可编程序控制器与工控机在球团配煤系统上的应用（一）

　　〔摘要〕：介绍了可编程序控制器与工控机在球团厂配煤系统中的应用。给出了可编程序控制器作为下位机，工控机作为上位机的一种基本实现方法。结果表明，所设计的控制系统可以满足生产过程的工艺要求。
　　〔关键词〕：可编程序控制器工控机
　　TheApplicationofSupervisorandControllingSystemin
　　heatRecoveryBoiler
　　Keywords：PLC；processcomputercontrol；heatRecoveryBoiler
　　引言
　　配煤系统是球团生产环节的关键部分，煤粉的粒度粗细、喷吹量，直接决定了球团成品的质量，另外球团厂配煤车间历来生产环境恶劣，许多岗位不宜人工值守，故监控系统在该环节的投入势在必行。
　　此外，虽然可编程序控制器已广泛应用于现场恶劣的过程控制中，但PLC没有给操作者提供动态的数据显示界面和报表输出，人机交流存在许多不便，而工业控制计算机有着十分丰富的商品软件支持，可以开发出用户直观方便的图形操作界面，以各种形式动态输出显示数据，通过打印机输出各种报表。因此，工控机和可编程控制器的联合使用成为必然。可编程控制器作为下位机，工控机作为上位机，是工业企业实现管理、控制一体化的一种有效手段。
　　下位机采用德国西门子公司S7300系列可编程控制器，用于配煤控制系统中；上位机采用研华P普通工控机，利用WINDOWS2000操作环境下的WINCC工控组态软件做出监控画面，对整个配煤控制系统实现了计算机监控与操作。体现了自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的特点。
　　配煤系统设备及控制要求
　　配煤系统设备构成简图如图1所示
　　图1配煤系统设备构成简图
　　配煤系统包括皮带输送系统、喂料系统、磨煤系统、喷吹系统和除尘系统。
　　2。1皮带输送系统22喂料系统
　　喂料系统由圆盘给料机和称重皮带组成。保证匀速、稳定地为磨煤系统供煤。圆盘给料机由变频器驱动，与皮带称构成闭环反馈系统。
　　23磨煤系统
　　磨煤系统由加热炉、中速磨、主引风机等组成。将喂料系统供给的原煤烘干、磨碎。控制系统中为了保护中速磨的稳定、可靠运行，设计了许多连锁控制环节。
　　24喷吹系统
　　喷吹系统由罗茨风机和工业配料称组成。为了保证生产，各配两套，互为备用。工业配料称采用的是德国SCHENK公司的工业配料称，一台为1。616th，一台为0。99th。
　　控制系统的构成
　　控制系统的构成包括硬件和软件两部分，硬件由西门子S7300可编程序控制器与研华P工控机构成。
　　31系统硬件构成
　　系统的硬件构成如图2所示：
　　图2系统的硬件构成图
　　3。1。1现场服务器客户机
　　本系统比较小，故未设专门的服务器、客户机，而是将二者合一了。服务器客户机主要完成PLC与上位端之间的数据传输、数据存储、报警等功能。同时服务器客户端采用西门子WINCC6。0上位监控软件，主要完成对现场各个设备检测、监视、控制、调节、诊断，包括皮带输送系统、喂料系统、磨煤系统、喷吹系统和除尘系统。
　　现场工程师站
　　现场工程师站主要完成对电气仪表基础自动化设备的修改与调试。具体就是根据系统控制要求的变更，完成各个工艺设备或工艺过程的顺序控制、逻辑控制和PID调节控制的修改与调试。
　　PLC
　　系统有一个PLC主机架，两个扩展机架，均采用西门子S7300系列PLC。
　　3。1。4系统通讯
　　西门子S7300系列PLC提供了广泛、多种层次及协议的通信能力，分别为TCPIPEthernet、ProfibusDP、MPI等，它强有力的通讯功能在本系统中
　　得到了广泛的应用。
　　TCPIPEthernet通信采用100Mbs光纤冗余总线以太网，在可编程控制单元及上位监控单元都被分配到独一无二的IP地址，可编程控制系统的CPU通过本站的CP343模板，利用Step7下的IOSCANNER或TCPIP读写功能块设置IP地址及传输的寄存器地址，经过Switch交换机在以太网上进行信息发送和接收。上位监控系统通过以太网卡，经过Switch交换机在以太网上与服务器之间发送和接收信息。同时操作人员可从远程管理站完成工艺过程的生产数据采集、数据分析、操作数据设定、打印报表等。
