毕业设计（论文）-PLC在电子秤自动配料系统中的应用.doc

辽宁科技大学信息技术学院本科生毕业设计（论文） 第II页PLC在电子秤自动配料系统中的应用摘 要 电子皮带秤配料系统是一种集输送、计量、配料于一体的在线测量动态自动衡器。该系统由一台或多台配料电子皮带秤组成，不仅能够显示瞬时流量和累计量，还可以根据输送带的瞬时流量与设定值的偏差去调整给料量的大小使瞬时流量更加接近设定值，构成一个环控制系统，达到恒定瞬时流量的目的。随着工业生产的迅速发展，电子皮带秤配料系统的需求量日益增大，已被广泛应用于冶金、建材、电力、化工、食品等行业的工艺控制。同时，随着电子计算机技术和自动控制技术的飞速发展，该系统所应用的技术更加先进，领域更加广泛，可以采取的方案更加灵活多样，而且，由于系统往往耗资巨大，用户的实际条件也各不相同。因此，慎重，全面地选择一套合理、完善、经济的方案就显得尤其重要。本论文研究的电子秤自动配料系统是基于国内某研磨材料有限责任公司电子秤自动配料系统的要求而设计的。本配料系统已在该公司内投入实际运行，控制效果良好，使企业取得了良好的经济效益。关键词 自动配料系统；PLC；WinCCPLC Application on Automatic Weightometer Burden System AbstractBelt scales batching system is a kind of integrating transportation, measuring, mixing in an online automatic weighing apparatus measured dynamic. This system consists of one or more ingredients belt scales, can show not only transient flow and total amount of conveyor belt, can also according to the value of the instantaneous flow deviation to adjust to the size of the feed to flow, constitute a closer setting control system, and achieve constant flow of purpose. Along with the rapid development of industrial production, electronic belt scale increasing demand of burdening system, was widely applied in a pan of metallurgy, power, chemical industry, food industry etc of process control. At the same time, along with the computer technology and the rapid development of the automatic control technology, the system application technology more advanced, more extensive, field can take the scheme is more agile diversity, and, due to the system often costly, users of the actual conditions are also different. Therefore, careful, choose a reasonable, perfect, economic solution appears especially important. This paper studies the automatic weightometer burden system which is based on a domestic grinding materials limited liability company automatic weightometer burden system requirements and design. The ingredients in this company has system into practice and control effect is good, causes the enterprise to have achieved good economic