西門子S7-200小型集散配料控制系統的設計和應用

漢中鋼鐵集團技術處 何 軍 張澤仁

西門子S7-200小型集散配料控制系統的設計和應用

漢中鋼鐵集團技術處 何 軍 張澤仁

我國很多冶金行業燒結廠皮帶秤配料長期處于比較原始的狀態，占用太多的人力、物力資源，對企業來說是個不小的負擔，而惡劣的工業現場環境對操作員的健康也有很大的傷害。因此，為提高燒結廠皮帶秤配料的自動化程度，提高生產效率，漢中鋼鐵集團就在2003年初采用了西門子S7-200小型集散配料控制系統對三號燒結機配料系統進行了技術改造。該系統通過幾年的運行，取得了良好的成效，大大提高了燒結礦的品質。

一、系統的主要功能及特點

1. 控制系統的主要功能。

（1）監測功能。對皮帶秤配料過程的瞬時流量、班累計、日累計、月累計、年累計等參數進行檢測和監視。

（2）畫面顯示。通過計算機顯示器可顯示配料過程中有關控制參數和運行狀況，以及顯示實時配料曲線。

（3）打印管理。可隨時打印配料報表，以便保存和查詢。

（4）通信功能。工控機與PLC和配料儀表之間可進行雙向數據及信息交換。

（5）數據處理。系統可自動對采集的信號進行運算處理，并輸出到相應控制量。

（6）報警功能。上位機以畫面方式和聲光信號方式對各種參數越限或設備狀態異常進行報警。

2. 系統的主要特點。

（1）在系統結構上采用中小型集散控制系統，實現了“分散控制、集中管理”，克服了危險集中的問題。

（2）上位機和下位機相對獨立，具有自動、手動無擾切換功能，聯機時彼此間按特定的協議互通信息，脫機時下位機可獨立實現工藝過程控制，上位機此時可離線進行數據處理和日常管理。

（3）上位機遠離操作現場，提高了系統的穩定性，改善了操作員的工作環境。

（4）下位機選用可編程控制器，具有很強的抗干擾能力，編程簡單易于掌握，能在惡劣的環境中長期可靠地運行。

（5）采用PID調節，提高系統的配料精度，并能根據生產要求，設置最佳的開關時序，較好地解決料頭料尾問題，自動修改配料系統的物料配比。

（6）完善的報警系統，既可圖像顯示，又可聲光報警，為系統的正常運行提供了可靠的保證。

二、 系統結構及工作原理

1. 控制系統總體構成主要有以下部分組成。

（1）上位機。對整個系統進行實時監控、畫面顯示和報表打印。

（2）操作臺及PLC。實現配料的自動和半自動控制。

（3）配料儀表。用于配料的PID調節及瞬時流量和累計量等參數的顯示。

（4）控制柜。用于系統的邏輯控制和供配電。

（5）現場手操箱。用于現場單臺設備的啟停控制。

2. 系統分為自動控制和半自動控制及現場手動控制方式。

（1）現場手動控制。當有允許配料啟動信號時，按下操作臺上的系統啟動按鈕上電，把需要配料的皮帶變頻器上電，操作臺上的旋鈕開關置于現場位，把現場操作箱控制方式開關轉換到現場位，按下現場手操箱上的啟動按鈕開始配料，調節調速電位器可控制配料的快慢，此時上位機只起監視作用，不參與控制。

（2）室內半自動控制方式。把現場操作箱控制方式開關轉換到室內控制，操作臺上的旋鈕開關置于室內位，把需要配料的變頻器上電，通過上位機的手動控制畫面來實現配料。

（3）室內自動控制方式。和室內半自動控制方式基本相同，不同處是通過上位機的自動控制畫面來自動實現配料。

根據實際情況，本系統由一臺上位機同時控制12臺下位機，而且也只應用于圓盤給料和皮帶拖料等兩種配料方式。當然，該系統還可控制多臺下位機，也可應用于螺旋給料等多種配料方式。

三、 系統的硬件設計和應用

1. 上位機系統配置。本控制系統選用研華610H奔4工業控制計算機為上位機，進行整個生產過程的監控與管理。

2. PLC。選用西門子S7-200系列PLC為下位機來實現對配料設備的邏輯控制。

3. 配料控制儀表。選用SA-201H配料稱重控制器來實現物料的瞬時流量和累計量等的顯示及PID調節，儀表配有RS485接口，通過RS232轉RS485轉換卡可以對接，通信協議采用標準MODBUS協議，可以很方便地和組態王6.0組態軟件連接。

四、系統的軟件設計及實現

SA-201H中自動配料的控制過程主要由上位機、PLC和配料控制器SA-20H完成，配料過程中的各項數據則由后兩者和上位機交互完成，選用組態王6.0組態軟件作為操作平臺，由于此組態軟件帶有很多標準I/O接口驅動，因此很方便地就能實現設備的控制。

五、結論

經過幾年的生產實際應用，該套西門子S7-200小型集散配料控制系統運行狀態良好，不僅大大提高了生產效率，保證了燒結礦生產的品質，并且具有系統組態靈活、控制功能完善、控制精度高、數據處理方便、運行安全可靠、人機界面友好、便于系統擴展等優點。與傳統工藝相比，該系統能夠更好地適應工業配料生產過程的各種需要，提高生產自動化水平和管理水平，提高產品質量，降低資源消耗，提高勞動生產率，是理想的自動配料控制系統。