生产线配料毕业论文.doc

2010届毕业论文目 录摘 要1引 言2第一章 可编程控制配料系统方案设计31.1 方案比较31.2 系统组成41.4 配料系统的功能5第二章 硬件设计72.1 PCS7过程控制系统72.2 硬件结构及网络层次82.3 阀门选型与仪表参数设定102.3.1 阀门的选择102.3.2 仪表参数设定122.4 硬件资源分配及图表12第三章 软件设计183.1 混合计量流程图的设计183.3 程序设计19第四章 监控界面设计214.1 实时监控界面主窗口214.2 故障报警界面224.3 配方操作界面234.4 工艺参数设置界面244.4.1 主搅拌罐参数操作界面244.4.2 速度参数操作界面254.4.3 称量参数操作界面26第五章 配料系统的调试27全文总结28心得体会29参考文献30附录A31附录B35CCA板生产线配料设计计控0701班 * 指导教师 *摘要：为解决传统工业中人工配料的繁琐，出错率高，生产数据无记录等一系列问题，本设计将提出一种配料系统的设计。基于CCA纤维水泥板生产行业中的配料环节，本设计中的系统以上位机为主站，以PLC、变频器、称重仪表为从站，使用工业以太网进行主从通信，使用Profibus实现从站与各个检测、执行元件间的通信，为实现生产过程的动态监视，上位机采用Winccflexible，来实现监控，在彩色屏幕上显示出动态生产和数据。本设计充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。关键词: 配料系统设备选型 可编程控制器 组态软件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 propose 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 Station 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 to 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: batching system configuration software programmable controller equipment selection引 言在带有自动化配料系统的工业生产中，配料工序是工业生产过程中非常重要的环节，在纤维水泥板制造过程中的纤维水泥浆由木纤维、砂浆、水泥、添加剂、水等五种物料按一定比例进行配制的，其配料精度直接影响着板的质量。因此，精确、高效的称量设备不仅能提高生产率，而且是生产优质板的保证。国内配料厂前期投入使用的微机配料系统大部分是国外引进的。随着我国电脑工业的发展，微机配料系统已逐步国产化，我国许多科研、生产单位都投入到开发生产的行列。配料系统普遍存在的问题是：配料精度低，机电控制部分的可靠性差，缺少数据库管理生产以及对生产过程的实时动态监视。配料精度低的主要原因是电子秤系统的动态性范围小，而可靠性差，主要是中间继电器和微机控制系统的可靠性低所致，本设计中的配料系统可减少人的重复操作，并且它还可以完成人无法完成的操作，从而大大地提高工业生产效率。结合建材行业中纤维水泥板的配料工艺控制要求与特点，这次设计采用了德国西门子公司S7-300系类可编程程序控制器来代替中间继电器和过程控制的微型机，设计开发了配料控制系统，并已成功地应用于实践。为了实现生产过程的动态监视，使用微机系统与PLC相连接，在彩色屏幕上显示出生产过程设备运行的状况和生产中的数据。经实际运行，该系统技术性能优良，运行稳定可靠，操作直观方便，对配料控制取得成功。本文以西门子S7-300系列PLC实现对配料生产线自动控制设计进行详细的阐述。第一章 可编程控制配料系统方案设计1.1 方案比较当前自动配料解决方案有三种：以单片机为主控制机的自动装置、以PLC为主控制器的自动配料装置、智能自动配料装置。各种方式优缺点如下：(1)以单片机为主控制机的自动装置在当代工业生产中，以单片机为控制机的自动装置层出不穷，广泛应用于工业控制中。单片机以其价格便宜、轻巧占据市场，其功能和开发工具也相对比较完善，其完成的系统后期维护困难。以单片机开发的智能控制设备，成本低，开发方便，功能灵活，有成熟的开发体系，完善的功能。