wincc的矿粉烧结自动控制系统设计堆料机监控(附件)
随着烧结厂配料系统自动化程度的逐步提高,工业对配料的要求也越来越严格。因此,完善烧结配料系统对提高工厂的技术经济指标十分重要。
本文介绍的是在配料及堆取料系统中采用西门子S7-300系列PLC与WinCC组态界面实现下位机控制，上位机监控系统。在文中，首先给出了国内外研究现状，之后介绍了烧结的工艺流程以及采用WinCC组态软件的优势。然后介绍了设计实现过程，给出了变量列表、组态界面、C动作脚本、数据归档、报警等，详细介绍了监控部分的WinCC组态系统。此系统可以准确且实时的监视堆取料及配料混合阶段的工艺参数，并且展示出部分堆取料机的工作过程。在堆取料画面用动画的方式表示堆取料机的工作状态，配料环节使用调节阀控制流量配以称重皮带实时监视原料质量。
关键词 矿粉烧结，WinCC组态，堆料机监控
目 录
1 引言 1
1．1 研究背景 1
1．2 淮钢研究现状 1
1. 3 自动控制系统选型 2
2 本课题设计方案 3
2．1 工程综述 3
2．2 WinCC拟包含的界面 4
2．3 上位机与下位机通信 6
3 建立WinCC组态环境 7
3．1 建立项目 7
3．2 设置变量 8
4 画面组态 10
4．1 图形编辑器 11
4. 2 堆取料画面介绍 13
4. 3 配料画面介绍 18
4. 4 运行与连接状态显示 21
5 画面切换设计 22
6 数据归档 24
7 报警记录 26
8 动态向导 28
9 调试 29
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
> 结 论 33
致 谢 34
参 考 文 献 35
1 引言
伴随着烧结配料自动化系统的发展,工厂对堆取料及配料的要求也越来越苛刻,如果配料系统故障,会造成烧结球团次品率增加,从而影响最后炼铁质量,同时浪费烧结燃料和原料,烧结矿质量层次不齐、过少氧化等众多问题。因此，它是非常重要的提高烧结配料系统的自动控制技术，提高产品质量和经济效益的工厂的产品。【1】
1．1 研究背景
自从上个世纪冶金工业自动化设备的出现，自动化设备取得了极其迅速的发展。尤其是上世纪80年代新的PLC和DCS自动化控制方式的出现，冶金自动化装备的实时性和可靠性得到极大的改善，便于操作和便于维护都是其尤为突出的特点。【2】简单的软件编程和直观简洁的UI界面，不断改善的性价比，使得这些自动化设备很快的占领市场，被冶金行业广泛使用。“十一五”期间,我国重视发展冶金生产过程控制自动化、智能系统和信息管理技术化。重工业是综合国立的象征，因此冶金工业的发展尤为重视和突出。【3】
伴随着我国冶金技术水平的快速发展和生产规模的逐渐扩大，烧结能力的提高越发占据重要地位，但烧结水平不足的现状大大制约了我国冶金工业的发展。因此对烧结技术、工艺、设备的薄弱环节进行修改和提高成了当务之急，只有这样才能充分发挥烧结生产速度，促进炼钢业发展，以满足对当下钢铁产品产量的需求。【4】国外自动控制计算机技术几乎融入了了所有烧结产业的生产过程，应用计算机控制可减少人工和仪表的使用数量，提高控制快速性和准确性，使工业数据随时得到分享，以此来保证生产过程中的参数和工艺的实时性，提高产品质量和生产效率。我国的冶金工业必须加快向自动化控制系统转型，以满足我国实现伟大复兴的的需要。
1．2 淮钢研究现状
生产是决定一个企业的重要指标，产能越高企业发展越快。淮钢烧结自动控制系统以提高烧结矿质量,提高生产效率，保证生产安全为根本出发点，保证又好又快的完成生产计划为指导思想。淮钢早期的烧结自动化控制系统主要是局部闭环调节, 这显然已经不能满足新形势下对淮钢这样的现代化冶金企业的需要。【5】为此 2003年淮钢与芬兰罗基德公司合作开发出了烧结生产智能自动控制系统, 简称SPHA。SPHA 控制系统根据预先设定的烧结矿原料成分, 成平要求和各种原燃料的化学性质及烧结机的运转能力,计算出混合料配比,比人工更加精准快速。 根据配料比例对原料的配比进行PID 调节, 引入PID调节之后，提高了配料环节的抗干扰能力。【6】并且控制配料过程中的湿度,烧结温度、成球大小和冷却温度等影响烧结矿成平质量的每一环节。
1．3 自动控制系统选型
烧结自动化系统采用西门子S7-300PLC作为可编程控制器，S7-300 是德国西门子公司的SIMATIC S7系列PLC中功能强大、适合于大规模应用的可编程控制器。它具有模块化，坚固耐用、易于方便，可用在灰尘较大的工业场所的特点，同时具有极强的通讯能力和广泛的兼容性。拥有不同型号功能的机型，满足客户不同的工控需要，有各种功能的模拟量输入模块和特殊功能模块，满足系统扩展的需要，使客户无论在面对什么样的需求下都能找到合适的解决之道。【7】
