生產(chǎn)線配料系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文

1、目 錄摘 要1引 言2第一章 可編程控制配料系統(tǒng)方案設(shè)計31.1 方案比較31.2 系統(tǒng)組成41.4 配料系統(tǒng)的功能5第二章 硬件設(shè)計72.1 PCS7過程控制系統(tǒng)72.2 硬件結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)層次82.3 閥門選型與儀表參數(shù)設(shè)定102.3.1 閥門的選擇102.3.2 儀表參數(shù)設(shè)定122.4 硬件資源分配及圖表12第三章 軟件設(shè)計183.1 混合計量流程圖的設(shè)計183.3 程序設(shè)計19第四章 監(jiān)控界面設(shè)計214.1 實時監(jiān)控界面主窗口214.2 故障報警界面224.3 配方操作界面234.4 工藝參數(shù)設(shè)置界面244.4.1 主攪拌罐參數(shù)操作界面244.4.2 速度參數(shù)操作界面254.4.3 稱量參

2、數(shù)操作界面26第五章 配料系統(tǒng)的調(diào)試27全文總結(jié)28心得體會29參考文獻30附錄A31附錄B35CCA板生產(chǎn)線配料系統(tǒng)設(shè)計計控0701班 * 指導(dǎo)教師 *摘要：為解決傳統(tǒng)工業(yè)中人工配料的繁瑣，出錯率高，生產(chǎn)數(shù)據(jù)無記錄等一系列問題，本設(shè)計將提出一種配料系統(tǒng)的設(shè)計。基于CCA纖維水泥板生產(chǎn)行業(yè)中的配料環(huán)節(jié)，本設(shè)計中的系統(tǒng)以上位機為主站，以PLC、變頻器、稱重儀表為從站，使用工業(yè)以太網(wǎng)進行主從通信，使用Profibus實現(xiàn)從站與各個檢測、執(zhí)行元件間的通信，為實現(xiàn)生產(chǎn)過程的動態(tài)監(jiān)視，上位機采用Winccflexible，來實現(xiàn)監(jiān)控，在彩色屏幕上顯示出動態(tài)生產(chǎn)和數(shù)據(jù)。本設(shè)計充分利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進

3、行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點，采用標準化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計，配置靈活、組態(tài)方便。關(guān)鍵詞: 配料系統(tǒng)設(shè)備選型 可編程控制器 組態(tài)軟件CCA production line ingredients system designAbstract：To solve the traditional industry of artificial ingredients tedious, error rate, no records of production data and a series of problems, this design will pr

4、opose a batching system. CCA-based fiber cement board production industry in the ingredients part of the design of the system for more than slave-based station, PLC, inverter weighing instruments from the station master from the use of industrial Ethernet communications, the use Profibus from a Stat

5、ion and testing, implementation of the components of the communication, the production process for the realization of dynamic monitoring, host computer using Winccflexible, to achieve control, the color screen shows the dynamic production and data. The design of the full use of computer technology t

6、o the production process for centralized monitoring, control, management and distributed control; fully absorbed the distributed control system and the advantages of centralized control systems, the use of standardized, modular, systematic design, flexible configuration, configuration. Keywords: bat

7、ching system configuration software programmable controller equipment selection引 言在帶有自動化配料系統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，配料工序是工業(yè)生產(chǎn)過程中非常重要的環(huán)節(jié)，在纖維水泥板制造過程中的纖維水泥漿由木纖維、砂漿、水泥、添加劑、水等五種物料按一定比例進行配制的，其配料精度直接影響著板的質(zhì)量。因此，精確、高效的稱量設(shè)備不僅能提高生產(chǎn)率，而且是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)板的保證。國內(nèi)配料廠前期投入使用的微機配料系統(tǒng)大部分是國外引進的。隨著我國電腦工業(yè)的發(fā)展，微機配料系統(tǒng)已逐步國產(chǎn)化，我國許多科研、生產(chǎn)單位都投入到開發(fā)生產(chǎn)的行列。配料系統(tǒng)普遍存

8、在的問題是：配料精度低，機電控制部分的可靠性差，缺少數(shù)據(jù)庫管理生產(chǎn)以及對生產(chǎn)過程的實時動態(tài)監(jiān)視。配料精度低的主要原因是電子秤系統(tǒng)的動態(tài)性范圍小，而可靠性差，主要是中間繼電器和微機控制系統(tǒng)的可靠性低所致，本設(shè)計中的配料系統(tǒng)可減少人的重復(fù)操作，并且它還可以完成人無法完成的操作，從而大大地提高工業(yè)生產(chǎn)效率。結(jié)合建材行業(yè)中纖維水泥板的配料工藝控制要求與特點，這次設(shè)計采用了德國西門子公司S7-300系類可編程程序控制器來代替中間繼電器和過程控制的微型機，設(shè)計開發(fā)了配料控制系統(tǒng)，并已成功地應(yīng)用于實踐。為了實現(xiàn)生產(chǎn)過程的動態(tài)監(jiān)視，使用微機系統(tǒng)與PLC相連接，在彩色屏幕上顯示出生產(chǎn)過程設(shè)備運行的狀況和生產(chǎn)中的

9、數(shù)據(jù)。經(jīng)實際運行，該系統(tǒng)技術(shù)性能優(yōu)良，運行穩(wěn)定可靠，操作直觀方便，對配料控制取得成功。本文以西門子S7-300系列PLC實現(xiàn)對配料生產(chǎn)線自動控制設(shè)計進行詳細的闡述。第一章 可編程控制配料系統(tǒng)方案設(shè)計1.1 方案比較當前自動配料解決方案有三種：以單片機為主控制機的自動裝置、以PLC為主控制器的自動配料裝置、智能自動配料裝置。各種方式優(yōu)缺點如下：(1)以單片機為主控制機的自動裝置在當代工業(yè)生產(chǎn)中，以單片機為控制機的自動裝置層出不窮，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中。單片機以其價格便宜、輕巧占據(jù)市場，其功能和開發(fā)工具也相對比較完善，其完成的系統(tǒng)后期維護困難。以單片機開發(fā)的智能控制設(shè)備，成本低，開發(fā)方便，功能靈活

