青岛某股份有限公司是我国采用氨碱法制碱的大型纯碱生产企业之一。而石灰窑是氨碱法制碱主要设备之一‚它将石灰石煅烧供给生产所需的优质石灰和窑气。如何确保石灰窑高效稳定的运行‚关系到全厂生产的正常运行和每天上百万的产值‚意义十分重大。青岛某股份有限公司现有6座石灰窑‚自2000年6月开始全面使用SIEMENS控制系统进行自动配料‚使石灰配料生产趋于完善。
1现场概况
现场每台石灰配料斗下部安装3个METTLER－TOLEDO称重传感器‚单个传感器最大量程为2吨。为解决料斗关门所产生的巨大冲击力对料斗位置的影响‚3个称重传感器的安装方式为2个固定式、1个半浮动式‚使现场条件下确保配料的精确。
2SIEMENS控制系统概述
在配料岗位‚每块PLC配备两块SIWAREXU称重模块‚每块SIWAREXU称重模块完成对1座石灰窑的配料控制。在石灰配料岗位我们配置了2台SIMATIC－OP27显示控制仪表‚通过SIMATIC－OP27显示控制仪表可以对6座石灰窑进行配料操作。同时在配料岗位配置了3块通讯模块完成与石灰主任室配置的上位机进行数据传输。这样以来‚石灰车间的6座石灰窑就全部纳入到SIEMENS全集成自动化系统中。该控制系统有以下特点：
（1）整个系统符合SIEMENS公司全自动化的要求‚互换性强‚开放性高‚稳定性强。
（2）6台配料秤由3套SIMATICS7－300系列的控制‚危险性分散‚可靠性高。
（3）2台SIMATIC－OP27显示控制仪表在控制室内作为配料操作的人机界面‚任意1台SIMATIC－OP27显示控制仪表均可对6台配料秤进行操作。
这2台SIMATIC－OP27显示控制仪表互为备用。
（4）上位机操作软件对6座石灰窑的配料情况进行监控‚并记录生产数据‚编辑报表。
3SIEMENS控制系统工作原理
 

现场称重料斗安装有3个称重传感器‚当料斗内有物料时‚传感器将所受的压力转换成电信号‚通过接线盒送入称重模块进行处理‚然后送入SIMAT-ICS7－300系列的PLC进行数据处理‚并将数据显示于SIMATIC－OP27‚使操作人员能随时监控系统的运行。而当需要配料时‚操作人员只须按程序将配料的数据输入SIMATIC－OP27‚SIMATICS7－300系列的PLC将对此进行处理并输出到数字量输入输出模块‚此模块输出4个数字量到电气‚去控制电气的智能控制器依次完成上石、上煤、开门、关门4个动作。
这套系统还配备了1台工业控制机做为上位机完成系统监控、数据采集记录、报表输出等功能‚此系统的软件采用德国西门子公司的WinCC工具包‚它具有强大的编辑能力‚能够依据生产需要设置参数的上、下限值‚清零值及死区等。
4专业术语简介
4.1SIMATICS7-30系列的PLC
SIMATICS7-300系列的PLC是西门子公司在S5系列可编程控制器基础上‚结合最先进的电子制造技术、网络通讯技术、现场总线技术、计算机技术和先进自动化控制理论‚面向工业控制领域的新型PLC。它的程序存储器最多能存储16K语句‚最多可达1024点数字输入和输出。每个CPU上内装1个能实现小型网络的MPI接口。体积小巧的CPU只须0．3MS就可以处理1024个二进制语句‚速度超群。
做为控制系统的核心‚我们选用CPU314‚通过PLC程序可实现对配料秤动作的正确逻辑控制输出‚还可实现自动校秤、自动清零、提前量自动修正、误操作保护、信号错误报警等丰富的功能‚确保了配料工作的可靠性和准确性.
4.2SIWAREXU称重模块
SIWAREXU称重模块可与SIMATICS7-300系列实现完美的集成。SIWAREXU称重模块向称重传感器提供5V电源‚传感器返回0～10mA信号。在PLC程序中可以调用一个专用系统功能块将传感器信号存入特定内存区域‚从而为程序控制配料的逻辑操作提供可靠的依据.
4.3PROFIBUS现场总线
PROFIBUS是德国于90年代初制定的国家工业现场总线标准。PROFIBUS网络协议具有规范化、公开化的特点‚可兼容不同厂家生产的自控设备的通讯。
本系统利用PROFIBUS现场总线将上位机与SIMATICS7-300系列的PLC连接起来‚通讯速度最高达12M／s‚采用总线网络拓扑结构。通过总线完成对PLC的数据采集、状态监控、参数设置、启动控制等监控功能。
此外‚利用多点接口MPI将PLC与OP27操作面板连接起来‚形成一个小型的现场网络‚通讯速率可达185K／s‚为现场操作人员提供了一个良好的监控界面
4.4WinCC组态软件
SIMATICWinCC是一种功能强大的通用人机界面监控系统‚可以方硬的实现数据存档、系统监视、曲线绘制、报警控制、报表打印等丰富功能‚能够设计出个性化的工艺流程画面。方便易用、扩展性强、开发周期短、开放数据环境等诸多优点使WinCC成为当今十分出色的组态软件。
在本系统中‚共设计了十余幅画面‚包括总貌画面、参数设置、曲线、历史数据、打印管理等。WinCC利用强大的SybaseSQLAnywhere数据库‚保存了所有组态的表‚同时所有运行过程数据也是利用该数据库进行归档的。WinCC的功能模块对应数据库的存取对用户是透明的‚其它的用户程序可使用标准的ODBC／SQL接口访问WinCC数据库。
WinCC的报表打印功能不能满足我们的要求‚因此利用WinCC所提供的标准的开放数据库ODBC接口‚用VB6．0编写报表打印程序。在程序中使用ADO方法‚绑定到WinCC提供的ODBC数据源。使用SQL结构化查询语句进行查询‚从而实现了每日、每月和任意时间段的报表打印功能。
5结束语
经过近2年的现场使用‚SIEMENS控制系统的维护量非常小‚只在每年的停产检修时进行卫生清理。
自公司采用SIEMENS控制系统后‚大大降低了石灰配料操作工的劳动强度‚减少了计量处对石灰配料系统的维护量。同时此SIEMENS控制系统提高了配料的精度‚使石灰石在窑中充分燃烧‚提高了原料的使用率‚大大降低了生产成本‚为公司节省了大量的资金。

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