benefit.Key words Automatic batching system；PLC；WinCC 辽宁科技大学信息技术学院本科生毕业设计（论文） 第V页目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 课题背景及其意义11.2 电子秤自动配料系统11.2.1电子秤自动配料系统的工艺工程21.2.2电子秤自动配料系统要求31.3 本论文研究的主要内容4第2章 电子秤自动配料系统的总体结构设计52.1 电子秤自动配料系统52.1.1 系统总体设计方案52.1.2 控制系统主要组成部分62.2 电子秤的组成及原理72.2.1 配料电子秤的组成72.2.2 配料电子秤的原理72.3 自动配料系统工作原理72.4 本章小结8第3章 基于WinCC的电子秤自动配料系统PLC软件设计93.1 电子秤自动配料系统组态及软件93.2 西门子S7-200PLC技术93.3 西门子WinCC组态软件113.4 电子秤自动配料系统PLC设计133.4.1 自动配料系统自动控制说明133.4.2 自动配料系统的PLC设计133.5 基于WinCC电子秤自动配料系统设计203.5.1自动配料系统1#监控画面操作说明203.5.2自动配料系统2#监控画面操作说明223.6 本章小结23结 论24致 谢25参考文献26附 录 A27附 录 B32辽宁科技大学信息技术学院本科生毕业设计（论文） 第 36页第1章 绪 论1.1 课题背景及其意义目前，随着科学技术的不断发展，电子皮带秤自动配料系统已经广泛应用于冶金、煤炭、化工、建材等行业中1。电子皮带秤自动配料系统可以按照设定配比和流量控制各输入物料的瞬时流量，从而达到控制各种产品的质量和产量的目的，是实现生产过程自动化和智能化、企业的科学管理、安全稳定生产和节能降耗的重要技术手段。微机配料控制系统在生产中的应用不仅可以提高配料质量和产量，也大大减轻了岗位工人的劳动强度，提高了生产效率。电子皮带秤配料系统是一种集输送、计量、配料于一体的在线测量动态自动衡器。该系统由一台或多台配料电子皮带秤组成，不仅能够显示瞬时流量和累计量，还可以根据输送带的瞬时流量与设定值的偏差去调整给料量的大小使瞬时流量更加接近设定值，构成一个环控制系统，达到恒定瞬时流量的目的。随着工业生产的迅速发展，电子皮带秤配料系统的需求量日益增大，被广一泛应用于冶金、建材、电力、化工、食品等行业的工艺控制。同时，随着电子计算机技术和自动控制技术的飞速发展，该系统所应用的技术更加先进，领域更加广泛，可以采取的方案更加灵活多样，而且，由于系统往往耗资巨大，用户的实际条件也各不相同。因此，慎重，全面地选择一套合理、完善、经济的方案就显得尤其重要。本电子秤自动配料系统是基于国内某研磨材料有限责任公司电子秤自动配料系统的要求而设计的。本配料系统已在该公司内投入实际运行，控制效果良好，使企业取得了良好的经济效益。1.2 电子秤自动配料系统电子秤自动配料系统广泛应用于工农业生产和社会生活的各个领域。尤其是冶金、煤炭、化工、水泥等行业中，常常需要对散料进行皮带输送过程中的动态连续称量，而且要对输送中的流量进行调节、控制、达到准确的配比。1.2.1电子秤自动配料系统的工艺工程电子皮带秤配料系统是一种集输送、计量、配料于一体的在线测量动态自动衡器。该系统由一台或多台配料电子皮带秤组成，不仅能够显示瞬时流量和累计量，还可以根据输送带的瞬时流量与设定值的偏差去调整给料量的大小使瞬时流量更加接近设定值，构成一个环控制系统，达到恒定瞬时流量的目的2。电子皮带称配料系统是一种集输送、计量、配料、定量于一体的在线测量动态自动衡器。该系统由一台或多台配料电子皮带秤组成，不仅能够显示瞬时流量和累计量，还可根据输送带上瞬时流量与设定值的偏差去调整给料量的大小使瞬时流量更加接近设定值，构成一个闭环控制系统，达到恒定瞬时流量的目的。随着工业生产的迅速发展，电子皮带秤配料系统的需求量日益增大，被广泛应用于冶金、建材、电力、化工、食品等行业的工艺控制，同时，随着电子计量技术和自控技术的飞速发展，该系统所应用的技术更加先进，领域更加广泛，可采取的方案史加灵活多样，而日，由十系统往往耗资巨大，用户的实际条件也各不相同，因此，慎重、全面地选择一套合理、完善、经济的方案就显得尤其重要。电子称自动配料系统广泛应用于工农业生产和社会生活的各个领域。尤其是冶金、煤炭、化工、水泥等行业中，常常需要对散料进行皮带输送过程中的动态连续称量，而且要对输送中的流量进行调节、控制、达到准确的配比。配料质量控制的优劣直接关系着企业生产能否顺利进行。如果配制的质量达不到要求，轻则造成原料、能源的浪费，重则影响产品的质量和生产率，并且有些重要生产岗位的配料失误甚至会给整个生产酿成事故。