10、，有成熟的開發(fā)體系，完善的功能。但其抗干擾能力有限，無法勝任于較為惡劣的工業(yè)環(huán)境。可以與計算機通訊，但需要較復(fù)雜的編程。由于單片機技術(shù)的限制,系統(tǒng)難以制作更高級的統(tǒng)一控制畫面。(2)以PLC為主控制器的自動配料裝置PLC組成的控制系統(tǒng)，性能相對穩(wěn)定，抗干擾能力強，符合工業(yè)級標準，適合于惡劣的工業(yè)環(huán)境。PLC本身輸入輸出點數(shù)可以靈活配置，并能自由選擇添加輸入輸出。其邏輯控制功能強，可長期運行于工業(yè)現(xiàn)場，其自身保護能力較高。并可以與上位機建立通訊連接，完成兩者的數(shù)據(jù)交換；也可以通過串口上網(wǎng)模塊通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。其完善的功能，靈活的配置，簡單的編程，可靠的工作，使其廣泛用于工業(yè)現(xiàn)場。由于技術(shù)的成熟，

11、容易制作上一層的監(jiān)控頁面。(3)專用自動配料裝置專業(yè)自動配料裝置簡單易用，適合于小型控制中，能夠完成簡單的控制要求，其精確度較高。但專用儀表價格較貴，不利于系統(tǒng)的擴展。對成型系統(tǒng)擴展、維護相當困難。在工業(yè)控制中，難以用于生產(chǎn)數(shù)據(jù)頻繁變動和復(fù)雜邏輯算法的控制。工業(yè)中常用于作為現(xiàn)場智能IO直接控制現(xiàn)場設(shè)備，并通過數(shù)據(jù)線將簡單的數(shù)據(jù)傳遞到上層大型智能控制設(shè)備。通過上面三種常用工業(yè)控制方案中，可以得到以單片機為主控制機的自動裝置和智能自動配料裝置，難以滿足本設(shè)計的要求，所以選用以PLC為主控制器的自動配料系統(tǒng)方案。1.2 系統(tǒng)組成該配料系統(tǒng)主要采用PLC技術(shù)、變頻調(diào)速控制技術(shù)、上位機，使整個自動化配料

12、系統(tǒng)達到配料精確的要求。S7-300PLC為中心，上位機與PLC之間采用以太網(wǎng)聯(lián)接，PLC與高精度稱重模塊間使用WAGO模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，取I/O 8WORD數(shù)據(jù)方式。高精度稱重模塊再將此數(shù)字重量信號傳到PLC和上位機，進行控制、記錄和顯示。上位機軟件采用Winccflexible，來實現(xiàn)監(jiān)控，配方數(shù)據(jù)的輸入、修改、管理，報表數(shù)據(jù)的管理，該軟件與PLC通過以太網(wǎng)連接，通過SIMATIC NET軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。以變頻調(diào)速器為主要執(zhí)行器件，電磁流量計、稱重傳感器、壓力傳感器、導(dǎo)波式雷達液位計等設(shè)備作為檢測元件。該配料系統(tǒng)充分利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散

13、式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點，采用標準化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計，配置靈活、組態(tài)方便。1.3 配料系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖本配料系統(tǒng)分為兩層關(guān)系，第一層為工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，上位機對下位機進行統(tǒng)一管理，對配方、設(shè)備運行參數(shù)、產(chǎn)量報表的儲存，打印和統(tǒng)計，傳送稱量配方給下位機，啟動稱量操作，用WINCC在線監(jiān)視下位機的各運行狀態(tài)，下位機對配料系統(tǒng)進行現(xiàn)場控制；第二層為PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)，PLC對高精度稱重儀表進行現(xiàn)場控制，從高精度稱重儀表取得現(xiàn)場高精度秤的稱量值，進行PROFIBUS-DP工業(yè)以太網(wǎng)執(zhí)行元件PLC檢測元件高精度稱重模塊工程師站上位機PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP自動稱量

14、操作，并向高精度稱重儀表發(fā)出各種控制指令。主體框圖見圖 1.1。圖 1.1配料系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖1.4 配料系統(tǒng)的功能(1)上位機監(jiān)控配料系統(tǒng)通過上位機，實現(xiàn)人機交互、通訊、顯示、儲存及打印等功能，并具有數(shù)據(jù)、圖像顯示，狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)輸入、信息儲存等功能。系統(tǒng)可實現(xiàn)實時過程數(shù)據(jù)監(jiān)視、模擬顯示工藝流程、實時數(shù)據(jù)記錄查閱、系統(tǒng)操作員權(quán)限設(shè)定、設(shè)置運行過程事件報警及手動與自動控制切換。配料系統(tǒng)中現(xiàn)場監(jiān)控儀表實時顯示流量、載荷、累計值等。壓力、重量、液位指示通過現(xiàn)場顯示儀表遠傳上位機顯示。變頻器調(diào)節(jié)配備自動切換開關(guān)，與計算機通訊。(2)自動稱料自動稱料控制單元主要為一個稱料模塊，PLC作為輔助控制系統(tǒng)計

