wincc的矿粉烧结自动控制系统设计烧结部分监控
利用WinCC完成对于烧结、破碎、筛选、入库部分的组态监控，有利于提高烧结过程的产量和质量。本文针对烧结工艺流程，提出了总体设计方案，组态软件的选型理由和系统的设计原则，在设计时参考了淮钢的烧结流程和监控界面,在设计时利用变量模拟器进行仿真。本课题所设计的上位机界面主要由“开启”，“主控”，“进料”，“混合”，“烧结”，“冷却和破碎”，“筛选，回送和备料”等界面组成，可以反映生产的工艺流程并实现基本的监控功能。
关键词 WinCC，设计方案，烧结，界面组成
目 录
1 引言 1
1.1 本课题的提出 1
1.2 烧结工艺的介绍 2
1.3 国内研究现状 3
2 本课题的总体方案设计 4
2.1 组态软件的选型 4
2.2 对WINCC的介绍 4
2.3 烧结流程及主要设备 6
2.4 系统的设计原则 7
2.5 课题的系统组成和技术路线 9
3 上位监控系统组态设计 11
3.1 本课题的设计步骤 11
3.2 WINCC与PLC的通信连接 13
3.3上位机界面的组成 15
3.4 系统概述 17
3.5 对系统进行仿真调试 28
3.6 课题设计过程中的主要问题 30
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33 附录A 34
1 引言
1.1 本课题的提出
1.1.1 国内冶金工业的发展
冶金工业是一个国家重工业的基础，是反映各国工业化的进程与发展实力的重要指标。冶金工业的发展直接 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
影响到国民经济的稳定。近几年我国钢铁产业发展很快，这一进步主要体现在产品的产量和工艺上。冶金工业的发展同样也是国家经济水平和综合国力的增强的重要标志。钢材对于制造业与建筑行业是最重要的原材料，以目前的发展趋势国民经济对钢材的需求量必将进一步地增长。 [1]
1.1.2 课题的来源
江苏沙钢集团-淮钢特钢有限公司位于江苏淮安。紧靠高速公路，新长铁路与京杭大运河，交通十分运输便捷，原料的来源主要是河运和铁路运输。目前拥有“一烧”和“二烧”两个烧结车间，对改进烧结工艺，减少污染，提高资源利用率，提高生产线的自动化水平都有迫切需要。
本课题来源于淮钢特钢有限公司的烧结生产线。矿粉烧结自动控制系统在工业现场的应用是十分广泛的。矿粉烧结自动控制系统的主要设计思路是，依据原料的配比将自动投入所需原料，再由皮带机送入混合机进行下一步的操作。从而完成对于烧结、破碎、筛选、入库部分的组态监控。
1.1.3 课题研究的目的和意义
由于我国冶金工业的快速发展，对生产自动化水平的要求也正逐步提高。而我国由上位机做为监控设备的自动化监控系统的起步比较晚，而且系统的整体发展水平还比较落后，国内设计人员自行研究，并开发的烧结自动监控系统仍然十分粗糙，先进的算法并没有得到比较广泛的实际应用。因此开展本课题的研究，符合我国冶金工业快速发展的需要。进行烧结自动化监控的设计，对于学生了解并掌握组态软件也有很好的促进作用。[2]
1.2 烧结工艺介绍
1.2.1 烧结的定义
烧结指的是固态粉末状物料排除气孔、收缩体积、成为致密的具有一定强度的多晶体或块状体的焙烧过程。矿石的性质，以及加工方法的不同，烧结时的目的也是不同的。在烧结过程中无化学反应的被称之为物理烧结;而在烧结过程中存在化学反应的被称之为化学烧结。烧结中排除了原料的气孔，并使原料的体积收缩，但是晶相得组成未发生变化，晶粒的排列更为致密，结晶也更好，这一说法是为了强调烧结过程中的物理变化，但实际上多组分的物质在烧结是会同时发生固相反应，出现液相(低共熔物)及形成固溶体等化学反应。[3]
1.2.2 烧结的作用和意义
烧结的最初用意是为高炉等冶金设备，准备优质的冶金原料，目前已逐渐成为对资源利用的一种方式，学科方向也逐渐得到扩展。
无论是对于直接开采出来的铁矿石粉矿，还是经过选矿工序以后得到的精矿，直接进行火法冶炼是存在较多问题的。虽然高炉冶炼在目前看来是产量最大，技术也最成熟的方式，但直接将精矿与粉矿加入炉内进行冶炼会带来一系列的问题。直接对生矿进行冶炼，也会带来产品的品质不稳定。而通过烧结球团的方式，结合高温冶金，可使化学成分复杂，冶金性能不稳定的原材料，通过一系列的手段获得由一定粒度组成的具有稳定化学成分的，并具有良好冶金性能的炉料，因此烧结对于冶金意义重大。而且烧结的许多工艺流程，如预先脱硫技术，可以减少高炉冶炼的负担，也为高炉冶炼准备了十分优质的原材料，所以说烧结有助于提高冶金工业的质量与产量。