因此，配料精度的高低和配料速度的快慢制约着整个生产的产品质量和产量，因此应对配料过程的质量和产量控制给予足够重视。电子称自动配料系统可以按照设定配比和流量控制各输入物料的瞬时流量，从而达到控制各种产品的质量和产量的目的，是实现生产过程自动化和智能化、企业的科学管理、安全稳定生产和节能降耗的重要技术手段。微机配料控制系统在生产中的应用不仅可以提高配料质量和产量，也大大减轻了岗位工人的劳动强度，提高了生产效率。1.2.2电子秤自动配料系统要求 此系统是基于国内某研磨材料有限责任公司的要求实现碳化硅冶炼1p-5p料自动配料输送服务，该系统有14条电子称重皮带，两条输送皮带。每组各7条称重皮带和一条输送皮带，其布置按需方提供示意图布置，由于两组的示意图相同，以下只给出一组皮带式电子称自动配料系统示意图（如图1.1所示）。 图1.1 自动配料系统示意图配料的要求按提供的配方编写程序（如表1.1所示）。表1.1 配料表序号1p2p3p4p5p合计1石应砂127219010481542石油焦1128417363细结晶200500500155004焙烧料110051045890890/910455255盐120120/8033606焙烧料210051045890890/910455257抽尘30042008小计240024002400240024009罐数375141412+310合计8880012000336003360033600204000按照配料表的要求，1P料需要石应砂1272KG，石油焦1128KG，小计2400KG，共37次，合计88800KG， 2P-5P以此类推。同时，由于物料成分有变化，上表中称量数据经常有少量变化，所以电子秤重量的设定需要可调，罐数也是需要可调的。此系统还可以实现手动，自动控制，和现场开，停车控制，以及现场手动自动切换控制。配料中，要将不同的物料在输送大皮带上均匀的重叠。自动系统采用循环控制。计量精度0.5%以下，配比要求0.1%以下（电子秤的误差方向要一致，全为正或全为负）。1.3 本论文研究的主要内容本论文研究的主要内容是电子秤自动配料系统，包括电子秤自动配料系统的总体结构设计和基于WinCC的电子秤自动配料系统PLC件设计。具体研究内容如下：第一章主要讲述的是电子称自动配料系统的工艺工程和电子称自动配料系统的要求。第二章研究的主要内容是系统的总体设计方案和控制系统的主要组成部分，以及配料电子称的组成及原理。第三章主要研究的是西门子S7-200PLC技术和WinCC组态软件技术以及电子称自动配料系统PLC设计和基于WinCC电子称自动配料系统的设计。第2章 电子秤自动配料系统的总体结构设计2.1 电子秤自动配料系统2.1.1 系统总体设计方案由于该系统的两条生产线相同，因此以七台皮带称组成的配料系统为例。本系统主要由配料电子称，仪表控制柜，变频器柜，工业控制微型计算机，及监控管理软件几部分组成。1） 配料电子称配料电子皮带称对经过皮带的散装物料进行自动的连续称量和累计，具有运输和计量两种功能。称重部分采用电阻应变式工作原理，多托辊杠杆式结构，实际工作时，皮带称采用恒速计量方式，通过调节上级给料速度来改变物料流量，本类型怕带称多用于企业内部生产的工艺控制。2） 仪表控制柜仪表控制柜主要包括七台皮带称仪表，每台皮带称仪表接受来自称重传感器的重量毫伏信号和来自测速传感器的带速脉冲信号，计算出流量和累计量。并将流量信号以420毫安模拟电流的形式送给工控机，工控机将流量信号与机内设定值比较后，根据一定的控制规则输出420毫安调节信号，控制现场给料机的转速，从而构成单机闭环系统，达到控制某种物料流量的目的。3） 变频器柜 柜中的变频器，接受来自动力控制柜的开关信号控制上级给料电机的启停，同时亦接受来自工控机的4-20毫安调节信号，来改变输出动力电源的频率，从而控制现场7台给料机的转速。如果变频器功率较大，则必须在柜体中配置散热风扇，以保证变频器能正常工作。4）工业控制微型计算机及软件工控机主机选用华硕IPC-610型14架装式工业PC机箱，配置PCA-6179L全长CPU卡，512M内存，80G硬盘，一个PCL-746+四端口RS232422485通讯接口卡，2个PCI-1720U型4通路隔离模拟量输出卡，工控机作为上位机，通过RS485双向通信接口与皮带称仪表联机，通过RS232双向通信接口与动力控制柜中的PLC联机，输出模拟量控制信号控制给料机的给料流量，从而构成完整的配料系统。工控机另留有一个RS485双向通信接口，以备与全厂的上位工控机通讯。监控软件的主要功能有：根据生产配方和产量目标对称重过程进行自动控制，对称重数据进行统计管理并实现打印。