15、算機人機界面顯示配比參數(shù)及監(jiān)控數(shù)據(jù)實時記錄。在自動控制方式下，單擊工藝畫面自動配料“啟動”按鈕，稱重控制儀表就按設(shè)置好的配方打開稱料閥。如果系統(tǒng)檢測到某配料罐配料閥未關(guān)，會發(fā)生報警并進入暫停狀態(tài)。稱重模塊根據(jù)稱料快慢設(shè)有提前量，當控制儀表檢測到秤稱料重量達到設(shè)定值時，會前去提前量控制儀表則關(guān)閉進料閥。提前量可認為修正或自動修正，使控制儀表控制配料秤每次配料精度達到設(shè)定的目標值。(3)自動配料自動配料是將已稱好的原料按一定的順序輸送到攪拌罐中，同時開啟攪拌。這一控制由通過PLC來實現(xiàn)。自動配料有固定順序和可編程序兩種控制方式。在固定順序方式下，各種原料的放料量可根據(jù)配方在人機界面上人為設(shè)定。(4

16、)報警事件自動稱料開始時，如果某個放料閥未關(guān)，或系統(tǒng)檢測不到放料閥關(guān)閉信號，系統(tǒng)會發(fā)出報警聲響，組態(tài)界面會有相應(yīng)的報警報文，暫停稱料儀表的稱料過程，并使故障指示燈閃爍。(5)切換報警自動放料開始時，系統(tǒng)首先檢查每種原料切換是否到位，如果切換不到位，報警系統(tǒng)開始報警，自動放料不能進行。通過檢查，認為可以放料，按復(fù)位按鈕后，再按“放料”按鈕才開始放料。(6)配料溢出報警如果配料罐中已配原料漿未放出，仍往該配料罐中放料，產(chǎn)生報警信號，自動放料就不能啟動。待檢查確認可以放料按復(fù)位按鈕，再按“放料”按鈕才開始放料。(7)急停稱料過程中，由于緊急情況需要停止稱料，按下“稱料急停”各個秤的進料閥就全部關(guān)閉，

17、停止稱料。需要重新開始稱料時，按“復(fù)位”按鈕，再按“啟動”按鈕，則重新開始稱料。自動放料時，按一下“放料急?！卑粹o，系統(tǒng)會關(guān)掉所有的放料閥，停止放料、攪拌和輸送。第二章 硬件設(shè)計本設(shè)計采用 SIMATIC PCS7 系類產(chǎn)品進行監(jiān)視和控制。PCS7 作為硬件基礎(chǔ)及軟件開發(fā)平臺，進行配料系統(tǒng)設(shè)計，具有很好的可靠性、穩(wěn)定性和先進性。2.1 PCS7過程控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)采用西門子 PCS7 過程控制系統(tǒng)，PCS7 是一種模塊化的基于現(xiàn)場總線的新一代過程控制系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的 FCS 和 PLC 控制系統(tǒng)的優(yōu)點相結(jié)合，系統(tǒng)所有的硬件都基于統(tǒng)一的硬件平臺，可以根據(jù)需要選用不同的功能組件進行系統(tǒng)組態(tài)。所有的軟

18、件也都全部集成在 SIMATIC 程序管理器下，有統(tǒng)一的軟件平臺。它采用了現(xiàn)代化的軟件體系結(jié)構(gòu)，對項目進行管理、處理、歸檔和建立文件。在項目管理上，以系統(tǒng)硬件和工藝過程兩個不同的視角，同時進行管理。這兩個視角在程序管理器中分別稱為標準分級(Standard_Hierarchy)和工藝分級(Plant_Hierarchy)。其中，標準分級主要管理系統(tǒng)的硬件，如控制器、系統(tǒng)總線、I/O 系統(tǒng)等；工藝分級主要管理工藝過程，它將整個工廠按工藝過程的要求，分為各個子系統(tǒng)，然后將各子系統(tǒng)映射到控制器上。與傳統(tǒng) DCS系統(tǒng)相比，F(xiàn)CS 的組態(tài)直接面向工藝過程。在 SIMATIC 程序管理下，有多種組態(tài)工具可

19、以使用，無論采用何種組態(tài)工具，生成的組態(tài)數(shù)據(jù)都自動存到一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中。這些組態(tài)工具是：STEP7(SIMATICS7系列 PLC 編程語言)、WinCC(SIMATIC視窗控制中心)等。系統(tǒng)采用大量新技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)配置上采用標準工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)，消除了 DCS 和 PLC 系統(tǒng)間的界限，真正實現(xiàn)了儀控和電控的一體化，充分體現(xiàn)了全集成自動化的特點，使系統(tǒng)應(yīng)用范圍變廣，是一種面向所有過程控制應(yīng)用場合的開放型過程控制系統(tǒng)。PCS7 有以下組成部分：1、SIMATICManager-核心應(yīng)用程序，用于建立或訪問 PCS7 項目應(yīng)用程序。2、HWConfig-組態(tài)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)。3、帶

20、有各種編輯器的 PCS7 OS-操作員站（OS）的組態(tài)。PCS7 具備了以下幾個方面的特點：1、高度的可靠性和穩(wěn)定性；2、高速度，大容量的控制器；3、客戶服務(wù)器的結(jié)構(gòu)；4、能靈活、可靠地嫁接于老系統(tǒng)；5、集中的、友好的人機界面；6、含有配方功能的批量處理包；7、開放的結(jié)構(gòu)，可以同管理級進行通訊；8、同現(xiàn)場總線技術(shù)融為一體。PCS7 采用符合 IEC61131-3 國際標準的編程軟件和現(xiàn)場設(shè)備庫，提供連續(xù)控制、順序控制及高級編程語言?，F(xiàn)場設(shè)備庫提供的常用的現(xiàn)場設(shè)備信息及功能塊，可大大簡化組態(tài)工作，縮短工程周期。PCS7 具有 ODBC，OLE 等標準接口，并且應(yīng)用以太網(wǎng)、PROFIBUS 現(xiàn)場總