1.2.3 烧结的主要方法
(1)常压烧结法:即在常压的条件下，依据不同的材料，按照其所需的时间与温度来烧结。这一烧结的方法由于成本低，所以最目前采用应用较广泛。
(2)热压法:对被填充于专用模具之内的矿粉一侧进行加热处理，另外的一侧沿单轴方向加压（有时也在温度上升之后再对其加压，在加热的时候采用的大多是高频感应法）。优点是材料的致密性好，强度高。
(3)反应烧结法:采用金属硅粉作为原料，成型后在氮气中进行烧结，在金属硅坯体的间隙中N和Si发生化学反应，产生Si3N4。反应烧结法的缺点是假如坯体的壁厚则反应就无法进行，而且这种方法烧成的坯体尺寸是固定的，所以只可以烧结坯体比较薄的制品。但优点是可以烧结强度高且形状复杂的制品。
(4)真空烧结法:真空烧结主要用于处理在空气中易于氧化的制品。 [4]
1.2.4 烧结自动控制系统的系统组成
对于淮钢公司使用的标准生产线，其主要的烧结流程由对原料准备环节的的接受，贮存；配料环节的混合，烧结，抽风，冷却等多个环节组成，生产线由受料系统，原料准备系统，配料系统，混合，造球系统，烧结系统，抽风系统及产品处理系统组成。
1)原料接受、贮存、准备及配料
原料准备系统：主要功能是对含铁原料进行中和，对熔剂进行破碎和筛分，并为配料工序预备好合格的原料，燃料以及熔剂。
配料系统：主要包括配料间的矿槽，称量设备，给料圆盘。根据烧结矿的化学成分，按一定的配比与重量来进行配料，用于保证混合料和烧结矿的化学成分稳定，以及控制生石灰的加水量和燃料的用量。
2)混合，烧结，抽风和冷却
用于管理设计人员建立的变量，设计人员可通过变量管理器建立和删除变量，给变量命名，也可以设置变量的数据格式。
2)图形编辑器
设计人员通过图形编辑器来设计监控界面，在监控界面上用户可以看见实时曲线，报表，以及反映生产过程的动画，本课题的图形界面主要包括“登陆界面”，“主控界面”以及反映各个工段工作情况的动态画面。
报表编辑器本身提供了许多标准的报表，系统可以长期保存报表中的数据，在需要的时候也可以将其打印出来，WinCC的报表功能，极大的方便了用户对于项目数据的处理，查看和使用。
6)变量归档
WinCC支持变量归档这一功能，变量归档负责处理测量值，并长期存储所记录的过程值。
1 引言 1
1.1 本课题的提出 1
1.2 烧结工艺的介绍 2
1.3 国内研究现状 3
2 本课题的总体方案设计 4
2.1 组态软件的选型 4
2.2 对WINCC的介绍 4
2.3 烧结流程及主要设备 6
2.4 系统的设计原则 7
2.5 课题的系统组成和技术路线 9
3 上位监控系统组态设计 11
3.1 本课题的设计步骤 11
3.2 WINCC与PLC的通信连接 13
3.3上位机界面的组成 15
3.4 系统概述 17
3.5 对系统进行仿真调试 28
3.6 课题设计过程中的主要问题 30
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33 附录A 34
1 引言
1.1 本课题的提出
1.1.1 国内冶金工业的发展
冶金工业是一个国家重工业的基础，是反映各国工业化的进程与发展实力的重要指标。冶金工业的发展直接 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
影响到国民经济的稳定。近几年我国钢铁产业发展很快，这一进步主要体现在产品的产量和工艺上。冶金工业的发展同样也是国家经济水平和综合国力的增强的重要标志。钢材对于制造业与建筑行业是最重要的原材料，以目前的发展趋势国民经济对钢材的需求量必将进一步地增长。 [1]
1.1.2 课题的来源
江苏沙钢集团-淮钢特钢有限公司位于江苏淮安。紧靠高速公路，新长铁路与京杭大运河，交通十分运输便捷，原料的来源主要是河运和铁路运输。目前拥有“一烧”和“二烧”两个烧结车间，对改进烧结工艺，减少污染，提高资源利用率，提高生产线的自动化水平都有迫切需要。
本课题来源于淮钢特钢有限公司的烧结生产线。矿粉烧结自动控制系统在工业现场的应用是十分广泛的。矿粉烧结自动控制系统的主要设计思路是，依据原料的配比将自动投入所需原料，再由皮带机送入混合机进行下一步的操作。从而完成对于烧结、破碎、筛选、入库部分的组态监控。