上位机部分采用WinCC组态软件组态可视化界面。WinCC是世界上最先进的HMIE
(集成人机界面)软件系统，它实现了工厂控制的自动化过程与可视化监控相结合的功能。西门子公司的WinCC 是窗口可视化控制中心( Windows ControlCenter) 的缩写。它集成了组态、人机界面( UI) 、SCMA、脚本语言和OPC 等先进技术, 被用来在工业生产和自动化控制中进行画面显示、监控工艺流程、记录参数和完成控制任务。WinCC 安装于个人计算机中,拥有单独的用户模块，满足客户全面开放,实时监控的要求，可随意与各种自动化设备及其他工控软件集成, 具有多样的项目设置接口、窗口编辑选项和菜单命令, 使用起来极灵活, 功能强大。它支持多种通讯接口、快速画面更新和实时的报警，严格的归档功能, 保证WinCC 系统能够时刻可靠运行。工程师在其简洁的系统环境下进行组态、编程和数据管理, 可形成所需的控制画面、监听画面、动态画面、报警画面、归档画面、实时数据曲线、历史数据曲线和打印报表等。WinCC 的特点在于其系统开放性, 它可以根据客户的需要便捷地与各种工控软件和用户自己编写的脚本集成在一起, 支持C 脚本和VB 脚本。WinCC 的基本组件是换面编辑软件、变量管理软件和项目运行软件。WinCC 项目管理器是组态软件的基础, 统筹管理整个工程的数据、画面和设置。WinCC 的项目管理器主要由以下几部分组成: 计算机、变量管理器、画面编辑器、报警编辑器、用户管理等。通过WinCC 全局脚本编辑器可以编写用户自己的脚本, 并通过TCP/IP、MPI、Profibus等多种通讯协议将控制信息传递给下位机，随时按照操作员的要求控制工业生产。【8】
如上图所示，整个烧结配料自动控制系统的网络结构由两个层次构成，上层为配料自动控制终端，即客户端，通过客户端上的WinCC组态软件实现对底层物料配比和运输过程的监测与控制；下层为各现场控制器，主要包括各物料现场的控制器PLC，这些PLC 控制器一方面接收来自底层传感器采集到的对物料的质量、料仓的储料状况、皮带机运行状况等参数数据；另一方面也结合内部的控制程序，依据对这些参数的分析，实现物料配比过程的自动控制，确保烧结配料的准确性和可靠性。
水泥仓开度（外部）
Q0.6
碳粉仓储量（外部）
Float
DB2.DBW0
仓库储量
堆料运行状态（外部）
1 引言 1
1．1 研究背景 1
1．2 淮钢研究现状 1
1. 3 自动控制系统选型 2
2 本课题设计方案 3
2．1 工程综述 3
2．2 WinCC拟包含的界面 4
2．3 上位机与下位机通信 6
3 建立WinCC组态环境 7
3．1 建立项目 7
3．2 设置变量 8
4 画面组态 10
4．1 图形编辑器 11
4. 2 堆取料画面介绍 13
4. 3 配料画面介绍 18
4. 4 运行与连接状态显示 21
5 画面切换设计 22
6 数据归档 24
7 报警记录 26
8 动态向导 28
9 调试 29
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
> 结 论 33
致 谢 34
参 考 文 献 35
1 引言
伴随着烧结配料自动化系统的发展,工厂对堆取料及配料的要求也越来越苛刻,如果配料系统故障,会造成烧结球团次品率增加,从而影响最后炼铁质量,同时浪费烧结燃料和原料,烧结矿质量层次不齐、过少氧化等众多问题。因此，它是非常重要的提高烧结配料系统的自动控制技术，提高产品质量和经济效益的工厂的产品。【1】
1．1 研究背景
自从上个世纪冶金工业自动化设备的出现，自动化设备取得了极其迅速的发展。尤其是上世纪80年代新的PLC和DCS自动化控制方式的出现，冶金自动化装备的实时性和可靠性得到极大的改善，便于操作和便于维护都是其尤为突出的特点。【2】简单的软件编程和直观简洁的UI界面，不断改善的性价比，使得这些自动化设备很快的占领市场，被冶金行业广泛使用。“十一五”期间,我国重视发展冶金生产过程控制自动化、智能系统和信息管理技术化。重工业是综合国立的象征，因此冶金工业的发展尤为重视和突出。【3】