21、線等開放網(wǎng)絡(luò)，從而具有很強的開放性，可以很容易地連接上位機管理系統(tǒng)和其它廠商的控制系統(tǒng)。2.2 硬件結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)層次本系統(tǒng)主要由一個“工業(yè)以太網(wǎng)”和一個“網(wǎng)絡(luò)”組成。其中工業(yè)以太網(wǎng)由雙絞線環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)，其上掛接操作員站 OS、工程師站 ES 以及 S7-300PLC 3個站；PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)主站為 S7-300PLC，從站為遠程 I/O WAGO 從站。遠程WAGO 從站主要控制電機開關(guān)、砂漿、水、木纖維和添加劑及混合原料等的出口調(diào)節(jié)閥，并讀入砂漿、水、木纖維和添加劑及混合原料出口的流量值。遠程 I/O WAGO 從站主要負責(zé)壓力傳感器、液位傳感器和稱重傳感器等數(shù)據(jù)的采集。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2.1

22、 所示。圖 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖S7-300PLC 通過以太網(wǎng)與工程師站以及操作員站相連，PLC 的 CPU、IM360 模塊、原料罐、砂漿灌、水計量、木漿罐及混合攪拌罐通過 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)連接。PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)的連線能使系統(tǒng)的連線簡單化，并且比傳統(tǒng)的連線系統(tǒng)穩(wěn)定性要高，可維護性更加的方便。根據(jù)上述設(shè)計原理，設(shè)計的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 2.2所示。圖2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖S7-300PLC 與上位機采用 PROFIBUS 通信方式。S7-300 系列 PLC 都集成有 DP 口，系統(tǒng)中各模塊通過 CPU 的 DP 編程口與控制器相連組成網(wǎng)絡(luò)，接收上位機的命令，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。CPU

23、 和所有的 I/O 模塊使用 UPS 電源供電，CPU 外加 EPROM 程序和數(shù)據(jù)存儲卡，并使用后備電池用于程序和運行數(shù)據(jù)的保存。系統(tǒng)硬件配置主要部件名稱和相關(guān)參數(shù)見表 2.1。表 2.1 系統(tǒng)硬件配置主要部件及參數(shù)表符號名稱規(guī)格型號單位數(shù)量CPUCPU模塊CPU315-2DP塊1MMC儲存器卡512KB，E2PROM塊1CP 343以太網(wǎng)模塊6GK7,343塊1AI稱重模塊按照所采用軟件的要求進行配置塊2DI數(shù)字量輸入模塊SM321，32 點輸入塊1表 2.1 系統(tǒng)硬件配置主要部件及參數(shù)表 續(xù)表符號名稱規(guī)格型號單位數(shù)量DO數(shù)字量輸出模塊SM322，32 點輸出塊1DI/DO數(shù)字量輸入/輸出

24、模塊SM323,16點輸入,16點輸出塊1WAGO遠程 I/O750-410,2點輸入塊18WAGO遠程 I/O750-501,2點輸出塊19WAGO遠程 I/O750-466，2 通道輸入塊4OS操作員站按照所采用軟件的要求進行配置臺1ES工程師站按照所采用軟件的要求進行配置臺1本控制系統(tǒng)模塊的主要組成如下：1、PLC 的中央處理單元模塊采用西門子 S7-300 系列的 315-2DP。S7-300 是中低端的 PLC 應(yīng)用，適合中小型項目及 OEM。S7-300 是西門子系列中銷售額最高的 PLC，已經(jīng)成功地應(yīng)用于范圍廣泛的自動化領(lǐng)域。CPU315-2DP 集成了 MPI 接口，可以很方便

25、的在 PLC 站點、操作站 OS、操作員面板，建立較小規(guī)模的通訊。它還集成了 PROFIBUS-DP 接口，通過 DP 可以組建更大范圍的分布式自動化結(jié)構(gòu)。2、I/O 模塊(1)、采用類型 32點輸入，數(shù)字量輸入，用于采集設(shè)備的狀態(tài)信號和對開關(guān)量進行控制。(2)、采用類型 32點輸出，數(shù)字量輸出，用于采集設(shè)備的狀態(tài)信號和對開關(guān)量進行控制。(3)、采用類型 通道*16點的數(shù)字量輸入輸出模塊。2.3 閥門選型與儀表參數(shù)設(shè)定2.3.1 閥門的選擇本設(shè)計采用德國LOHSE閥，型號CNAP/G，LOHSE閥門的優(yōu)勢具體如下：1、體殼全部用不銹鋼，壓力鋼結(jié)構(gòu)，全部防腐蝕耐酸，重量輕，便于維修，手輪支架還可

26、作為其它開關(guān)裝置或控制機構(gòu)的機架。2、導(dǎo)軌采用特種塑料，耐磨，具有極好的抗摩擦性能，耐溫，耐酸，便于更換。 3、閥板采用不銹鋼，結(jié)構(gòu)特殊，可防水震蕩。4、孔的橫截面=管道的直徑，纖維無扭結(jié)的可能。5、不漏水，密封耐熱，耐酸，密封容易更換，但很牢固的固緊在閥體上。 6、閥板密封采用新改革的填料系統(tǒng)。7、驅(qū)動元件采用證實良好的撈澤模塊結(jié)構(gòu)，凡我廠生產(chǎn)的各種閥均可互換，也可在閥進行工作時互換，減少液中固體積聚8、保護裝置：不銹鋼防護裝置按德國造紙廠的安全規(guī)范，可適用于自動控制閥（根據(jù)需要可采用）本設(shè)計選型見表 2.2。表 2.2 閥門參數(shù)序號符號設(shè)備描述公稱直徑閥門流通能力閥門形式閥門特性DgmmK

27、vCv1Y9.3.1.1添加劑罐噴氣閥Dg4011.3513.31氣開閥快開閥2Y9.3.1.4添加劑罐進料閥Dg4010.3112.13氣開閥快開閥3Y7.3.1.1水泥罐噴氣閥Dg509.3510.95氣開閥快開閥4Y7.3.1.4水泥罐進料閥Dg508.519.96氣開閥快開閥5Y4.27.1.4砂漿計量閥Dg508.479.91氣開閥快開閥6Y4.27.1.6砂漿循環(huán)閥Dg507.318.79氣開閥快開閥7Y3.9.1.4木漿計量閥Dg509.7810.78氣開閥快開閥8Y3.9.1.6木漿循環(huán)閥Dg507.369.02氣開閥快開閥9Y12.1.1.2液態(tài)沖洗閥Dg4012.3114.