1.1.3 课题研究的目的和意义
由于我国冶金工业的快速发展，对生产自动化水平的要求也正逐步提高。而我国由上位机做为监控设备的自动化监控系统的起步比较晚，而且系统的整体发展水平还比较落后，国内设计人员自行研究，并开发的烧结自动监控系统仍然十分粗糙，先进的算法并没有得到比较广泛的实际应用。因此开展本课题的研究，符合我国冶金工业快速发展的需要。进行烧结自动化监控的设计，对于学生了解并掌握组态软件也有很好的促进作用。[2]
1.2 烧结工艺介绍
1.2.1 烧结的定义
烧结指的是固态粉末状物料排除气孔、收缩体积、成为致密的具有一定强度的多晶体或块状体的焙烧过程。矿石的性质，以及加工方法的不同，烧结时的目的也是不同的。在烧结过程中无化学反应的被称之为物理烧结;而在烧结过程中存在化学反应的被称之为化学烧结。烧结中排除了原料的气孔，并使原料的体积收缩，但是晶相得组成未发生变化，晶粒的排列更为致密，结晶也更好，这一说法是为了强调烧结过程中的物理变化，但实际上多组分的物质在烧结是会同时发生固相反应，出现液相(低共熔物)及形成固溶体等化学反应。[3]
1.2.2 烧结的作用和意义
烧结的最初用意是为高炉等冶金设备，准备优质的冶金原料，目前已逐渐成为对资源利用的一种方式，学科方向也逐渐得到扩展。
无论是对于直接开采出来的铁矿石粉矿，还是经过选矿工序以后得到的精矿，直接进行火法冶炼是存在较多问题的。虽然高炉冶炼在目前看来是产量最大，技术也最成熟的方式，但直接将精矿与粉矿加入炉内进行冶炼会带来一系列的问题。直接对生矿进行冶炼，也会带来产品的品质不稳定。而通过烧结球团的方式，结合高温冶金，可使化学成分复杂，冶金性能不稳定的原材料，通过一系列的手段获得由一定粒度组成的具有稳定化学成分的，并具有良好冶金性能的炉料，因此烧结对于冶金意义重大。而且烧结的许多工艺流程，如预先脱硫技术，可以减少高炉冶炼的负担，也为高炉冶炼准备了十分优质的原材料，所以说烧结有助于提高冶金工业的质量与产量。
1.2.3 烧结的主要方法
(1)常压烧结法:即在常压的条件下，依据不同的材料，按照其所需的时间与温度来烧结。这一烧结的方法由于成本低，所以最目前采用应用较广泛。
(2)热压法:对被填充于专用模具之内的矿粉一侧进行加热处理，另外的一侧沿单轴方向加压（有时也在温度上升之后再对其加压，在加热的时候采用的大多是高频感应法）。优点是材料的致密性好，强度高。
(3)反应烧结法:采用金属硅粉作为原料，成型后在氮气中进行烧结，在金属硅坯体的间隙中N和Si发生化学反应，产生Si3N4。反应烧结法的缺点是假如坯体的壁厚则反应就无法进行，而且这种方法烧成的坯体尺寸是固定的，所以只可以烧结坯体比较薄的制品。但优点是可以烧结强度高且形状复杂的制品。
(4)真空烧结法:真空烧结主要用于处理在空气中易于氧化的制品。 [4]
1.2.4 烧结自动控制系统的系统组成
对于淮钢公司使用的标准生产线，其主要的烧结流程由对原料准备环节的的接受，贮存；配料环节的混合，烧结，抽风，冷却等多个环节组成，生产线由受料系统，原料准备系统，配料系统，混合，造球系统，烧结系统，抽风系统及产品处理系统组成。
1)原料接受、贮存、准备及配料
原料准备系统：主要功能是对含铁原料进行中和，对熔剂进行破碎和筛分，并为配料工序预备好合格的原料，燃料以及熔剂。
配料系统：主要包括配料间的矿槽，称量设备，给料圆盘。根据烧结矿的化学成分，按一定的配比与重量来进行配料，用于保证混合料和烧结矿的化学成分稳定，以及控制生石灰的加水量和燃料的用量。
2)混合，烧结，抽风和冷却
用于管理设计人员建立的变量，设计人员可通过变量管理器建立和删除变量，给变量命名，也可以设置变量的数据格式。
2)图形编辑器
设计人员通过图形编辑器来设计监控界面，在监控界面上用户可以看见实时曲线，报表，以及反映生产过程的动画，本课题的图形界面主要包括“登陆界面”，“主控界面”以及反映各个工段工作情况的动态画面。
报表编辑器本身提供了许多标准的报表，系统可以长期保存报表中的数据，在需要的时候也可以将其打印出来，WinCC的报表功能，极大的方便了用户对于项目数据的处理，查看和使用。
6)变量归档
WinCC支持变量归档这一功能，变量归档负责处理测量值，并长期存储所记录的过程值。
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