但其抗干扰能力有限，无法胜任于较为恶劣的工业环境。可以与计算机通讯，但需要较复杂的编程。由于单片机技术的限制,系统难以制作更高级的统一控制画面。(2)以PLC为主控制器的自动配料装置PLC组成的控制系统，性能相对稳定，抗干扰能力强，符合工业级标准，适合于恶劣的工业环境。PLC本身输入输出点数可以灵活配置，并能自由选择添加输入输出。其逻辑控制功能强，可长期运行于工业现场，其自身保护能力较高。并可以与上位机建立通讯连接，完成两者的数据交换；也可以通过串口上网模块通过网络交换数据。其完善的功能，灵活的配置，简单的编程，可靠的工作，使其广泛用于工业现场。由于技术的成熟，容易制作上一层的监控页面。(3)专用自动配料装置专业自动配料装置简单易用，适合于小型控制中，能够完成简单的控制要求，其精确度较高。但专用仪表价格较贵，不利于系统的扩展。对成型系统扩展、维护相当困难。在工业控制中，难以用于生产数据频繁变动和复杂逻辑算法的控制。工业中常用于作为现场智能IO直接控制现场设备，并通过数据线将简单的数据传递到上层大型智能控制设备。通过上面三种常用工业控制方案中，可以得到以单片机为主控制机的自动装置和智能自动配料装置，难以满足本设计的要求，所以选用以PLC为主控制器的自动配料系统方案。1.2 系统组成该配料系统主要采用PLC技术、变频调速控制技术、上位机，使整个自动化配料系统达到配料精确的要求。S7-300PLC为中心，上位机与PLC之间采用以太网联接，PLC与高精度称重模块间使用WAGO模块实现数据通讯，取I/O 8WORD数据方式。高精度称重模块再将此数字重量信号传到PLC和上位机，进行控制、记录和显示。上位机软件采用Winccflexible，来实现监控，配方数据的输入、修改、管理，报表数据的管理，该软件与PLC通过以太网连接，通过SIMATIC NET软件实现数据交换。以变频调速器为主要执行器件，电磁流量计、称重传感器、压力传感器、导波式雷达液位计等设备作为检测元件。该配料系统充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。1.3 配料系统的控制网络结构框图本配料系统分为两层关系，第一层为工业以太网络，上位机对下位机进行统一管理，对配方、设备运行参数、产量报表的储存，打印和统计，传送称量配方给下位机，启动称量操作，用WINCC在线监视下位机的各运行状态，下位机对配料系统进行现场控制；第二层为PROFIBUS-DP网络，PLC对高精度称重仪表进行现场控制，从高精度称重仪表取得现场高精度秤的称量值，进行PROFIBUS-DP工业以太网执行元件PLC检测元件高精度称重模块工程师站上位机PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP自动称量操作，并向高精度称重仪表发出各种控制指令。主体框图见图 1.1。图 1.1配料系统网络结构框图1.4 配料系统的功能(1)上位机监控配料系统通过上位机，实现人机交互、通讯、显示、储存及打印等功能，并具有数据、图像显示，状态监控、数据输入、信息储存等功能。系统可实现实时过程数据监视、模拟显示工艺流程、实时数据记录查阅、系统操作员权限设定、设置运行过程事件报警及手动与自动控制切换。配料系统中现场监控仪表实时显示流量、载荷、累计值等。压力、重量、液位指示通过现场显示仪表远传上位机显示。变频器调节配备自动切换开关，与计算机通讯。(2)自动称料自动称料控制单元主要为一个称料模块，PLC作为辅助控制系统计算机人机界面显示配比参数及监控数据实时记录。在自动控制方式下，单击工艺画面自动配料“启动”按钮，称重控制仪表就按设置好的配方打开称料阀。如果系统检测到某配料罐配料阀未关，会发生报警并进入暂停状态。称重模块根据称料快慢设有提前量，当控制仪表检测到秤称料重量达到设定值时，会前去提前量控制仪表则关闭进料阀。提前量可认为修正或自动修正，使控制仪表控制配料秤每次配料精度达到设定的目标值。(3)自动配料自动配料是将已称好的原料按一定的顺序输送到搅拌罐中，同时开启搅拌。这一控制由通过PLC来实现。自动配料有固定顺序和可编程序两种控制方式。在固定顺序方式下，各种原料的放料量可根据配方在人机界面上人为设定。