28、36氣開閥快開閥10Y12.1.1.11號液態(tài)計量輸出閥Dg4017.2620.14氣開閥快開閥11Y12.1.2.12號液態(tài)計量輸出閥Dg4018.0121.09氣開閥快開閥12Y12.5.1.1固態(tài)計量輸出閥Dg5017.2920.17氣開閥快開閥13Y20.30.1.2供水閥Dg4020.9324.45氣開閥快開閥14Y13.1.1.11號主攪拌罐供水閥Dg4020.6324.07氣開閥快開閥15Y13.1.2.12號主攪拌罐供水閥Dg4020.5924.45氣開閥快開閥16Y13.1.1.21號主攪拌罐卸料閥Dg7087.65102.28氣開閥快開閥17Y13.1.2.22號主攪拌罐卸

29、料閥Dg7082.9196.75氣開閥快開閥18Y13.7.1.1主攪拌罐密封水閥Dg5067.7879.11氣開閥快開閥19Y4.16.1.1砂漿罐1號喂料閥Dg5035.2141.1氣開閥快開閥 表 2.2 閥門參數(shù) 續(xù)表序號符號設(shè)備描述公稱直徑閥門流通能力閥門形式閥門特性DgmmKvCv20Y4.16.2.1砂漿罐2號喂料閥Dg5034.5640.33氣開閥快開閥21Y3.9.1.1.1木漿攪拌器密封水閥Dg5030.3335.39氣開閥快開閥22Y3.9.1.1木漿罐輸出閥Dg6552.3361.07氣開閥快開閥2.3.2 儀表參數(shù)設(shè)定設(shè)計中選用壓力傳感器，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)讀取木漿，

30、砂漿的液位值，選用稱重傳感器來獲取主攪拌罐、固態(tài)罐、液態(tài)罐內(nèi)物料的重量值，選用導(dǎo)波式雷達液位計來計水泥罐、添加劑罐的物料液位，選用電磁流量計來測取主攪拌罐的出料流量值。系統(tǒng)中各儀表的參數(shù)見表2.3。表2.3 儀表參數(shù)序號型號單位數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)點備注儀表下限儀表上限1PMC45bar壓力傳感器P1木纖維罐012PMC45bar壓力傳感器P21號砂漿罐013PMC45bar壓力傳感器P32號砂漿罐014PR6211/53D1t稱重傳感器A11號主攪拌罐055PR6211/53D1t稱重傳感器A22號主攪拌罐056PR6211/13D1t稱重傳感器A3固態(tài)罐017PR6211/33D1t稱重傳感器A4液

31、態(tài)罐038FMP40m導(dǎo)波式雷達液位計L1水泥罐0359FMP40m導(dǎo)波式雷達液位計L2添加劑罐0351053WDm3/min電磁流量計F1主攪拌罐14547002.4 硬件資源分配及圖表(1) 模擬量輸入/輸出資源分配配料系統(tǒng)模擬量輸入/輸出資源分配如表 2.4 所示。表 2.4 配料系統(tǒng)模擬量輸入/輸出表接口地址類型對應(yīng)量內(nèi)容備注PIW 200AI導(dǎo)波式雷達液位計L2添加劑罐液位顯示上限為35mPIW 202AI壓力傳感器P4添加劑罐內(nèi)部壓力上限為1barPIW 204AI導(dǎo)波式雷達液位計L1水泥罐液位顯示上限為35mPIW 206AI壓力傳感器P5水泥罐內(nèi)部壓力上限為1barPIW 24

32、8AI壓力傳感器P21號砂漿灌液位顯示壓力轉(zhuǎn)換為液位，上限為1barPIW 250AI壓力傳感器P32號砂漿罐液位顯示壓力轉(zhuǎn)換為液位，上限為1barPIW 252AI壓力傳感器P1木漿罐液位顯示壓力轉(zhuǎn)換為液位，上限為1bar(2) 開關(guān)量輸入/輸出資源分配配料系統(tǒng)開關(guān)量輸入/輸出資源分配如表 2.5 所示表 2.5 配料系統(tǒng)開關(guān)量輸入/輸出表位號地址類型符號內(nèi)容I 4.0輸入MCC1-8F1_M124V 故障報警信號I 4.1輸入MCC1-12A1混合計量急停按鈕I 4.2輸入MCC1-5F1220V電源故障I 4.3輸入MCC1-8F1_M2稱重模塊220V電源故障I 4.4輸入MCC1-8

33、F1_M3dp10-13V輸入電源故障I 4.5輸入MCC1-8F1_M4dp10-13V輸出電源故障I 5.0輸入MCC1-9F1_M124V 電壓控制故障I 5.1輸入MCC1-9F1_M2砂漿24V控制電壓故障I 5.2輸入MCC1-9F1_M3dp12 24V輸入電源故障I 5.3輸入MCC1-9F1_M4dp12 24V輸出電源故障I 5.4輸入MCC1-10S11混合計量急停按鈕I 5.5輸入MCC1-7F1急停24V控制電壓故障I 5.6輸入MCC1-7F2變頻器24V控制電壓故障I 6.0輸入M9.4.1.1_Q添加劑計量螺旋輸送過載I 6.2輸入M7.4.1.1_Q水泥計量螺