　　ProfibusDP通信通过CPU315C内置的DP口与现场的操作师站构成现场总线网络。在
　　MPI通讯将CPU315C内置的MPI口与现场的工程师站计算机的串口相连，在可编程控制单元及工程师站单元都被分配到独一无二的站地址，
　　3。2系统软件构成
　　软件结构部分包括Windows2000操作系统、下位机编程软件、上位机监控软件。
　　3。2。1下位机编程软件
　　PLC程序的编制在现场工程师站中完成，本系统采用西门子S7300的配套编程工具step75。2完成硬件组态、参数设置、编程、测试、调试和文档处理。
　　首先在step75。2的配置器中定义硬件组态，包括PLC类型、本地I0、扩展I0、通讯等，在组态的过程中设置各模块的参数。
　　其次进行程序的编制，程序的编制可使用FBD、SFC、LD、ST、IL等语言，在本程序中运用梯形逻辑Ladder控制和功能块FBD相结合的编程方式。利用Concept提供的编程器，将一段标准的控制逻辑及算法封装成一个DFB功能块，它能够嵌套写入梯形图、功能块图、结构化文本文件或指令表中。调试或应用过程中需要改变逻辑控制及算法时，只需改变相应的DFB功能块，降低了程序编写的复杂程度，使程序结构更条理清晰。整个程序包括参数整定、汽包控制、阀门控制和累计等几个程序段。
　　最后进行联机调试。
　　3。2。2上位机监控软件
　　WINCC工控组态软件是德国西门子公司委托美国Micrsoft公司为其开发的基于Windows2000的大型应用软件，它集控制技术、人机界面技术、图形技术、数据库技术、网络技术于一身，包含动态显示、报警、趋势、控制策略、控制网络通信等组件，提供一个友好的用户界面，使用户可根据实际生产需要生成相应应用软件。
　　数据采集系统的上位机和下位机均为西门子公司的产品，故在上位机与下位机之间通讯不需再安装其它的驱动程序，即可实现无缝对接
　　实时数据库的建立打开数据库管理器，建立不同类型的块，通过这些块可以完成以下的功能：
　　从其它块或直接从驱动器映像表接收数据；
　　按指令对数据进行操作；
　　将数值输出到驱动器映像表。
　　图形界面开发
　　登录身份确定及权限保护HMI画面设有登录、退出、帮助、诊断按钮，并赋予不同人员不同的操作级别。譬如赋予操作人员操作的权利，赋予维护工程师维护的权利，赋予系统工程师组态的权利，各类人员根据不同的权限可以有权进行不同的操作。其中系统工程师的权限最大，可以修改、组态、退出系统；操作人员的权限则相对较小，仅能操作浏览主要的操作画面；维护工程师可以对某些电气设备的运行参数进行修改，浏览故障分析画面，但却不能对系统进行组态和修改用户权限。
　　实现主控室对现场设备及仪表的实时动态监控和检测球团厂配煤系统HMI上位机监控操作画面充分利用了WINCC特有的动态图形编辑功能（标准动态图形编辑、高级动态图形编辑），出色地完成了CRT操作、过程值显示、报警等。为了维护操作的需要，编辑了任务状态显示画面、实时趋势显示画面、历史趋势显示画面、流程图显示操作画面以及各种操作面板（如磨煤操作）。
　　4、结论
　　本系统已经在鞍山钢铁公司的弓长岭矿的二球团厂投入运行。本系统与该矿的一期球团相比，在自动化程度和工人的工作强度、环境上又很大的提高和改善。同时，自2004年11月投产以来，系统运行稳定、可靠，所有指标达到了设计要求。
　　〔参考文献〕〔2〕卢海宁，李洪宇。烧结环冷余热回收工业锅炉控制系统〔J〕。自动化仪表，2000，21
　　（8）：3338。
　　〔3〕徐桃春，汪丽娟。翅片管式余热锅炉在武钢三烧的应用〔J〕。烧结球团，2004，29
　　（4）：4952。
　　〔4〕陈在平，赵相宾。可编程序控制器技术与应用系统设计〔M〕。北京：机械工业出版社，2003。322417。