(4)报警事件自动称料开始时，如果某个放料阀未关，或系统检测不到放料阀关闭信号，系统会发出报警声响，组态界面会有相应的报警报文，暂停称料仪表的称料过程，并使故障指示灯闪烁。(5)切换报警自动放料开始时，系统首先检查每种原料切换是否到位，如果切换不到位，报警系统开始报警，自动放料不能进行。通过检查，认为可以放料，按复位按钮后，再按“放料”按钮才开始放料。(6)配料溢出报警如果配料罐中已配原料浆未放出，仍往该配料罐中放料，产生报警信号，自动放料就不能启动。待检查确认可以放料按复位按钮，再按“放料”按钮才开始放料。(7)急停称料过程中，由于紧急情况需要停止称料，按下“称料急停”各个秤的进料阀就全部关闭，停止称料。需要重新开始称料时，按“复位”按钮，再按“启动”按钮，则重新开始称料。自动放料时，按一下“放料急停”按钮，系统会关掉所有的放料阀，停止放料、搅拌和输送。第二章 硬件设计本设计采用 SIMATIC PCS7 系类产品进行监视和控制。PCS7 作为硬件基础及软件开发平台，进行配料系统设计，具有很好的可靠性、稳定性和先进性。2.1 PCS7过程控制系统控制系统采用西门子 PCS7 过程控制系统，PCS7 是一种模块化的基于现场总线的新一代过程控制系统，将传统的 FCS 和 PLC 控制系统的优点相结合，系统所有的硬件都基于统一的硬件平台，可以根据需要选用不同的功能组件进行系统组态。所有的软件也都全部集成在 SIMATIC 程序管理器下，有统一的软件平台。它采用了现代化的软件体系结构，对项目进行管理、处理、归档和建立文件。在项目管理上，以系统硬件和工艺过程两个不同的视角，同时进行管理。这两个视角在程序管理器中分别称为标准分级(Standard_Hierarchy)和工艺分级(Plant_Hierarchy)。其中，标准分级主要管理系统的硬件，如控制器、系统总线、I/O 系统等；工艺分级主要管理工艺过程，它将整个工厂按工艺过程的要求，分为各个子系统，然后将各子系统映射到控制器上。与传统 DCS系统相比，FCS 的组态直接面向工艺过程。在 SIMATIC 程序管理下，有多种组态工具可以使用，无论采用何种组态工具，生成的组态数据都自动存到一个统一的数据库中。这些组态工具是：STEP7(SIMATICS7系列 PLC 编程语言)、WinCC(SIMATIC视窗控制中心)等。系统采用大量新技术，在网络配置上采用标准工业以太网和PROFIBUS 网络，消除了 DCS 和 PLC 系统间的界限，真正实现了仪控和电控的一体化，充分体现了全集成自动化的特点，使系统应用范围变广，是一种面向所有过程控制应用场合的开放型过程控制系统。PCS7 有以下组成部分：1、SIMATICManager-核心应用程序，用于建立或访问 PCS7 项目应用程序。2、HWConfig-组态系统硬件结构。3、带有各种编辑器的 PCS7 OS-操作员站（OS）的组态。PCS7 具备了以下几个方面的特点：1、高度的可靠性和稳定性；2、高速度，大容量的控制器；3、客户服务器的结构；4、能灵活、可靠地嫁接于老系统；5、集中的、友好的人机界面；6、含有配方功能的批量处理包；7、开放的结构，可以同管理级进行通讯；8、同现场总线技术融为一体。PCS7 采用符合 IEC61131-3 国际标准的编程软件和现场设备库，提供连续控制、顺序控制及高级编程语言。现场设备库提供的常用的现场设备信息及功能块，可大大简化组态工作，缩短工程周期。PCS7 具有 ODBC，OLE 等标准接口，并且应用以太网、PROFIBUS 现场总线等开放网络，从而具有很强的开放性，可以很容易地连接上位机管理系统和其它厂商的控制系统。2.2 硬件结构及网络层次本系统主要由一个“工业以太网”和一个“网络”组成。其中工业以太网由双绞线环网实现，其上挂接操作员站 OS、工程师站 ES 以及 S7-300PLC 3个站；PROFIBUS 网络主站为 S7-300PLC，从站为远程 I/O WAGO 从站。远程WAGO 从站主要控制电机开关、砂浆、水、木纤维和添加剂及混合原料等的出口调节阀，并读入砂浆、水、木纤维和添加剂及混合原料出口的流量值。远程 I/O WAGO 从站主要负责压力传感器、液位传感器和称重传感器等数据的采集。系统结构如图 2.1 所示。