伴随着我国冶金技术水平的快速发展和生产规模的逐渐扩大，烧结能力的提高越发占据重要地位，但烧结水平不足的现状大大制约了我国冶金工业的发展。因此对烧结技术、工艺、设备的薄弱环节进行修改和提高成了当务之急，只有这样才能充分发挥烧结生产速度，促进炼钢业发展，以满足对当下钢铁产品产量的需求。【4】国外自动控制计算机技术几乎融入了了所有烧结产业的生产过程，应用计算机控制可减少人工和仪表的使用数量，提高控制快速性和准确性，使工业数据随时得到分享，以此来保证生产过程中的参数和工艺的实时性，提高产品质量和生产效率。我国的冶金工业必须加快向自动化控制系统转型，以满足我国实现伟大复兴的的需要。
1．2 淮钢研究现状
生产是决定一个企业的重要指标，产能越高企业发展越快。淮钢烧结自动控制系统以提高烧结矿质量,提高生产效率，保证生产安全为根本出发点，保证又好又快的完成生产计划为指导思想。淮钢早期的烧结自动化控制系统主要是局部闭环调节, 这显然已经不能满足新形势下对淮钢这样的现代化冶金企业的需要。【5】为此 2003年淮钢与芬兰罗基德公司合作开发出了烧结生产智能自动控制系统, 简称SPHA。SPHA 控制系统根据预先设定的烧结矿原料成分, 成平要求和各种原燃料的化学性质及烧结机的运转能力,计算出混合料配比,比人工更加精准快速。 根据配料比例对原料的配比进行PID 调节, 引入PID调节之后，提高了配料环节的抗干扰能力。【6】并且控制配料过程中的湿度,烧结温度、成球大小和冷却温度等影响烧结矿成平质量的每一环节。
1．3 自动控制系统选型
烧结自动化系统采用西门子S7-300PLC作为可编程控制器，S7-300 是德国西门子公司的SIMATIC S7系列PLC中功能强大、适合于大规模应用的可编程控制器。它具有模块化，坚固耐用、易于方便，可用在灰尘较大的工业场所的特点，同时具有极强的通讯能力和广泛的兼容性。拥有不同型号功能的机型，满足客户不同的工控需要，有各种功能的模拟量输入模块和特殊功能模块，满足系统扩展的需要，使客户无论在面对什么样的需求下都能找到合适的解决之道。【7】
上位机部分采用WinCC组态软件组态可视化界面。WinCC是世界上最先进的HMIE
(集成人机界面)软件系统，它实现了工厂控制的自动化过程与可视化监控相结合的功能。西门子公司的WinCC 是窗口可视化控制中心( Windows ControlCenter) 的缩写。它集成了组态、人机界面( UI) 、SCMA、脚本语言和OPC 等先进技术, 被用来在工业生产和自动化控制中进行画面显示、监控工艺流程、记录参数和完成控制任务。WinCC 安装于个人计算机中,拥有单独的用户模块，满足客户全面开放,实时监控的要求，可随意与各种自动化设备及其他工控软件集成, 具有多样的项目设置接口、窗口编辑选项和菜单命令, 使用起来极灵活, 功能强大。它支持多种通讯接口、快速画面更新和实时的报警，严格的归档功能, 保证WinCC 系统能够时刻可靠运行。工程师在其简洁的系统环境下进行组态、编程和数据管理, 可形成所需的控制画面、监听画面、动态画面、报警画面、归档画面、实时数据曲线、历史数据曲线和打印报表等。WinCC 的特点在于其系统开放性, 它可以根据客户的需要便捷地与各种工控软件和用户自己编写的脚本集成在一起, 支持C 脚本和VB 脚本。WinCC 的基本组件是换面编辑软件、变量管理软件和项目运行软件。WinCC 项目管理器是组态软件的基础, 统筹管理整个工程的数据、画面和设置。WinCC 的项目管理器主要由以下几部分组成: 计算机、变量管理器、画面编辑器、报警编辑器、用户管理等。通过WinCC 全局脚本编辑器可以编写用户自己的脚本, 并通过TCP/IP、MPI、Profibus等多种通讯协议将控制信息传递给下位机，随时按照操作员的要求控制工业生产。【8】
如上图所示，整个烧结配料自动控制系统的网络结构由两个层次构成，上层为配料自动控制终端，即客户端，通过客户端上的WinCC组态软件实现对底层物料配比和运输过程的监测与控制；下层为各现场控制器，主要包括各物料现场的控制器PLC，这些PLC 控制器一方面接收来自底层传感器采集到的对物料的质量、料仓的储料状况、皮带机运行状况等参数数据；另一方面也结合内部的控制程序，依据对这些参数的分析，实现物料配比过程的自动控制，确保烧结配料的准确性和可靠性。
水泥仓开度（外部）
Q0.6
碳粉仓储量（外部）
Float
DB2.DBW0
仓库储量
堆料运行状态（外部）
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