34、旋輸送過載I 6.4輸入M12.5.2.1.1_Q液態(tài)計量卸料螺旋輸送過載I 7.0輸入M12.5.1.1_Q液態(tài)計量罐振動器過載I 7.1輸入M12.5.1.5_Q液態(tài)計量罐過濾器過載I 7.4輸入M3.9.1.1.1_Q木漿攪拌器過載表 2.5 配料系統(tǒng)開關(guān)量輸入/輸出表2續(xù)表位號地址類型符號內(nèi)容I 7.5輸入M3.17.3.1_Q木漿喂料泵過載I 7.6輸入M9.3.1.1_Q添加劑過濾器過載I 8.0輸入M7.3.1.1_Q水泥過濾器過載I 8.1輸入M13.7.1.1_Q1號主攪拌泵喂料過載I 8.2輸入M13.7.2.1_Q2號主攪拌泵喂料過載I 8.4輸入M13.0.1.1_Q1

35、號主攪拌罐泵攪拌器過載I 8.5輸入M13.0.1.1_F161號主攪拌罐攪拌器制動電阻I 8.6輸入M13.0.2.1_Q2號主攪拌罐攪拌器過載I 8.7輸入M13.0.2.1_F162號主攪拌罐攪拌器制動電阻I 9.0輸入MCC1-90S11砂漿急停按鈕I 9.2輸入M4.17.1.1_Q1號砂漿攪拌器過載I 9.3輸入M4.17.1.1_D1號砂漿攪拌器三角運行（信號）I 9.4輸入M4.17.2.1_Q2號砂漿攪拌器過載I 9.5輸入M4.17.2.1_D2號砂漿攪拌器三角運行I 9.6輸入M4.23.1.1_Q1砂漿泵過載I 9.7輸入M4.23.2.1_Q2砂漿泵過載I 20.0輸

36、入DP10-1F2dp10 24V電源輸出故障I 20.1輸入NA9.3.1.3添加劑罐液面90%信號I 20.3輸入B9.3.1.2添加劑罐喂料閥關(guān)閉I 20.4輸入B9.3.1.3添加劑罐內(nèi)部壓力最大信號I 20.5輸入S9.3.1.1添加劑罐進料管道連接信號I 21.1輸入NA7.3.1.3水泥罐液面90%信號I 21.3輸入B7.3.1.2水泥罐喂料閥關(guān)閉I 21.4輸入B7.3.1.3水泥罐內(nèi)部壓力最大信號I 21.5輸入S7.3.1.1水泥罐進料管道連接信號I 30.0輸入DP11-1F2dp11 24V電源輸出故障I 30.1輸入B13.0.1.1混合計量空氣壓力激活I(lǐng) 30.2

37、輸入B12.1.1.1液態(tài)計量罐1號輸出閥關(guān)閉I 30.3輸入B12.1.2.1液態(tài)計量罐2號輸出閥關(guān)閉I 30.4輸入S12.5.1.1固態(tài)計量罐輸出閥關(guān)閉I 30.6輸入S13.1.1.11號主攪拌罐維修門打開表 2.5 配料系統(tǒng)開關(guān)量輸入/輸出表2續(xù)表位號地址類型符號內(nèi)容I 30.7輸入S13.1.2.12號主攪拌罐維修門打開I 31.0輸入S13.1.1.21號主攪拌罐卸料輸出閥關(guān)閉I 31.1輸入S13.1.2.22號主攪拌罐卸料輸出閥關(guān)閉I 40.0輸入DP12-1F2dp12 24V電源輸出故障I 40.1輸入B4.16.1.1砂漿空氣壓力激活I(lǐng) 40.2輸入S4.16.1.11

38、號砂漿罐1號輸出閥關(guān)閉I 40.3輸入S4.16.2.12號砂漿罐2號輸出閥關(guān)閉I 40.4輸入S4.17.1.11號砂漿攪拌器循環(huán)控制I 40.5輸入S4.17.2.12號砂漿攪拌器循環(huán)控制I 50.0輸入DP13-1F2dp13 24V電源輸出故障I 50.2輸入S3.9.1.11號木漿罐輸出閥關(guān)閉I 50.4輸入B3.9.1.1.1木漿供應(yīng)喂料泵密封水最小報警Q 4.0輸出MCC1-8F1_ON24V電源故障Q 4.1輸出MCC1-30H41故障指示燈1Q 4.2輸出MCC1-30H42故障指示燈 2Q 4.3輸出MCC1-30H43故障指示燈 3Q 4.4輸出MCC1-30H44故障指

39、示燈4Q 5.0輸出M9.4.1.1添加劑計量螺旋輸送Q 5.2輸出M7.4.1.1水泥計量螺旋輸送Q 5.4輸出M12.5.2.1.1_FW固態(tài)罐計量卸料螺旋輸送前進Q 5.5輸出M12.5.2.1.1_BW固態(tài)罐計量卸料螺旋輸送后退Q 6.0輸出M12.5.1.1固態(tài)罐振動器Q 6.1輸出M12.5.1.5固態(tài)罐過濾器Q 6.4輸出M3.9.1.1.1木漿攪拌器Q 6.5輸出M3.17.3.1木漿泵Q 6.6輸出M13.7.1.11號主攪拌喂料泵Q 6.7輸出M13.7.2.12號主攪拌喂料泵Q 7.0輸出M9.3.1.1添加劑罐過濾器Q 7.2輸出M7.3.1.1水泥罐過濾器Q 7.3輸