图 2.1 系统结构图S7-300PLC 通过以太网与工程师站以及操作员站相连，PLC 的 CPU、IM360 模块、原料罐、砂浆灌、水计量、木浆罐及混合搅拌罐通过 PROFIBUS 网络连接。PROFIBUS 网络的连线能使系统的连线简单化，并且比传统的连线系统稳定性要高，可维护性更加的方便。根据上述设计原理，设计的系统网络结构如图 2.2所示。图2.2 网络结构图S7-300PLC 与上位机采用 PROFIBUS 通信方式。S7-300 系列 PLC 都集成有 DP 口，系统中各模块通过 CPU 的 DP 编程口与控制器相连组成网络，接收上位机的命令，实现数据采集和设备控制。CPU 和所有的 I/O 模块使用 UPS 电源供电，CPU 外加 EPROM 程序和数据存储卡，并使用后备电池用于程序和运行数据的保存。系统硬件配置主要部件名称和相关参数见表 2.1。表 2.1 系统硬件配置主要部件及参数表符号名称规格型号单位数量CPUCPU模块CPU315-2DP块1MMC储存器卡512KB，E2PROM块1CP 343以太网模块6GK7,343块1AI称重模块按照所采用软件的要求进行配置块2DI数字量输入模块SM321，32 点输入块1表 2.1 系统硬件配置主要部件及参数表 续表符号名称规格型号单位数量DO数字量输出模块SM322，32 点输出块1DI/DO数字量输入/输出模块SM323,16点输入,16点输出块1WAGO远程 I/O750-410,2点输入块18WAGO远程 I/O750-501,2点输出块19WAGO远程 I/O750-466，2 通道输入块4OS操作员站按照所采用软件的要求进行配置台1ES工程师站按照所采用软件的要求进行配置台1本控制系统模块的主要组成如下：1、PLC 的中央处理单元模块采用西门子 S7-300 系列的 315-2DP。S7-300 是中低端的 PLC 应用，适合中小型项目及 OEM。S7-300 是西门子系列中销售额最高的 PLC，已经成功地应用于范围广泛的自动化领域。CPU315-2DP 集成了 MPI 接口，可以很方便的在 PLC 站点、操作站 OS、操作员面板，建立较小规模的通讯。它还集成了 PROFIBUS-DP 接口，通过 DP 可以组建更大范围的分布式自动化结构。2、I/O 模块(1)、采用类型 32点输入，数字量输入，用于采集设备的状态信号和对开关量进行控制。(2)、采用类型 32点输出，数字量输出，用于采集设备的状态信号和对开关量进行控制。(3)、采用类型 通道*16点的数字量输入输出模块。2.3 阀门选型与仪表参数设定2.3.1 阀门的选择本设计采用德国LOHSE阀，型号CNAP/G，LOHSE阀门的优势具体如下：1、体壳全部用不锈钢，压力钢结构，全部防腐蚀耐酸，重量轻，便于维修，手轮支架还可作为其它开关装置或控制机构的机架。2、导轨采用特种塑料，耐磨，具有极好的抗摩擦性能，耐温，耐酸，便于更换。 3、阀板采用不锈钢，结构特殊，可防水震荡。4、孔的横截面=管道的直径，纤维无扭结的可能。5、不漏水，密封耐热，耐酸，密封容易更换，但很牢固的固紧在阀体上。 6、阀板密封采用新改革的填料系统。7、驱动元件采用证实良好的捞泽模块结构，凡我厂生产的各种阀均可互换，也可在阀进行工作时互换，减少液中固体积聚8、保护装置：不锈钢防护装置按德国造纸厂的安全规范，可适用于自动控制阀（根据需要可采用）本设计选型见表 2.2。表 2.2 阀门参数序号符号设备描述公称直径阀门流通能力阀门形式阀门特性DgmmKvCv1Y9.3.1.1添加剂罐喷气阀Dg4011.3513.31气开阀快开阀2Y9.3.1.4添加剂罐进料阀Dg4010.3112.13气开阀快开阀3Y7.3.1.1水泥罐喷气阀Dg509.3510.95气开阀快开阀4Y7.3.1.4水泥罐进料阀Dg508.519.96气开阀快开阀5Y4.27.1.4砂浆计量阀Dg508.479.91气开阀快开阀6Y4.27.1.6砂浆循环阀Dg507.318.79气开阀快开阀7Y3.9.1.4木浆计量阀Dg509.7810.78气开阀快开阀8Y3.9.1.6木浆循环阀Dg507.369.02气开阀快开阀9Y12.1.1.2液态冲洗阀Dg4012.3114.36气开阀快开阀10Y12.1.1.11号液态计量输出阀Dg4017.2620.14气开阀快开阀11Y12.1.2.12号液态计量输