系统软件有多种现场控制方式和配方输入方式，一适应不同的工程要求，用户可设定报警打印时间等参数，界面采用菜单方式，使用方便，用户可通过鼠标或键盘进行操作，对整个配料系统进行控制和管理。2.1.2 控制系统主要组成部分控制系统的主要组成部分有电子皮带秤，可编程控制器，通讯系统设计和监控软件的功能模块等等，电子皮带称的组成及工作原理下文有具体的说明这里先不进行阐述，可编程控制器采用OMROM公司CQM1H型模块式可编程控制器，配置CQM1H-CPU21-E型中央处理器模块，CQM1-PA203型电源模块，4个CQM1-212型16点I/O输入模块，2个CQM1-OC222型16点I/O输出模块，系统模块点数共112点。每台电子皮带称关于PLC的输入点信号有皮带跑偏开关报警信号，皮带打滑报警输入，报警复位，主皮带运行，现场操作盘中央/现场控制选择，现场控制给料机和皮带机的启动/停止，中央控制给料机和皮带机的启停等信号，每台电子皮带称关于PLC的输出点信号有皮带跑偏指示灯，皮带打滑指示灯，启动给料机，启动皮带机等信号。通信系统设计选择VB6.0作为上位机软件平台，Visual Basic6.0以其友好的开发界面，简单易用，实用性强等优点，在国内外得到广泛的应用。监控软件的功能模块软件是基于Windows 2000操作系统，采用Visual Basic6.0做编程语言，用Access2000进行数据库管理。其中操作模块主要用于系统进入或退出现场控制状态，执行初始化操作，建立一项新的生产任务，保存当前配料工程的各参数，下次开机后，可自动进入该工程，为了防止一般人随便启动系统，设置了【登录】功能。报表管理模块的功能是第一次进入查询页面时，操作人员可对所有通道的历史配料数据进行浏览和打印，查询时可按照通道号，班次和日期时间进行配料数据的查询，生成报表和打印。 现场控制模块主要用于设置工程参数，监测并控制现场配料活动。设定模块用于设置配料工程各初始化参数。即生产编号，完成时间，分班情况，起始时刻，班累计手动/自动清零，单机/同时完工及其他皮带称仪表参数。2.2 电子秤的组成及原理2.2.1 配料电子秤的组成配料皮带秤的结构组成主要由输送机架、称重传感器、测速传感器、秤架、主动滚筒、从动滚筒、输送带、张紧装置、拖动装置、调偏装置等组成。当散落在输送皮带机上的物料通过秤体时，秤体中的称重传感器和测速传感器分别把重量毫伏信号和带速脉冲信号通过接线盒送往皮带秤仪表3。2.2.2 配料电子秤的原理物料通过给料设备送至电子皮带秤，称体中的称量传感器和测速传感器将称重和速度信号送至称量仪表，称量仪表显示输送物料的瞬时流量，累计量等数据，同时，测量仪表跟据测量值与设定值的偏差，通过变频器去调整皮带秤驱动电机的转速，使之精确的以用户设定的给料流量给料，达到恒定物料瞬时流量的目的。对于电子皮带秤，可选用刚质的S型称重传感器。其连接方式采用关节轴承，处于受拉状态，其抗侧向力的能力强，可安装于封密的梁内，结构紧凑。2.3 自动配料系统工作原理始化，包括各成分的名称、仓号、产量、标准配比、标准流量等，然后按一定时序控制各给料机和皮带秤的启动，各给料机按一定流量给料，同时工控机读取皮带称重仪的本自动配料系统工作时，工控机首先根据本次生产任务首先进行各种初重量信号和累计量数据，根据各成分的累积量值计算当前的实际配比，通过与标准配比的比较修正各给料机的给定量，使系统工作在最佳配比状态，当达到预定产量时，再按一定时序停止各给料机。该系统的特点是由一台上位机来控制多台给料机，为了实现一定的配比，各给料机之间的工作又是相互联系的，而且给定量要随当前的实际配比进行修改，因此其控制结构是较为复杂的。2.4 本章小结 本章主要讲述电子称自动配料系统的结构和设计，包括电子称自动配料系统，电子称的组成及原理及电子称的工作原理。电子称自动配料系统组要研究了系统的总体设计方案和控制系统的主要组成部分而电子称的组成主要研究了配料电子称的组成和配料电子称是依据什么工作的。第3章 基于WinCC的电子秤自动配料系统PLC软件设计3.1 电子秤自动配料系统组态及软件为了使本自动配料系统能够平稳可靠运行，要求系统软件、硬件可靠性高，抗干扰能力强，本系统主要采用可编程控制器西门子S7-200PLC和西门子WinCC来实现系统的设计。在本系统中，PLC选用S7200，使用STEP 7 - MicroWIN V4.0 incl. SP6编程软件。HMI选用PC Access的OPC Server和SIMATIC_SQL2005_WinCC和WINCC_V6.2_ASIA。当运行S7200（RUN）后，只要双击工控机 “桌面”上的WINCC图标等待出现WINCC管理器窗口后点击运行按钮即可。下面首先对相关软件知识作以介绍。3.2 西门子S7-200PLC技术S7-200 系列是一种可编程序逻辑控制器（Micro PLC）19。