PLC和WinCC在烧结自动控制系统中的应用.pdf

第 3 2卷第 2期 2 0 1 0年 4月 甘肃冶金 GANSU METALLURGY V0 1 ． 3 2 No ． 2 A p r ． ， 2 01 0 文章编号 1 6 7 2 - 4 4 6 1 2 0 1 0 0 2 4 0 9 6 - 0 2 P L C和 Wi n C C在烧结 自动控制 系统 中的应用 孔 玉 洁 白银有色集团 公司 第三冶炼厂， 甘肃白银7 3 0 9 0 0 摘要 介绍西门子 P L C在烧结自动控制系统中的成功应用。该系统采用三电E I C 一体化控制， 实现了仪表、 电 气及 自动控制系统的集成控制。系统采用集散型 P L C实现分布式网络控制， 确保系统运行稳定可靠。 关键词 P L C； 监控系统； 现场总线； Wi n C C 中图分类号 T F 3 5 5 文献标识码 B PLC a n d W i nCC S i n t e r i n g i n t h e Au t o m a t i c Co n t r o l S y s t e m K O N G Y u - j i e T h e T h i r d S me l t e r F a c t o r y o f B YG S ， B a i y i n 7 3 0 9 0 0， C h i n a Ab s t r a c t S i e me n s i n t r o d u c e d i n t h e s i n t e rin g P L C a u t o ma t i c c o n tr o l s y s t e m i n t h e s u c c e s s o f t h e a p p l i c a ti o n ．T h e s y s t e m u s e s t h r e e E I C i n t e g r a t e d c o n t r o l ， the r e a l i z a ti o n o f t h e i n s t r u m e n t ， e l e c t ri c a l a n d a u t o m a ti c c o n t r o l s y s t e m f o r i n t e g r a t e d c o n t r o 1 ．Di s t r i b u t e d P L C s y s t e m t o a c h i e v e d i s t r i b u t e d n e t w o r k c o n t r o l s y s t e m t o e n s u r e s t a b l e a n d reli abl e ． Ke y W o r d s P L C；mo n i t o ri n g s y s t e m ；fi e l d b u s ；W i n CC 1 系统概述 系统采用西门子 7 - 40 0系列 P L C， 7 - 4 0 0 H是 西门子提供的最新冗余 P L C ， 它拥有所有 S I M A T I C s 7 具有的先进性， 所有的重要部件都是冗余配置， 这包括了冗余的 C P U 、 供电模件和用于冗余 C P U通 信的同步模块 ， 实现无扰动主从切换 。编程软件采 用 S T E P 7 V 5 ． 4 ， 监控软件采用 Wi n C C 6 ．0中文版。 P L C与上位机 间采用 P R O F I B U S总线实现通讯 ， 主 控制室安装 3台上位监控机， 厂调度室2台上位机。 系统组网结构如图 l 所示 。 图 1 系统组网结构 系统共分为配料、 一配电、 中碎、 精矿仓和主控 室等七个站， 涉及到仪表、 电气和 P L C自动化控制 系统等三个方面。上位机、 P L C之间的通讯采用 P R O F I N E T总线结构 ， 确保系统具有 良好的开放性； P L C与智能模块之间的通讯采用 P R O F I B U S结构， P R O F I B U S是现场级最成熟总线技术之一 ， 可以大 规模节约导线， 降低维护和安装费用， 实现分布式远 程 I O控制。两者可以很好的结合在一起， 实现无缝 集成。这便可以使两种总线在不同的领域内形成优 势互补， 提高系统整体性能。方案设计充分考虑节 能降耗， 减少电磁干扰， 提高系统的稳定性。 2 各部分控制功能介绍 2 ． 1 烧结主控制部分 烧结主控制室三个站， 1 号站为主站， 有 7 个模 拟量输入模块 ， 1 个模拟量输出模块 。2号站既为主 第2期 孔玉洁 P L C和W i n C C在烧结自 动控制系统中的应用 站也为从站 ， 有 3个模拟量输入模块 ， 4个模拟量输 出模块 ， 1个数字量输 出模块。3号站有 2个模拟量 输入模块， 1 个模拟量输出模块 ， 1 个数字量输入模 块 ， 1个数字量输 出模块。三个站全部采用 7 - 4 0 0 H 系列 控制器 ，P R O F ， I B U S 2 D P通讯模 式。