出阀Dg4018.0121.09气开阀快开阀12Y12.5.1.1固态计量输出阀Dg5017.2920.17气开阀快开阀13Y20.30.1.2供水阀Dg4020.9324.45气开阀快开阀14Y13.1.1.11号主搅拌罐供水阀Dg4020.6324.07气开阀快开阀15Y13.1.2.12号主搅拌罐供水阀Dg4020.5924.45气开阀快开阀16Y13.1.1.21号主搅拌罐卸料阀Dg7087.65102.28气开阀快开阀17Y13.1.2.22号主搅拌罐卸料阀Dg7082.9196.75气开阀快开阀18Y13.7.1.1主搅拌罐密封水阀Dg5067.7879.11气开阀快开阀19Y4.16.1.1砂浆罐1号喂料阀Dg5035.2141.1气开阀快开阀 表 2.2 阀门参数 续表序号符号设备描述公称直径阀门流通能力阀门形式阀门特性DgmmKvCv20Y4.16.2.1砂浆罐2号喂料阀Dg5034.5640.33气开阀快开阀21Y3.9.1.1.1木浆搅拌器密封水阀Dg5030.3335.39气开阀快开阀22Y3.9.1.1木浆罐输出阀Dg6552.3361.07气开阀快开阀2.3.2 仪表参数设定设计中选用压力传感器，通过数据转换来实现读取木浆，砂浆的液位值，选用称重传感器来获取主搅拌罐、固态罐、液态罐内物料的重量值，选用导波式雷达液位计来计水泥罐、添加剂罐的物料液位，选用电磁流量计来测取主搅拌罐的出料流量值。系统中各仪表的参数见表2.3。表2.3 仪表参数序号型号单位数据源数据点备注仪表下限仪表上限1PMC45bar压力传感器P1木纤维罐012PMC45bar压力传感器P21号砂浆罐013PMC45bar压力传感器P32号砂浆罐014PR6211/53D1t称重传感器A11号主搅拌罐055PR6211/53D1t称重传感器A22号主搅拌罐056PR6211/13D1t称重传感器A3固态罐017PR6211/33D1t称重传感器A4液态罐038FMP40m导波式雷达液位计L1水泥罐0359FMP40m导波式雷达液位计L2添加剂罐0351053WDm3/min电磁流量计F1主搅拌罐14547002.4 硬件资源分配及图表(1) 模拟量输入/输出资源分配配料系统模拟量输入/输出资源分配如表 2.4 所示。表 2.4 配料系统模拟量输入/输出表接口地址类型对应量内容备注PIW 200AI导波式雷达液位计L2添加剂罐液位显示上限为35mPIW 202AI压力传感器P4添加剂罐内部压力上限为1barPIW 204AI导波式雷达液位计L1水泥罐液位显示上限为35mPIW 206AI压力传感器P5水泥罐内部压力上限为1barPIW 248AI压力传感器P21号砂浆灌液位显示压力转换为液位，上限为1barPIW 250AI压力传感器P32号砂浆罐液位显示压力转换为液位，上限为1barPIW 252AI压力传感器P1木浆罐液位显示压力转换为液位，上限为1bar(2) 开关量输入/输出资源分配配料系统开关量输入/输出资源分配如表 2.5 所示表 2.5 配料系统开关量输入/输出表位号地址类型符号内容I 4.0输入MCC1-8F1_M124V 故障报警信号I 4.1输入MCC1-12A1混合计量急停按钮I 4.2输入MCC1-5F1220V电源故障I 4.3输入MCC1-8F1_M2称重模块220V电源故障I 4.4输入MCC1-8F1_M3dp10-13V输入电源故障I 4.5输入MCC1-8F1_M4dp10-13V输出电源故障I 5.0输入MCC1-9F1_M124V 电压控制故障I 5.1输入MCC1-9F1_M2砂浆24V控制电压故障I 5.2输入MCC1-9F1_M3dp12 24V输入电源故障I 5.3输入MCC1-9F1_M4dp12 24V输出电源故障I 5.4输入MCC1-10S11混合计量急停按钮I 5.5输入MCC1-7F1急停24V控制电压故障I 5.6输入MCC1-7F2变频器24V控制电压故障I 6.0输入M9.4.1.1_Q添加剂计量螺旋输送过载I 6.2输入M7.4.1.1_Q水泥计量螺旋输送过载I 6.4输入M12.5.2.1.1_Q液态计量卸料螺旋输送过载I 7.0输入M12.5.1.1_Q液态计量罐振动器过载I 7.1输入M12.5.1.5_Q液态计量罐过滤器过载I 