它能够控制各种设备以满足自动化控制需求。S7-200 的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使S7-200 成为各种控制应用的理想解决方案。西门子S7-200系列PLC：适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比4。S7-200系列出色表现在以下几个方面： 极高的可靠性 ，极丰富的指令集 ，易于掌握 ，丰富的内置集成功能 ，实时特性 ，强劲的通讯能力 ，丰富的扩展模块 。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU。 CPU单元设计集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 221，222具有180mA输出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分别输出280，400mA。可用作负载电源。 实时时钟 ：例如为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。 EEPROM存储器模块（选件） ：可作为修改与拷贝程序的快速工具（无需编程器），并可进行辅助软件归档工作。 电池模块：用于长时间数据后备。用户数据（如标志位状态，数据块，定时器，计数器）可通过内部的超级电容存贮大约5天。选用电池模块能延长存贮时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。 编程：CPU 221/222/224/224XP/226。STEP7-Micro/WIN32 V3.1编程软件可以对所有的CPU 221/222/224/224XP/226功能进行编程。同时也可以使用STEP 7-Micro/WIN16 V2.1软件包，但是它只支持对S7-21x同样具有的功能进行编程。 STEP 7-Micro/DOS不能对CPU 221/222/224/224XP/226编程。如果使用PG/PC的串口编程，则需要使用PC/PPI电缆。 如果使用STEP 7-Micro/WIN32 V3.1编程软件，则也可以通过SIMATIC CP 5511或CP 5611编程。在这种情况下，通讯速率可高达187.5kbit/s。可以利用PC/PPI 电缆和自由口通讯功能把 S7-200 CPU 连接到许多和RS-232标准兼容的设备。 有两种不同型号的 PC/PPI 电缆： 带有RS-232口的隔离型 PC/PPI 电缆，用5个DIP开关设置波特率和其它配置项 （见下图3.1所示）。图3.1带有RS-232口的隔离型 PC/PPI 电缆带有RS-232口的非隔离型 PC/PPI 电缆，用4个DIP开关设置波特率。3.3 西门子WinCC组态软件监控组态软件不仅有监控和数据采集(SCADA)功能，而且有组态、开发和开放功能。监控组态软件是伴随着计算机技术、DCS和PLC等工业控制技术的突飞猛进而发展起来的。随着个人计算机(PC)的普及和开放系统的推广，基于PC的监控组态软件在工业控制领域不断发展壮大。监控组态软件广泛运用于工业、农业、楼宇和办公等领域的自动化系统。伴随计算机硬件和软件 技术的发展，自动化产品呈现出小型化、网络化、PC化、开放式和低成本的发展趋势，并逐渐形成了各种标准的硬件、软件和网络结构系统。监控组态软件已经成为其中的桥梁和纽带，是自动化系统集成中不可缺少的关键组成部分。 西门子公司的WinCC是Windows Control Center(视窗控制中心)的简称。 它集成了SCADA、组态、脚本(Script)语言和OPC等先进技术，为用户提供了Windows操作系统(W1ndows 2000或XP)环境下使用各种通用软件的功能。WinCC继承了西门子公司的全集成自动化(TIA)产品的技术先进和无缝集成的特点。 WinCC因其具有独特的设计思想而具有广阔的应用前景。借助于模块化的设计，能以灵活的方式对其加以扩展。它不仅能用于单用户系统，而且能构成多用户系统，甚至包括多个服务器和客户机在内的分布式系统。WinCC集生产过程和自动化于一体，实现了相互间的集成5。纵观WinCC系统的特点，我们可以看到两个明显的特征。一、WinCC不是孤立的软件系统，它时刻与以下系统集成在一起：1、与自动化系统的无缝集成。西门子公司的PLC产品，经历了从早期致力于提高运行速度，到增强系统通信和联网能力，再到融合了运动控制技术等诸多技术的T系列产品以及故障安全型的F系统的发展阶段。