主站为 C P U， 通讯均采用双冗余 ， 主控制室 中央处理器 C P U 3 1 5 2 D P和电源模块 P S 3 0 7 1 0 A， 用于实现温 度、 流量、 压力、 水分、 料位等检测数据的采集及报警 功能以及实现各种阀的手动／ 自动调节功能。首先 通过各个不同部位的温度、 压力传感器， 把烧结的运 行情况转换成4 2 0 M A电流信号送往 P L C的模拟 量输入模块， 经过模拟量输入模块转换成数字量信 号， 在 P L C 中根 据需 要进行 相应 的处理后 ， 通过 P R O F I B U S总线送往主控室上位机显示 。三 台上 位机一台为工程师专用 ， 另两 台为现场操作员专用。 2 ． 2 烧结电气控制部分 电气控制采用 s 7 4 0 0系列控制器 4 1 44 H， P R O F I B U S通讯模式 。根据工艺要求 ， 对工艺进行 逆开、 顺停 连锁控制 ， 整个工艺划为配料 、 烧结 、 中 碎、 精矿四大板块， 每个板块既可以单独开停， 也可 以联锁开停， 还有事故急停。实现了完全自动化逻 辑控制 。 2 ． 2 ． 1 配料站 配料 P L C站首先根据工艺顺序连锁控制 5 群 皮 带一混合圆筒 小皮带 皮带一9台电子皮带 秤 嚣 皮带 皮带的逆向启动和顺序停止， 另外 对二台返粉、 四台精矿粉、 一台通风烟尘、 一台石灰 石矿 、 一台电收尘总共九台皮带秤 ， 根据工艺生产状 况 ， 给定各种料的比例 ， P L C依据工艺给定 的烧结料 的配合 比例调节各变频器 的频率 ， 来改变 9台秤的 速度 ， 从而实现烧结料的 自动配 比。 2 ． 2 ． 2 烧 结 1 撑 、 2 站 烧结 P L C站主要实现齿辊破碎机一1 链板一 单辊破碎机 烧结机 梭式布料机 制粒圆筒 撑 皮带的顺开逆停连锁控制 ， 另外梭式布料机启动 以 后利用德菲射频导纳物位仪检测料位并进行料面跟 踪 ， 根据料位控制布料机 自动倒 向， 实现了给点火料 仓和主料仓 自动加料。 2 ． 2 ． 3 中碎控制 中碎 P L C站主要实现可逆皮带一新 1 0 皮带- 1日1 0 跛 带叶光辊破碎机- 往复皮带 8 撑 皮带- 7 皮带 冷却圆筒_ 波纹辊破碎机 鹕奎 板 条格筛 舟 链板- 斗式提升机4 钙 奎 板的顺开逆停。 3 软件组态和程序设计 3 ．1 下位机软件 下位机软件采用西门子公司的S T E P 7 V 5 ． 3 软 件对 P L C进行软件编程 ， 在 S T E P 7中建立一个用于 存储控制方案而生成数据和程序的新项目， 在此项 目中添加 P L C工作站并依次进行硬件组态， 然后编 写 P L C程序。S T E P 7提供编程语言有语句表 S T L 、梯形图 L A D 、 功能块图 F B D。S T E P 7将用户 编写的程序和程序所需要的数据放置在块中， 通过 一 个主程序块调用其他的子程序块或块内程序来完 成， 程序结构简单清晰， 使用户结构化成为可能。在 编制 P L C控制程序中， 将配料、 一配电、 中碎、 精矿 仓和烧结、 配料 、 电机控制 以及烧结温度、 压力 、 流量 数据采集、 温度、 压力 P I D调节、 故障报警处理设计 成不同的模块后 ， 再在主循环模块 O B 1中调用它们 完成控制。 3 ． 2上位机软件 上位机采用西门子公司的 Win C C 6 ．0软件， Wi n C C将 Wi n d o w s 程序的现代体系结构和使用方 便的图形设计结合在一起 ， 提供了可视化、 友好的控 制界面。 3 ． 2． 1 监控 画 面 监控画面包括所有模拟量输人、 数字量输入信 号的显示和所有模拟量输出数字量输出的操作。对 于数据显示有根据工艺要求的上下限报警显示， 对 于调节系统有根据实际情况的手 自动切换 ， 对一些 重要数据还有报表打印功能。如对于冷风流量、 冷 风压力、 热风温度、 炉顶压力等参数有实时趋势和历 史趋势显示。对煤气总管压力调节阀、 空气总管压 力调节阀、 煤气支管调节阀、 空气支管调节阀能够进 行计算机手动操作， 在设备条件达到的情况下， 能 够进行 自动调节。对一些重 要 的参数实 现报警功 能。 4 结语 该设计方案已经在 白银公司三冶炼厂烧结工艺 得到成功应用 ， 该系统的投用 ， 实现 了烧结过程的三 电一体化控制， 运行稳定可靠， 是冶炼单位较为理想 的选择。投产至今运行稳定可靠 ， 没有 因 自动化系 统故障出现烧结停产 ， 大大提高了三冶炼整体系统 的各项经济运行指标， 用户给予了很高的评价。 参考文献 [ 1 ] 廖常初． 7 2 3 0 0／ 4 0 0 P I_ , C应用技术[ M] ． 北京 机械 工业出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 唐济扬． 现场总线 P R O F I B U S 技术应用指南 [ M] ． 北京 人民邮电出版社， 1 9 9 8 ． 收稿 日期 2 0 0 8 ． 1 1 - 0 6 作者简介 孔玉洁 1 9 7 2 ， 女， 自动化仪表工程师， 1 9 9 6年毕业于昆 明理工大学。