7.4输入M3.9.1.1.1_Q木浆搅拌器过载表 2.5 配料系统开关量输入/输出表2续表位号地址类型符号内容I 7.5输入M3.17.3.1_Q木浆喂料泵过载I 7.6输入M9.3.1.1_Q添加剂过滤器过载I 8.0输入M7.3.1.1_Q水泥过滤器过载I 8.1输入M13.7.1.1_Q1号主搅拌泵喂料过载I 8.2输入M13.7.2.1_Q2号主搅拌泵喂料过载I 8.4输入M13.0.1.1_Q1号主搅拌罐泵搅拌器过载I 8.5输入M13.0.1.1_F161号主搅拌罐搅拌器制动电阻I 8.6输入M13.0.2.1_Q2号主搅拌罐搅拌器过载I 8.7输入M13.0.2.1_F162号主搅拌罐搅拌器制动电阻I 9.0输入MCC1-90S11砂浆急停按钮I 9.2输入M4.17.1.1_Q1号砂浆搅拌器过载I 9.3输入M4.17.1.1_D1号砂浆搅拌器三角运行（信号）I 9.4输入M4.17.2.1_Q2号砂浆搅拌器过载I 9.5输入M4.17.2.1_D2号砂浆搅拌器三角运行I 9.6输入M4.23.1.1_Q1砂浆泵过载I 9.7输入M4.23.2.1_Q2砂浆泵过载I 20.0输入DP10-1F2dp10 24V电源输出故障I 20.1输入NA9.3.1.3添加剂罐液面90%信号I 20.3输入B9.3.1.2添加剂罐喂料阀关闭I 20.4输入B9.3.1.3添加剂罐内部压力最大信号I 20.5输入S9.3.1.1添加剂罐进料管道连接信号I 21.1输入NA7.3.1.3水泥罐液面90%信号I 21.3输入B7.3.1.2水泥罐喂料阀关闭I 21.4输入B7.3.1.3水泥罐内部压力最大信号I 21.5输入S7.3.1.1水泥罐进料管道连接信号I 30.0输入DP11-1F2dp11 24V电源输出故障I 30.1输入B13.0.1.1混合计量空气压力激活I 30.2输入B12.1.1.1液态计量罐1号输出阀关闭I 30.3输入B12.1.2.1液态计量罐2号输出阀关闭I 30.4输入S12.5.1.1固态计量罐输出阀关闭I 30.6输入S13.1.1.11号主搅拌罐维修门打开表 2.5 配料系统开关量输入/输出表2续表位号地址类型符号内容I 30.7输入S13.1.2.12号主搅拌罐维修门打开I 31.0输入S13.1.1.21号主搅拌罐卸料输出阀关闭I 31.1输入S13.1.2.22号主搅拌罐卸料输出阀关闭I 40.0输入DP12-1F2dp12 24V电源输出故障I 40.1输入B4.16.1.1砂浆空气压力激活I 40.2输入S4.16.1.11号砂浆罐1号输出阀关闭I 40.3输入S4.16.2.12号砂浆罐2号输出阀关闭I 40.4输入S4.17.1.11号砂浆搅拌器循环控制I 40.5输入S4.17.2.12号砂浆搅拌器循环控制I 50.0输入DP13-1F2dp13 24V电源输出故障I 50.2输入S3.9.1.11号木浆罐输出阀关闭I 50.4输入B3.9.1.1.1木浆供应喂料泵密封水最小报警Q 4.0输出MCC1-8F1_ON24V电源故障Q 4.1输出MCC1-30H41故障指示灯1Q 4.2输出MCC1-30H42故障指示灯 2Q 4.3输出MCC1-30H43故障指示灯 3Q 4.4输出MCC1-30H44故障指示灯4Q 5.0输出M9.4.1.1添加剂计量螺旋输送Q 5.2输出M7.4.1.1水泥计量螺旋输送Q 5.4输出M12.5.2.1.1_FW固态罐计量卸料螺旋输送前进Q 5.5输出M12.5.2.1.1_BW固态罐计量卸料螺旋输送后退Q 6.0输出M12.5.1.1固态罐振动器Q 6.1输出M12.5.1.5固态罐过滤器Q 6.4输出M3.9.1.1.1木浆搅拌器Q 6.5输出M3.17.3.1木浆泵Q 6.6输出M13.7.1.11号主搅拌喂料泵Q 6.7输出M13.7.2.12号主搅拌喂料泵Q 7.0输出M9.3.1.1添加剂罐过滤器Q 7.2输出M7.3.1.1水泥罐过滤器Q 7.3输出M13.0.1.1_EN1号主搅拌罐搅拌器Q 7.4输出M13.0.2.1_EN2号主搅拌罐搅拌器表 2.5 配料系统开关量输入/输出表3续表位号地址类型符号内容Q 8.0输出M4.17.1.11号砂浆罐搅拌器Q 