40、出M13.0.1.1_EN1號主攪拌罐攪拌器Q 7.4輸出M13.0.2.1_EN2號主攪拌罐攪拌器表 2.5 配料系統(tǒng)開關(guān)量輸入/輸出表3續(xù)表位號地址類型符號內(nèi)容Q 8.0輸出M4.17.1.11號砂漿罐攪拌器Q 8.1輸出M4.17.2.12號砂漿罐攪拌器Q 8.2輸出M4.23.1.11號砂漿罐喂料泵Q 8.3輸出M4.23.2.12號砂漿罐喂料泵Q 20.2輸出Y9.3.1.1添加劑罐噴氣閥Q 20.3輸出Y9.3.1.4添加劑罐進料閥Q 20.6輸出Y7.3.1.1水泥罐噴氣閥Q 20.7輸出Y7.3.1.4水泥罐進料閥Q 21.0輸出Y4.27.1.4砂漿計量閥Q 21.1輸出Y4

41、.27.1.6砂漿循環(huán)閥Q 21.2輸出Y3.9.1.4木漿計量閥Q 21.3輸出Y3.9.1.6木漿循環(huán)閥Q 21.6輸出Y12.1.1.2液態(tài)沖洗閥Q 30.0輸出H13.0.1.1_HORN混合計量故障報警器Q 30.1輸出H13.0.1.1_LIGHT混合計量故障報警燈Q 30.2輸出Y12.1.1.11號液態(tài)計量輸出閥Q 30.3輸出Y12.1.2.12號液態(tài)計量輸出閥Q 30.4輸出Y12.5.1.1固態(tài)計量輸出閥Q 30.5輸出Y20.30.1.2供水閥Q 20.6輸出Y7.3.1.1水泥罐噴氣閥Q 20.7輸出Y7.3.1.4水泥罐進料閥Q 21.0輸出Y4.27.1.4砂漿計

42、量閥Q 21.1輸出Y4.27.1.6砂漿循環(huán)閥Q 21.2輸出Y3.9.1.4木漿計量閥Q 21.3輸出Y3.9.1.6木漿循環(huán)閥Q 21.6輸出Y12.1.1.2液態(tài)沖洗閥Q 30.0輸出H13.0.1.1_HORN混合計量故障報警器Q 30.1輸出H13.0.1.1_LIGHT混合計量故障報警燈Q 30.2輸出Y12.1.1.11號液態(tài)計量輸出閥Q 30.3輸出Y12.1.2.12號液態(tài)計量輸出閥Q 30.4輸出Y12.5.1.1固態(tài)計量輸出閥表 2.5 配料系統(tǒng)開關(guān)量輸入/輸出表4續(xù)表位號地址類型符號內(nèi)容Q 30.5輸出Y20.30.1.2供水閥Q 30.6輸出Y13.1.1.11號主

43、攪拌罐供水閥Q 30.7輸出Y13.1.2.12號主攪拌罐供水閥Q 31.0輸出Y13.1.1.21號主攪拌罐卸料閥Q 31.1輸出Y13.1.2.22號主攪拌罐卸料閥Q 31.2輸出Y13.7.1.1主攪拌罐密封水閥Q 40.0輸出H4.0.1.1_HORN砂漿故障報警器Q 40.1輸出H4.0.1.1_LIGHT砂漿故障報警燈Q 40.2輸出Y4.16.1.1砂漿罐1號喂料閥Q 40.3輸出Y4.16.2.1砂漿罐2號喂料閥Q 50.0輸出Y3.9.1.1.1木漿攪拌器密封水閥Q 50.1輸出Y3.9.1.1木漿罐輸出閥PLC的I/O接線圖及WAGO模塊地址分配圖詳見附錄B第三章 軟件設(shè)計

44、3.1 混合計量流程圖的設(shè)計供料結(jié)束攪拌前準備是否滿足開機條件水泥木漿主攪拌罐高速攪拌180s是排除故障，不能排除報機修修復(fù)修復(fù)否水泥下料添加劑砂漿固態(tài)稱量液態(tài)稱量是否達到預(yù)期值是否添加劑下料木漿下料是否達到預(yù)期值是砂漿下料水計量否3.2 系統(tǒng)軟件安裝與設(shè)置本項目中，PCS7 V6.1 是基于 Windows XP 的過程控制系統(tǒng)，軟件運行條件為 WindowsXP SP2（其安裝詳見 Windows XP 安裝手冊）。具體安裝步驟如下：(1) 硬盤的分區(qū)和格式化。(2) 從 Windows XP CD 啟動，進行 Windows XP SP2 的安裝。(3) 上述安裝成功后，必須安裝設(shè)備驅(qū)動

45、器。(4) 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)：分配一個 IP 地址，把它包括在工作組或域中。(5) 安裝 Internet Explorer 6.0 SP1。(6) 安裝 Hotfix Q828748（操作系統(tǒng)補?。?。(7) 在 Windows 控制面板中，卸載 IIS 和索引服務(wù)，安裝Message Queuing Services。選擇：StarControl PanelAdd/RemoveProgramsAdd/Remove Windows Components 進行所要求的設(shè)置。(8) 安裝 MS SQL Server2000。(9) 裝入 PCS7 V6.1 安裝盤，運行 Setup.exe安裝完成后將出現(xiàn)

46、安裝完畢要求你重啟的對話框，你可以根據(jù)需要選擇是否重啟，推薦重啟一次。這樣 PCS7 V6.1 的安裝就完成了。整個安裝過程要持續(xù) 40 至 60 分鐘。3.3 程序設(shè)計設(shè)計中為實現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能，先編制各個分功能，各個功能及對應(yīng)符號如下：固態(tài)順序控制- FC1，液態(tài)順序控制- FC2，1號主攪拌罐順序控制-FC18，2號主攪拌罐順序控制總體設(shè)備制動控制- FC19，總體設(shè)備制動控制- FC20，固態(tài)部分制動控制- FC21，液態(tài)部分制動控制- FC22，1號主攪拌罐部分制動控制- FC28，2號主攪拌罐部分制動控制- FC29，總體設(shè)備故障報警- FC30，固態(tài)部分故障報警- FC31，液態(tài)

