西门子S7-200小型集散配料控制系统的设计和应用

汉中钢铁集团技术处 何 军 张泽仁

西门子S7-200小型集散配料控制系统的设计和应用

汉中钢铁集团技术处 何 军 张泽仁

我国很多冶金行业烧结厂皮带秤配料长期处于比较原始的状态，占用太多的人力、物力资源，对企业来说是个不小的负担，而恶劣的工业现场环境对操作员的健康也有很大的伤害。因此，为提高烧结厂皮带秤配料的自动化程度，提高生产效率，汉中钢铁集团就在2003年初采用了西门子S7-200小型集散配料控制系统对三号烧结机配料系统进行了技术改造。该系统通过几年的运行，取得了良好的成效，大大提高了烧结矿的品质。

一、系统的主要功能及特点

1. 控制系统的主要功能。

（1）监测功能。对皮带秤配料过程的瞬时流量、班累计、日累计、月累计、年累计等参数进行检测和监视。

（2）画面显示。通过计算机显示器可显示配料过程中有关控制参数和运行状况，以及显示实时配料曲线。

（3）打印管理。可随时打印配料报表，以便保存和查询。

（4）通信功能。工控机与PLC和配料仪表之间可进行双向数据及信息交换。

（5）数据处理。系统可自动对采集的信号进行运算处理，并输出到相应控制量。

（6）报警功能。上位机以画面方式和声光信号方式对各种参数越限或设备状态异常进行报警。

2. 系统的主要特点。

（1）在系统结构上采用中小型集散控制系统，实现了“分散控制、集中管理”，克服了危险集中的问题。

（2）上位机和下位机相对独立，具有自动、手动无扰切换功能，联机时彼此间按特定的协议互通信息，脱机时下位机可独立实现工艺过程控制，上位机此时可离线进行数据处理和日常管理。

（3）上位机远离操作现场，提高了系统的稳定性，改善了操作员的工作环境。

（4）下位机选用可编程控制器，具有很强的抗干扰能力，编程简单易于掌握，能在恶劣的环境中长期可靠地运行。

（5）采用PID调节，提高系统的配料精度，并能根据生产要求，设置最佳的开关时序，较好地解决料头料尾问题，自动修改配料系统的物料配比。

（6）完善的报警系统，既可图像显示，又可声光报警，为系统的正常运行提供了可靠的保证。

二、 系统结构及工作原理

1. 控制系统总体构成主要有以下部分组成。

（1）上位机。对整个系统进行实时监控、画面显示和报表打印。

（2）操作台及PLC。实现配料的自动和半自动控制。

（3）配料仪表。用于配料的PID调节及瞬时流量和累计量等参数的显示。

（4）控制柜。用于系统的逻辑控制和供配电。

（5）现场手操箱。用于现场单台设备的启停控制。

2. 系统分为自动控制和半自动控制及现场手动控制方式。

（1）现场手动控制。当有允许配料启动信号时，按下操作台上的系统启动按钮上电，把需要配料的皮带变频器上电，操作台上的旋钮开关置于现场位，把现场操作箱控制方式开关转换到现场位，按下现场手操箱上的启动按钮开始配料，调节调速电位器可控制配料的快慢，此时上位机只起监视作用，不参与控制。

（2）室内半自动控制方式。把现场操作箱控制方式开关转换到室内控制，操作台上的旋钮开关置于室内位，把需要配料的变频器上电，通过上位机的手动控制画面来实现配料。

（3）室内自动控制方式。和室内半自动控制方式基本相同，不同处是通过上位机的自动控制画面来自动实现配料。

根据实际情况，本系统由一台上位机同时控制12台下位机，而且也只应用于圆盘给料和皮带拖料等两种配料方式。当然，该系统还可控制多台下位机，也可应用于螺旋给料等多种配料方式。

三、 系统的硬件设计和应用

1. 上位机系统配置。本控制系统选用研华610H奔4工业控制计算机为上位机，进行整个生产过程的监控与管理。

2. PLC。选用西门子S7-200系列PLC为下位机来实现对配料设备的逻辑控制。

3. 配料控制仪表。选用SA-201H配料称重控制器来实现物料的瞬时流量和累计量等的显示及PID调节，仪表配有RS485接口，通过RS232转RS485转换卡可以对接，通信协议采用标准MODBUS协议，可以很方便地和组态王6.0组态软件连接。

四、系统的软件设计及实现

SA-201H中自动配料的控制过程主要由上位机、PLC和配料控制器SA-20H完成，配料过程中的各项数据则由后两者和上位机交互完成，选用组态王6.0组态软件作为操作平台，由于此组态软件带有很多标准I/O接口驱动，因此很方便地就能实现设备的控制。

五、结论

经过几年的生产实际应用，该套西门子S7-200小型集散配料控制系统运行状态良好，不仅大大提高了生产效率，保证了烧结矿生产的品质，并且具有系统组态灵活、控制功能完善、控制精度高、数据处理方便、运行安全可靠、人机界面友好、便于系统扩展等优点。与传统工艺相比，该系统能够更好地适应工业配料生产过程的各种需要，提高生产自动化水平和管理水平，提高产品质量，降低资源消耗，提高劳动生产率，是理想的自动配料控制系统。