8.1输出M4.17.2.12号砂浆罐搅拌器Q 8.2输出M4.23.1.11号砂浆罐喂料泵Q 8.3输出M4.23.2.12号砂浆罐喂料泵Q 20.2输出Y9.3.1.1添加剂罐喷气阀Q 20.3输出Y9.3.1.4添加剂罐进料阀Q 20.6输出Y7.3.1.1水泥罐喷气阀Q 20.7输出Y7.3.1.4水泥罐进料阀Q 21.0输出Y4.27.1.4砂浆计量阀Q 21.1输出Y4.27.1.6砂浆循环阀Q 21.2输出Y3.9.1.4木浆计量阀Q 21.3输出Y3.9.1.6木浆循环阀Q 21.6输出Y12.1.1.2液态冲洗阀Q 30.0输出H13.0.1.1_HORN混合计量故障报警器Q 30.1输出H13.0.1.1_LIGHT混合计量故障报警灯Q 30.2输出Y12.1.1.11号液态计量输出阀Q 30.3输出Y12.1.2.12号液态计量输出阀Q 30.4输出Y12.5.1.1固态计量输出阀Q 30.5输出Y20.30.1.2供水阀Q 20.6输出Y7.3.1.1水泥罐喷气阀Q 20.7输出Y7.3.1.4水泥罐进料阀Q 21.0输出Y4.27.1.4砂浆计量阀Q 21.1输出Y4.27.1.6砂浆循环阀Q 21.2输出Y3.9.1.4木浆计量阀Q 21.3输出Y3.9.1.6木浆循环阀Q 21.6输出Y12.1.1.2液态冲洗阀Q 30.0输出H13.0.1.1_HORN混合计量故障报警器Q 30.1输出H13.0.1.1_LIGHT混合计量故障报警灯Q 30.2输出Y12.1.1.11号液态计量输出阀Q 30.3输出Y12.1.2.12号液态计量输出阀Q 30.4输出Y12.5.1.1固态计量输出阀表 2.5 配料系统开关量输入/输出表4续表位号地址类型符号内容Q 30.5输出Y20.30.1.2供水阀Q 30.6输出Y13.1.1.11号主搅拌罐供水阀Q 30.7输出Y13.1.2.12号主搅拌罐供水阀Q 31.0输出Y13.1.1.21号主搅拌罐卸料阀Q 31.1输出Y13.1.2.22号主搅拌罐卸料阀Q 31.2输出Y13.7.1.1主搅拌罐密封水阀Q 40.0输出H4.0.1.1_HORN砂浆故障报警器Q 40.1输出H4.0.1.1_LIGHT砂浆故障报警灯Q 40.2输出Y4.16.1.1砂浆罐1号喂料阀Q 40.3输出Y4.16.2.1砂浆罐2号喂料阀Q 50.0输出Y3.9.1.1.1木浆搅拌器密封水阀Q 50.1输出Y3.9.1.1木浆罐输出阀PLC的I/O接线图及WAGO模块地址分配图详见附录B第三章 软件设计3.1 混合计量流程图的设计供料结束搅拌前准备是否满足开机条件水泥木浆主搅拌罐高速搅拌180s是排除故障，不能排除报机修修复修复否水泥下料添加剂砂浆固态称量液态称量是否达到预期值是否添加剂下料木浆下料是否达到预期值是砂浆下料水计量否3.2 系统软件安装与设置本项目中，PCS7 V6.1 是基于 Windows XP 的过程控制系统，软件运行条件为 WindowsXP SP2（其安装详见 Windows XP 安装手册）。具体安装步骤如下：(1) 硬盘的分区和格式化。(2) 从 Windows XP CD 启动，进行 Windows XP SP2 的安装。(3) 上述安装成功后，必须安装设备驱动器。(4) 设置网络：分配一个 IP 地址，把它包括在工作组或域中。(5) 安装 Internet Explorer 6.0 SP1。(6) 安装 Hotfix Q828748（操作系统补丁）。(7) 在 Windows 控制面板中，卸载 IIS 和索引服务，安装Message Queuing Services。选择：StarControl PanelAdd/RemoveProgramsAdd/Remove Windows Components 进行所要求的设置。(8) 安装 MS SQL Server2000。(9) 装入 PCS7 V6.1 安装盘，运行 Setup.exe安装完成后将出现安装完毕要求你重启的对话框，你可以根据需要选择是否重启，推荐重启一次。这样 PCS7 V6.1 的安装就完成了。整个安装过程要持续 40 至 60 分钟。