47、部分故障報警- FC32，1號主攪拌罐部分故障報警- FC38，2號主攪拌罐部分故障報警- FC39，總體設(shè)備數(shù)據(jù)控制- FC40，固態(tài)部分數(shù)據(jù)控制- FC41，液態(tài)部分數(shù)據(jù)控制- FC42，1號主攪拌罐部分數(shù)據(jù)控制-FC48，2號主攪拌罐部分數(shù)據(jù)控制- FC49，總體設(shè)備模擬量控制- FC50，固態(tài)部分模擬量控制- FC51，液態(tài)部分模擬量控制- FC52，1號主攪拌罐部分模擬量控制- FC58，2號主攪拌罐部分模擬量控制- FC59，總體設(shè)備控制功能- FC60，固態(tài)部分控制功能- FC61，液態(tài)部分控制功能- FC62，1號主攪拌罐部分控制功能- FC68，2號主攪拌罐部分控制功能- F

48、C69，總體設(shè)備狀態(tài)顯示- FC70，固態(tài)部分狀態(tài)顯示- FC71，液態(tài)部分狀態(tài)顯示- FC72，1號主攪拌罐部分狀態(tài)顯示- FC78，2號主攪拌罐部分狀態(tài)顯示- FC79,數(shù)據(jù)交換- FC81，數(shù)據(jù)傳輸- FC88，發(fā)送接收- FC89，Profibus通信故障報警- FC116，配方計算- FC202等。在編有功能的梯形圖、語句表的前提下，運用組織塊。用FB1來計時，顯示運行時間，F(xiàn)B9來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換及檢測功能，F(xiàn)B12用于流量計的數(shù)據(jù)輸寫，F(xiàn)V97為發(fā)送數(shù)據(jù)塊，F(xiàn)B102為產(chǎn)生脈沖的功能塊，F(xiàn)B115為變頻器的數(shù)據(jù)讀寫塊，F(xiàn)B128為稱重的數(shù)據(jù)讀寫塊，F(xiàn)B129為形成報告塊。在組織塊中調(diào)

49、用功能塊及各項功能，以更方便，清晰的實現(xiàn)整體功能要求，達到系統(tǒng)順利良好的運行的結(jié)果。OB1為主程序的組織塊,OB35為循環(huán)中斷，OB82為診斷中斷組織塊，OB86為機架故障組織塊，OB100為啟動組織塊，OB122為訪問錯誤組織塊。系統(tǒng)的主程序語句表詳見附錄A。第四章 監(jiān)控界面設(shè)計上位機采用Winccflexible，來實現(xiàn)監(jiān)控，在彩色屏幕上設(shè)有消耗、區(qū)域、數(shù)據(jù)塊、攪拌罐、稱量、計量、報告、報警的按鈕，經(jīng)過按鈕的切換，可以隨時查閱到配料系統(tǒng)的運行狀況。通過服務(wù)按鈕可獲取了解系統(tǒng)的幫助。同時，在監(jiān)控界面加有操作的權(quán)限設(shè)置，可防止二者操作，減少實際運行中事故的發(fā)生。4.1 實時監(jiān)控界面主窗口該窗口

50、為監(jiān)控界面的主窗口，在該窗口中手動調(diào)節(jié)：manual regulation 在計量中用按鈕M表示自動調(diào)節(jié)：autoregulation在計量中用按鈕A表示服務(wù)：serve在計量中用按鈕S表示，向左、向右進料：用按鈕表示電動機的轉(zhuǎn)速模式：用S、F符號表示，若有報警：信息會以嘆號開頭以紅字在窗口上部顯示，具體窗口見圖4.1。圖4.1 配料系統(tǒng)實時監(jiān)控界面4.2 故障報警界面根據(jù)在程序中設(shè)置的功能，在故障報警界面會有：總體設(shè)備故障報警，固態(tài)部分故障報警，液態(tài)部分故障報警，1號主攪拌罐部分故障報警，2號主攪拌罐部分故障報警，此外根據(jù)相應(yīng)鏈接，還有各處閥門故障報警物料過載報警，物料溢出報警，放料順序切換

51、報警，具體窗口見圖4.2。圖4.2 配料系統(tǒng)故障報警界面4.3 配方操作界面在配方操作界面，可對添加劑、水泥、砂漿、纖維漿、水、攪拌時間及固體水泥量進行檢查，通過實際值與希望值的比較，輸入校正值，使配料比例達到正確值，在該界面也設(shè)有對操作的手動按鈕和自動按鈕，便于靈活操作，具體窗口見圖4.3。圖4.3配料監(jiān)控系統(tǒng)配方操作界面4.4 工藝參數(shù)設(shè)置界面主要的工藝參數(shù)為：主攪拌罐參數(shù)、攪拌速度參數(shù)及物料的稱量參數(shù)。4.4.1 主攪拌罐參數(shù)操作界面在主攪拌罐參數(shù)界面有對稱量的限制設(shè)置、對稱量的監(jiān)視及出料監(jiān)視，具體窗口見圖4.4.1。圖4.4.1 主攪拌罐參數(shù)操作界面4.4.2 速度參數(shù)操作界面對主攪拌罐的電動機快速、慢速速度進行設(shè)定。同時顯示運行電機的實際速度及電流，實時監(jiān)控運行電機的狀態(tài)。具體窗口見圖4.4.2。圖4.4.2 速度參數(shù)操作界面4.4.3 稱量參數(shù)操作界面在稱量參數(shù)界面，對固體稱量及液態(tài)稱量的需要值進行設(shè)置，即在過程控制界面所設(shè)定的希望值。具體窗口見圖4.4.3。圖4.4.3 稱量參數(shù)操作界面第五章 配料系統(tǒng)的調(diào)試根據(jù)設(shè)備的動