在这样的背景下，WinCC与相应的硬件系统紧密结合，通过统一的组态和编程、统一的数据管理及统一的通讯，极大地降低了用户软硬件组态的工程量，实现了整个产品范围内的高度集成。2、与自动化网络系统的集成。从现场总线PROFIBUS到工业以太网，再到PROFINET技术和基于组件的自动化技术CBA(Component-Based Automation)，以及无线通讯解决方案，由于WinCC内置了基于S5/S7协议的通讯系统，并提供了大量面向这些系统和技术的组件，从而为WinCC和这些系统的最优化通讯和良好的互操作性提供了保证。至于在WinCC平台上实现基于PROFIBUS的诊断功能，以及基于以太网的网络管理功能等，更是锦上添花之笔。3、与制造执行系统MES(Manufacturing Execution Systems)的集成。MES系统作为连接企业生产系统和管理系统的桥梁，包含了生产订单管理、原材料管理、生产运营记录、设备管理、工厂信息管理、生产规范管理系统和实验室信息管理等系统，代表着现代化智能工厂发展的最新潮流。来自西门子公司的MES系统SIMATIC IT正是代表这一潮流的优秀系统。通过适当的适配系统，WinCC可以轻松地集成在该系统下。换言之，实施了基于WinCC的HMI/SCADA系统，就为实施MES系统打下了坚实的基础。4、与相应的软硬件系统一起，实现系统级的诊断功能。诊断功能包括产品和系统的层次，贯穿于工程实施阶段、调试阶段和运行阶段。配合适当的软硬件系统，如Pr。Ag-ent等，WinCC可以方便地实现基于不同通讯协议、从软件到硬件、从自动化站到操作站乃至整个SCADA网络的诊断。二、坚持开放性和先进性高于一切的理念，开放性和标准化是软件系统的生命线：1、整个系统通过完整和丰富的编程系统实现了双向的开放性。借助C脚本，WinCC几乎可以通过Win32 API无限制地访问到Windows操作系统及该平台上各种应用的功能，这正是现代SCADA系统的魅力所在；而VB脚本则从易用性和开发的快速性上相得益彰。反过来，通过ODK，WinCC的整个组态和运行系统又完全呈现给任何用户自行开发的系统，为希望以WinCC作为平台软件进行工厂管理级软件和信息系统开发的用户提供了绝佳的平台。2、数据库系统全面开放。数据库是SCADA系统的灵魂。从最基本的单用户系统开始，WinCC就内置了高效的数据库系统。它既可与操作站部署在同一台PC上，又可以紧耦合(中央归档服务器)或松耦合(长期归档服务器)的方式独立于操作站配置。通过ADO，OI。EDB，SQL等，WinCC的数据库系统完全开放，这就为构成灵活而高效的IT和商务系统做好了充分的准备。3、广泛采用最新的开放性软件技术和标准，面向多种操作系统平台。WinCC是第一个完全基于32位内核的HMI/SCADA软件，因而，各种开放和最新的软件技术就成为WinCC的代名词。西门子公司作为OPC规范的五个发起公司之一，在各类产品中广泛支持OPC，WinCC更是囊括了OPCDA，OPCHDA，OPCASLE和OPCXML等多种规范。与此同时，WinCC支持包括Windows C正在内的多种Windows平台，能满足用户从移动式设备(如PDA)到远程客户机等各种应用需求。3.4 电子秤自动配料系统PLC设计3.4.1 自动配料系统自动控制说明本自动配料动力控制部分主要实现的功能主要有以下几点：一、 可实现手动、自动控制，现场开、停车控制，现场手动切换控制。控制系统提供手动和自动控制两种模式。在手动模式下可以对任意单台电机起停控制，各种配料可手动调节;自动模式下可以按照生产工艺要求实现自动顺序(跟随延时)起动、停止，各种配料可以自动闭环控制6。二、 实现联锁控制系统配料过程的逻辑控制主要是动力联锁部分的控制，每套给料机、皮带秤都处于同一条物流线上，它们之间存在着联锁关系，在动力控制设计中，不仅通过PLC内部的软件实现了联锁，而且在电气线路上，也增加了电气信号的联锁，增加了双倍的可靠性。主要联锁关系是在任何工作模式下，必须先启动下位主皮带，再开启配料皮带秤，才能启动给料电机。同时电机的启动还受时间延时控制。时间参数可按生产工艺要求调整。三、 故障保护3.4.2 自动配料系统的PLC设计PLC要实现的功能主要有各物料下料量的采集、各喂料装置的启停、各物料下料量的控制、各物料下料量的累计。各种物料的采集只需在PLC模块中对各物理量进行组态，按照硬件定义各量的通道，根据各量的实际情况定义信号高低位、电流高低位参数即可。（1）I/O地址根据本设计的要求，先给出I/O点分配表，然后画出程序流程图以及顺序功能图。