3.3 程序设计设计中为实现系统的整体功能，先编制各个分功能，各个功能及对应符号如下：固态顺序控制- FC1，液态顺序控制- FC2，1号主搅拌罐顺序控制-FC18，2号主搅拌罐顺序控制总体设备制动控制- FC19，总体设备制动控制- FC20，固态部分制动控制- FC21，液态部分制动控制- FC22，1号主搅拌罐部分制动控制- FC28，2号主搅拌罐部分制动控制- FC29，总体设备故障报警- FC30，固态部分故障报警- FC31，液态部分故障报警- FC32，1号主搅拌罐部分故障报警- FC38，2号主搅拌罐部分故障报警- FC39，总体设备数据控制- FC40，固态部分数据控制- FC41，液态部分数据控制- FC42，1号主搅拌罐部分数据控制-FC48，2号主搅拌罐部分数据控制- FC49，总体设备模拟量控制- FC50，固态部分模拟量控制- FC51，液态部分模拟量控制- FC52，1号主搅拌罐部分模拟量控制- FC58，2号主搅拌罐部分模拟量控制- FC59，总体设备控制功能- FC60，固态部分控制功能- FC61，液态部分控制功能- FC62，1号主搅拌罐部分控制功能- FC68，2号主搅拌罐部分控制功能- FC69，总体设备状态显示- FC70，固态部分状态显示- FC71，液态部分状态显示- FC72，1号主搅拌罐部分状态显示- FC78，2号主搅拌罐部分状态显示- FC79,数据交换- FC81，数据传输- FC88，发送接收- FC89，Profibus通信故障报警- FC116，配方计算- FC202等。在编有功能的梯形图、语句表的前提下，运用组织块。用FB1来计时，显示运行时间，FB9来实现数据交换及检测功能，FB12用于流量计的数据输写，FV97为发送数据块，FB102为产生脉冲的功能块，FB115为变频器的数据读写块，FB128为称重的数据读写块，FB129为形成报告块。在组织块中调用功能块及各项功能，以更方便，清晰的实现整体功能要求，达到系统顺利良好的运行的结果。OB1为主程序的组织块,OB35为循环中断，OB82为诊断中断组织块，OB86为机架故障组织块，OB100为启动组织块，OB122为访问错误组织块。系统的主程序语句表详见附录A。第四章 监控界面设计上位机采用Winccflexible，来实现监控，在彩色屏幕上设有消耗、区域、数据块、搅拌罐、称量、计量、报告、报警的按钮，经过按钮的切换，可以随时查阅到配料系统的运行状况。通过服务按钮可获取了解系统的帮助。同时，在监控界面加有操作的权限设置，可防止二者操作，减少实际运行中事故的发生。4.1 实时监控界面主窗口该窗口为监控界面的主窗口，在该窗口中手动调节：manual regulation 在计量中用按钮M表示自动调节：autoregulation在计量中用按钮A表示服务：serve在计量中用按钮S表示，向左、向右进料：用按钮表示电动机的转速模式：用S、F符号表示，若有报警：信息会以叹号开头以红字在窗口上部显示，具体窗口见图4.1。图4.1 配料系统实时监控界面4.2 故障报警界面根据在程序中设置的功能，在故障报警界面会有：总体设备故障报警，固态部分故障报警，液态部分故障报警，1号主搅拌罐部分故障报警，2号主搅拌罐部分故障报警，此外根据相应链接，还有各处阀门故障报警物料过载报警，物料溢出报警，放料顺序切换报警，具体窗口见图4.2。图4.2 配料系统故障报警界面4.3 配方操作界面在配方操作界面，可对添加剂、水泥、砂浆、纤维浆、水、搅拌时间及固体水泥量进行检查，通过实际值与希望值的比较，输入校正值，使配料比例达到正确值，在该界面也设有对操作的手动按钮和自动按钮，便于灵活操作，具体窗口见图4.3。图4.3配料监控系统配方操作界面4.4 工艺参数设置界面主要的工艺参数为：主搅拌罐参数、搅拌速度参数及物料的称量参数。4.4.1 主搅拌罐参数操作界面在主搅拌罐参数界面有对称量的限制设置、对称量的监视及出料监视，具体窗口见图4.4.1。图4.4.1 主搅拌罐参数操作界面4.4.2 速度参数操作界面对主搅拌罐的电动机快速、慢速速度进行设定。同时显示运行电机的实际速度及电流，实时监控运行电机的状态。具体窗口见图4.4.2。图4.4.2 速度参数操作界面4.4.3 称量参数操作界面在称量参数界面，对固体称量及液态称量的需要值进行设置，即在过程控制界面所设定的希望值。具体窗口见图4.4.3。图4.4.3 称量参数操作界面第五章 配料系统