青島某股份有限公司是我國采用氨堿法製堿的大型純堿生產企業之一。而石灰窯是氨堿法製堿主要設備之一‚它將石灰石煆燒供給生產所需的優質石灰和窯氣。如何確保石灰窯高效穩定的運行‚關係到全廠生產的正常運行和每天上百萬的產值‚意義十分重大。青島某股份有限公司現有6座石灰窯‚自2000年6月開始全麵使用SIEMENS控製係統進行自動配料‚使石灰配料生產趨於完善。
1現場概況
現場每台石灰配料鬥下部安裝3個METTLER－TOLEDO稱重傳感器‚單個傳感器最大量程為2噸。為解決料鬥關門所產生的巨大衝擊力對料鬥位置的影響‚3個稱重傳感器的安裝方式為2個固定式、1個半浮動式‚使現場條件下確保配料的精確。
2SIEMENS控製係統概述
在配料崗位‚每塊PLC配備兩塊SIWAREXU稱重模塊‚每塊SIWAREXU稱重模塊完成對1座石灰窯的配料控製。在石灰配料崗位我們配置了2台SIMATIC－OP27顯示控製儀表‚通過SIMATIC－OP27顯示控製儀表可以對6座石灰窯進行配料操作。同時在配料崗位配置了3塊通訊模塊完成與石灰主任室配置的上位機進行數據傳輸。這樣以來‚石灰車間的6座石灰窯就全部納入到SIEMENS全集成自動化係統中。該控製係統有以下特點：
（1）整個係統符合SIEMENS公司全自動化的要求‚互換性強‚開放性高‚穩定性強。
（2）6台配料秤由3套SIMATICS7－300係列的控製‚危險性分散‚可靠性高。
（3）2台SIMATIC－OP27顯示控製儀表在控製室內作為配料操作的人機界麵‚任意1台SIMATIC－OP27顯示控製儀表均可對6台配料秤進行操作。
這2台SIMATIC－OP27顯示控製儀表互為備用。
（4）上位機操作軟件對6座石灰窯的配料情況進行監控‚並記錄生產數據‚編輯報表。
3SIEMENS控製係統工作原理
 

現場稱重料鬥安裝有3個稱重傳感器‚當料鬥內有物料時‚傳感器將所受的壓力轉換成電信號‚通過接線盒送入稱重模塊進行處理‚然後送入SIMAT-ICS7－300係列的PLC進行數據處理‚並將數據顯示於SIMATIC－OP27‚使操作人員能隨時監控係統的運行。而當需要配料時‚操作人員隻須按程序將配料的數據輸入SIMATIC－OP27‚SIMATICS7－300係列的PLC將對此進行處理並輸出到數字量輸入輸出模塊‚此模塊輸出4個數字量到電氣‚去控製電氣的智能控製器依次完成上石、上煤、開門、關門4個動作。
這套係統還配備了1台工業控製機做為上位機完成係統監控、數據采集記錄、報表輸出等功能‚此係統的軟件采用德國西門子公司的WinCC工具包‚它具有強大的編輯能力‚能夠依據生產需要設置參數的上、下限值‚清零值及死區等。
4專業術語簡介
4.1SIMATICS7-30係列的PLC
SIMATICS7-300係列的PLC是西門子公司在S5係列可編程控製器基礎上‚結合最先進的電子製造技術、網絡通訊技術、現場總線技術、計算機技術和先進自動化控製理論‚麵向工業控製領域的新型PLC。它的程序存儲器最多能存儲16K語句‚最多可達1024點數字輸入和輸出。每個CPU上內裝1個能實現小型網絡的MPI接口。體積小巧的CPU隻須0．3MS就可以處理1024個二進製語句‚速度超群。
做為控製係統的核心‚我們選用CPU314‚通過PLC程序可實現對配料秤動作的正確邏輯控製輸出‚還可實現自動校秤、自動清零、提前量自動修正、誤操作保護、信號錯誤報警等豐富的功能‚確保了配料工作的可靠性和準確性.
4.2SIWAREXU稱重模塊
SIWAREXU稱重模塊可與SIMATICS7-300係列實現完美的集成。SIWAREXU稱重模塊向稱重傳感器提供5V電源‚傳感器返回0～10mA信號。在PLC程序中可以調用一個專用係統功能塊將傳感器信號存入特定內存區域‚從而為程序控製配料的邏輯操作提供可靠的依據.
4.3PROFIBUS現場總線
PROFIBUS是德國於90年代初製定的國家工業現場總線標準。PROFIBUS網絡協議具有規範化、公開化的特點‚可兼容不同廠家生產的自控設備的通訊。
本係統利用PROFIBUS現場總線將上位機與SIMATICS7-300係列的PLC連接起來‚通訊速度最高達12M／s‚采用總線網絡拓撲結構。通過總線完成對PLC的數據采集、狀態監控、參數設置、啟動控製等監控功能。
此外‚利用多點接口MPI將PLC與OP27操作麵板連接起來‚形成一個小型的現場網絡‚通訊速率可達185K／s‚為現場操作人員提供了一個良好的監控界麵
4.4WinCC組態軟件
SIMATICWinCC是一種功能強大的通用人機界麵監控係統‚可以方硬的實現數據存檔、係統監視、曲線繪製、報警控製、報表打印等豐富功能‚能夠設計出個性化的工藝流程畫麵。方便易用、擴展性強、開發周期短、開放數據環境等諸多優點使WinCC成為當今十分出色的組態軟件。
在本係統中‚共設計了十餘幅畫麵‚包括總貌畫麵、參數設置、曲線、曆史數據、打印管理等。WinCC利用強大的SybaseSQLAnywhere數據庫‚保存了所有組態的表‚同時所有運行過程數據也是利用該數據庫進行歸檔的。WinCC的功能模塊對應數據庫的存取對用戶是透明的‚其它的用戶程序可使用標準的ODBC／SQL接口訪問WinCC數據庫。
WinCC的報表打印功能不能滿足我們的要求‚因此利用WinCC所提供的標準的開放數據庫ODBC接口‚用VB6．0編寫報表打印程序。在程序中使用ADO方法‚綁定到WinCC提供的ODBC數據源。使用SQL結構化查詢語句進行查詢‚從而實現了每日、每月和任意時間段的報表打印功能。
5結束語
經過近2年的現場使用‚SIEMENS控製係統的維護量非常小‚隻在每年的停產檢修時進行衛生清理。
自公司采用SIEMENS控製係統後‚大大降低了石灰配料操作工的勞動強度‚減少了計量處對石灰配料係統的維護量。同時此SIEMENS控製係統提高了配料的精度‚使石灰石在窯中充分燃燒‚提高了原料的使用率‚大大降低了生產成本‚為公司節省了大量的資金。

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