如下所示：表3.1 I/O表标签名PLC地址I/O类型说明11YBI2.0DI1线1皮带秤仪表信号12YBI2.1DI1线2皮带秤仪表信号13YBI2.2DI1线3皮带秤仪表信号14YBI2.3DI1线4皮带秤仪表信号15YBI2.4DI1线5皮带秤仪表信号16YBI2.5DI1线6皮带秤仪表信号17YBI2.6DI1线7皮带秤仪表信号备用I2.7DI备用（1线18机旁盘集中位总点）21YBI3.0DI2线1皮带秤仪表信号22YBI3.1DI2线2皮带秤仪表信号23YBI3.2DI2线3皮带秤仪表信号24YBI3.3DI2线4皮带秤仪表信号25YBI3.4DI2线5皮带秤仪表信号26YBI3.5DI2线6皮带秤仪表信号27YBI3.6DI2线7皮带秤仪表信号备用I3.7DI备用（2线18机旁盘集中位总点）11GZI4.0DI1线1皮带秤电机故障信号12GZI4.1DI1线2皮带秤电机故障信号13GZI4.2DI1线3皮带秤电机故障信号14GZI4.3DI1线4皮带秤电机故障信号15GZI4.4DI1线5皮带秤电机故障信号16GZI4.5DI1线6皮带秤电机故障信号17GZI4.6DI1线7皮带秤电机故障信号18GZI4.7DI1线主皮带电机故障信号21GZI5.0DI2线1皮带秤电机故障信号22GZI5.1DI2线2皮带秤电机故障信号23GZI5.2DI2线3皮带秤电机故障信号24GZI5.3DI2线4皮带秤电机故障信号25GZI5.4DI2线5皮带秤电机故障信号26GZI5.5DI2线6皮带秤电机故障信号27GZI5.6DI2线7皮带秤电机故障信号28GZI5.7DI2线主皮带电机故障信号1160I6.0DI1线1皮带秤电机转换开关集中位1260I6.1DI1线2皮带秤电机转换开关集中位1360I6.2DI1线3皮带秤电机转换开关集中位1460I6.3DI1线4皮带秤电机转换开关集中位1560I6.4DI1线5皮带秤电机转换开关集中位1660I6.5DI1线6皮带秤电机转换开关集中位1760I6.6DI1线7皮带秤电机转换开关集中位1860I6.7DI1线主皮带电机转换开关集中位2160I7.0DI2线1皮带秤电机转换开关集中位2260I7.1DI2线2皮带秤电机转换开关集中位2360I7.2DI2线3皮带秤电机转换开关集中位2460I7.3DI2线4皮带秤电机转换开关集中位2560I7.4DI2线5皮带秤电机转换开关集中位2660I7.5DI2线6皮带秤电机转换开关集中位2760I7.6DI2线7皮带秤电机转换开关集中位2860I7.7DI2线主皮带电机转换开关集中位1TPYI0.4DI1主皮带头部偏移1WPYI0.5DI1主皮带尾部偏移2TPYI0.6DI2主皮带头部偏移2WPYI0.7DI2主皮带尾部偏移1110I1.0DI1线按钮急停1111I1.1DI1线拉绳急停2110I1.2DI2线按钮急停2111I1.3DI2线拉绳急停1JBGI1.4DI1线搅拌罐到位2JBGI1.5DI2线搅拌罐到位备用Q0.0DO备用备用Q0.1DO备用备用Q0.2DO备用备用Q0.3DO备用1TJPQ0.4DO1主皮带头部纠偏1WJPQ0.5DO1主皮带尾部纠偏2TJPQ0.6DO2主皮带头部纠偏2WJPQ0.7DO2主皮带尾部纠偏备用Q1.0DO备用备用Q1.1DO备用1108Q2.0DO1线1皮带秤电机启动信号输出1208Q2.1DO1线2皮带秤电机启动信号输出1308Q2.2DO1线3皮带秤电机启动信号输出1408Q2.3DO1线4皮带秤电机启动信号输出1508Q2.4DO1线5皮带秤电机启动信号输出1608Q2.5DO1线6皮带秤电机启动信号输出1708Q2.6DO1线7皮带秤电机启动信号输出1808Q2.7DO1线主皮带电机启动信号输出2108Q3.0DO2线1皮带秤电机启动信号输出2208Q3.1DO2线2皮带秤电机启动信号输出2308Q3.2DO2线3皮带秤电机启动信号输出2408Q3.3DO2线4皮带秤电机启动信号输出2508Q3.4DO2线5皮带秤电机启动信号输出2608Q3.5DO2线6皮带秤电机启动信号输出2708Q3.6DO2线7皮带秤电机启动信号输出2808Q3.7DO2线主皮带电机启动信号输出M0.01生产线准备好M0.11线机旁箱转换开关都在集中位M0.21线画面自动操作准备好灯M0.32生产线准备好M0.42线机旁箱转换开关都在集中位M0.52线画面自动操作准备好灯M0.6画面选择1线运行M0.7画面选择2线运行M3.11线画面自动启动按钮M3.21线画面自动停止按钮M3.31#线罐数画面复位M6.12线画面自动启动按钮M6.22线画面自动停止按钮m6.32#线罐数画面复位M8.11线秤重暂停画面按钮M8.22线秤重暂停画面按钮M10.1画面选择1线运行M10.2画面选择2线运行（2） 主程序流程图 图3.2 组程序流程图3.5 基于WinCC电子秤自动配料系统设计基于电子秤仪表和Windows软件平台的控制系统是一种常见的组态形式。