磨選分級生產(chǎn)過程中，設備的操作和參數(shù)的監(jiān)控較多，操作工很難在第一時間內發(fā)現(xiàn)故障，所以對監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件的設計就顯得很重要。通過監(jiān)控系統(tǒng)上位機操作和監(jiān)控，遇到突發(fā)情況時做出提醒和相應的操作，維持工藝生產(chǎn)的穩(wěn)定和現(xiàn)場安全。山東華聯(lián)礦業(yè)股份有限公司選礦廠磨選分級監(jiān)控系統(tǒng)采用了西門子組態(tài)軟件WinCC，實現(xiàn)了磨選分級生產(chǎn)過程的自動化控制，提高了生產(chǎn)效率，降低了現(xiàn)場操作人員的勞動強度。

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)采用三段球磨分級生產(chǎn)工藝，工藝的流程大致是：粉礦倉→皮帶給料→一段球磨→一段旋流器→一段磁選機→二段球磨→二段旋流器→二段磁選機→高頻細篩→三段球磨。

華聯(lián)礦業(yè)股份有限公司選礦廠磨選分級監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對一段給料和球磨分級系統(tǒng)實行自動控制，并且保證生產(chǎn)系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定和高效，通過優(yōu)化控制實現(xiàn)選廠生產(chǎn)磨礦處理能力的最大化。

2 系統(tǒng)總體設計

2.1 設計原則

2.1.1 可靠性

系統(tǒng)在滿足生產(chǎn)工藝的條件下長期穩(wěn)定運行，同時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。西門子上位機軟件WinCC和下位機軟件STEP7是穩(wěn)定可靠的、符合工業(yè)標準的工業(yè)軟件，具有較高容錯能力[1-2]。

2.1.2 先進性

系統(tǒng)結合山東華聯(lián)礦業(yè)股份有限公司選礦廠的實際需要，所設計的系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件是先進成熟的軟件，使系統(tǒng)的配置水平處于國內先進水平，并且使系統(tǒng)技術先進、性能良好。

2.1.3 可擴展性

保證選礦廠在擴建或改造時，滿足對控制系統(tǒng)的擴容要求，具有易維護性、開放性、完善性。

2.2 系統(tǒng)架構

整個系統(tǒng)分為三級架構，包括設備層、網(wǎng)絡層和管理層，各層網(wǎng)絡能夠獨立運行。設備層負責生產(chǎn)設備數(shù)據(jù)采集和實時控制，包括現(xiàn)場儀表、電氣設備、PLC等；網(wǎng)絡層負責數(shù)據(jù)傳輸，包括工業(yè)以太網(wǎng)、交換機等；管理層負責生產(chǎn)實時監(jiān)控和生產(chǎn)指令的下達，包括工程師站、操作員站、服務器等[3]。系統(tǒng)架構如圖1所示。

2.3 系統(tǒng)功能分析

2.3.1 操作級和工程師級的權限選擇

軟件運行后選擇操作級別才能進入軟件操作，分為工程師級和操作級。工程師級主要可以瀏覽全部畫面和操控整個軟件，以及對控制系統(tǒng)的維護和系統(tǒng)設備的維修。操作級主要是可以瀏覽監(jiān)控畫面以及現(xiàn)場操作，不能改變現(xiàn)場已經(jīng)設置的參數(shù)值。

2.3.2 流程畫面、報警畫面、趨勢畫面的顯示和操作

整個流程畫面通過監(jiān)控計算機顯示設備的操作狀態(tài)，報警畫面是對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的現(xiàn)場問題進行報警。趨勢畫面對現(xiàn)場過程中的重要的參數(shù)通過趨勢圖來表示，實現(xiàn)整個生產(chǎn)控制過程中重要的參數(shù)監(jiān)測和記錄。

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

系統(tǒng)運行過程中工藝參數(shù)多且數(shù)量大，人工記錄是無法實現(xiàn)。為了方便對系統(tǒng)運行過程中各參數(shù)的查詢，需要通過軟件自動對歷史數(shù)據(jù)存儲和檢索，達到自動記錄功能，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行的全過程監(jiān)控任務。

2.3.4 系統(tǒng)的自動/手動切換和手動操作

自動操作方式主要是針對系統(tǒng)正常工作，沒有故障的時候采取自動操作，以達到自動控制的效果。手動操作方式主要是為了平時的維護，以及在有故障時能夠對故障點進行單點檢修。

2.3.5 聲音報警和系統(tǒng)聯(lián)鎖控制

當出現(xiàn)設備故障時候，系統(tǒng)通過警報聲來報警，提醒操作人員故障信息。系統(tǒng)聯(lián)鎖控制是給礦機和渣漿泵組在工作過程中出現(xiàn)故障時，能夠自動切換備用設備以保證生產(chǎn)的正常進行，提高生產(chǎn)效率。

3 Wincc組態(tài)軟件的監(jiān)控系統(tǒng)設計

3.1 圖形畫面組態(tài)

磨選分級監(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)設置、報警設置、回路控制、PID設置、報警記錄、歷史趨勢。

通過啟動WinCC軟件進行項目組態(tài)，組態(tài)畫面實現(xiàn)對整個磨選分級系統(tǒng)的監(jiān)控和操作。安裝WinCC后第一次啟動軟件，會自動彈出項目類型選擇對話框，可以選擇單用戶項目、多用戶項目或客戶機項目。磨選分級監(jiān)控系統(tǒng)選擇單用戶項目，根據(jù)現(xiàn)場實際工藝流程設計建立編輯畫面和過程畫面[4]。

3.2 系統(tǒng)代碼設計

對于C腳本的創(chuàng)建，WinCC提供兩個不同的編輯器。一個是圖形編輯器中的動態(tài)編輯器，用于對象創(chuàng)建C動作；另一個是全局腳本編輯器，用于創(chuàng)建項目函數(shù)和全局動作。腳本語言的語法與采用ANSI的標準C語言相一致，腳本代碼寫入相應的圖標中。

例如登錄對話框代碼如下：

#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號皮帶啟動停止的代碼如下：

#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

上位機通過監(jiān)控畫面按鈕對生產(chǎn)設備進行控制，發(fā)出的控制指令通過總線傳達到下位機中，下位機執(zhí)行相應的控制程序。下位機程序采用SIMATIC STEP7 軟件，使用的是梯形圖LAD語言編寫，并下載到PLC控制器中[5]。WinCC提供了SIMATIC S7 Potocol Suite的通訊驅動程序，添加S7驅動程序后產(chǎn)生了在不同網(wǎng)絡上應用的S7協(xié)議組。需要在其中選擇與其物理連接相應的通道單元，與S7 PLC進行邏輯連接。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 結語

山東華聯(lián)礦業(yè)股份有限公司磨選分級系統(tǒng)通過WinCC組態(tài)監(jiān)控畫面，生產(chǎn)現(xiàn)場工藝狀況一目了然，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強度。同時系統(tǒng)具有高可靠性，使維護人員工作量減少，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。本系統(tǒng)投入運行以來，指標達到設計的要求，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，提高了企業(yè)自動化和信息化水平。

參考文獻

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

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

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

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

[5]朱浪，潘豐.WinCC組態(tài)在均質生產(chǎn)過程監(jiān)控中的應用[J].江南大學學報（自然科學版），2014.13（1）：17-22.

收稿日期：2016-08-25

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