系统中的电子秤仪表为下位机，工控机作为上位机。用户可以通过工控机操作界面上直接设置参数，工控机可以根据配比自动计算出给料罐电子秤的目标量。该配料软件作为模块式，包括现场监控、系统组态、报警管理和设置等。此HMI人机对话界面是基于Windows视窗操作系统并应用Wincc软件编制。3.5.1自动配料系统1#监控画面操作说明图3.2 系统1#监控画面下面，就具体体介绍一下自动配料系统1#监控画面。1、首先启动主程序，转换开关都在PLC位。运行时没有急停，各电机没有故障， 5P搅拌罐数没到设定数，画面“停止按钮”没被按下。工艺要求的各批次的秤重设定数和搅拌罐设定数都要在画面设定妥当。按下画面启动按钮，主皮带电机启动。延时10S后调用1P子程序。当1P搅拌罐计数器计算罐数到了设定罐数后，1P子程序结束同时主程序调用2P次子程序。当2P搅拌罐计数器计算罐数到了设定罐数后，2P子程序结束同时主程序调用3P子程序。以此类推到5P搅拌罐计数器计算罐数到了设定罐数后，5P子程序结束。同时主电机延时5S后停止。在这个自动运行任务里各批次的搅拌罐数将被保留，在下次自动任务开始之前要按画面的“计数复位”按钮清除上次保留的数据。在自动程序运行期间可以按画面“停止按钮”来停止这个自动程序。如果运行条件具备，如果计数没被复位那么再次点击画面的“启动”按钮时自动程序还将继续运行。但是按下画面“停止”按钮后主电机要延时5S后停止，其他运行部件也要在下一个扫描周期停止。所以该停止动作不应该用于有急停要求的情况下使用。在自动程序运行时如果出现急停或电机故障，所有的电机将停止运行。只有恢复急停或修复故障后可以再次点击画面的“启动”按钮，自动程序将继续运行。在自动程序运行时可以用鼠标左键点击画面的“暂停”按钮用来停止所有秤的皮带但主皮带不停。再次用鼠标右键点击画面的“暂停”按钮，自动程序继续运行。2、 1P子程序：当主程序调用该程序，没有急停，1P批次搅拌罐数没到设定数。搅拌罐到位。延时启动，1、2皮带秤电机（延时可在程序中修改）。这时来自于对应秤的重量数开始被采集并计数。当皮带秤电机的秤重数到了设定值后电机停止。当1、2皮带秤电机都停止后，等待搅拌罐被吊走，如果被吊走这时1P搅拌罐计数器计数（第1次），1、2秤重读取的数被复位。当搅拌罐回到原位时又重复了延时启动1、2皮带秤电机，直到1、2秤重数到了设定值，搅拌罐第2次被吊走，1、2秤重读取数被复位。当搅拌罐回到原位时又重复了延时启动1、2皮带秤电机，直到搅拌罐第最后一次被吊走并且等于了设定搅拌罐数，并且因为到了设定搅拌罐数而终止了这个子程序。计算的搅拌罐数将被保留，直到人为的在画面按下“罐数复位”按钮来复位。其他批次的供料方式和工作原理与上述原理相同，只是对应的皮带秤和电机不同。3、在自动运行过程中只要有急停按钮或者拉绳急停其中的一个发信号，该自动程序将被终止，但是各批次的搅拌罐数将在画面记录以便再次启动或修改设定。4、如果皮带偏移被检测到那么画面将报警并且有Q点输出，但没有连接纠偏设备。5、在画面对秤重数的设定和显示单位是Kg。设定倍速是仪表的Kg/脉冲数。例如设定1200Kg ，秤重仪表是每10Kg为一个计量单位（发一个脉冲）。那么在画面上设定值输入1200，设定倍数值输入10，显示值是当前的Kg数。 此程序编制和WINCC组态均是开放式设计。3.5.2自动配料系统2#监控画面操作说明图3.4 系统2#监控画面由于二号操作线的控制和一号操作线相同，这里就不再进行阐述。3.6 本章小结 本章主要讲述了电子称自动配料系统及组态软件，西门子S7-200PLC技术，西门子WinCC组态软件，电子称自动配料系统PLC设计和基于WinCC电子称自动配料系统的设计。具体研究西门子S7-200和西门子WinCC组态软件，给出了主程序流程图和系统的监控画面。结 论电子皮带秤配料系统是一种集输送、计量、配料于一体的在线测量动态自动衡器。该系统由一台或多台配料电子皮带秤组成，不仅能够显示瞬时流量和累计量，还可以根据输送带的瞬时流量与设定值的偏差去调整给料量的大小使瞬时流量更加接近设定值，构成一个环控制系统，达到恒定瞬时流量的目的。随着工业生产的迅速发展，电子皮带秤配料系统的需求量日益增大，被广一泛应用于冶金、建材、电力、化工、食品等行业的工艺控制。同时，随着电子计算机技术和自动控制技术的飞速发展，该系统所应用的技术更加先进，领域更加广泛，可以采取的方案更加灵活多样，而且，由于系统往往耗资巨大，用户的实际条件也各不相同。因此，慎重，全面地选择一套合理、完善、经济的方案就显得尤其重要。本电子秤自动配料系统是基于国内某研磨材料有限责任公司电子秤自动配料系统的要求而设计的。本配料系统已在该公司内投入实际运行，控制效果良好，使企业取得了良好的经济效益。通过本次设计