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1、概述
以前一些自動(dòng)配料控制系統(tǒng)中多采用VC或VB來(lái)設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)工作過(guò)程復(fù)雜，且不易修改，系統(tǒng)界面簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)功能較少且不全面，遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求。近幾年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外一些組態(tài)軟件不斷地完善，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果較好，得到市場(chǎng)的認(rèn)可。當(dāng)前，隨著自動(dòng)化和人們生活水平的提高，環(huán)保問(wèn)題得到足夠的重視，政府也出臺(tái)了相應(yīng)的一些政策，在此情況下，冶金、煤炭等行業(yè)對(duì)自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)提出了更高的要求，須對(duì)原有的設(shè)備進(jìn)行改造。本文介紹我公司利用組態(tài)軟件為新鋼焦化廠開(kāi)發(fā)的一種自動(dòng)配料監(jiān)控系統(tǒng)。
2、系統(tǒng)的工藝流程及控制對(duì)象
2.1 系統(tǒng)工藝流程
自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)是將幾種原煤由料倉(cāng)經(jīng)圓盤(pán)給料機(jī)輸送給皮帶輸送機(jī)，當(dāng)物料流經(jīng)電子皮帶秤時(shí)，由電子皮帶秤進(jìn)行計(jì)量。整個(gè)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)等控制下按一定的比例進(jìn)行混合，然后進(jìn)行燒結(jié)，得到焦炭。系統(tǒng)工藝流程如圖1所示：

2.2 系統(tǒng)控制對(duì)象
自動(dòng)配煤控制監(jiān)控系統(tǒng)主要由操作站（計(jì)算機(jī)監(jiān)控單元）和控制站組成。
2.2.1 操作站
操作站實(shí)際上是一臺(tái)工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，基本配置為機(jī)箱IPC-610，PⅢ650，128M內(nèi)存，40X光驅(qū)，1.44M軟驅(qū)，17”顯示器，CPU接口卡PCA-6179L，多端口通訊板 PCL-746+，打印機(jī)等。
操作站主要用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工況進(jìn)行集中監(jiān)視、數(shù)據(jù)記錄、參數(shù)設(shè)置、定時(shí)存盤(pán)、報(bào)表打印及報(bào)警提示記錄等，將切換開(kāi)關(guān)置于操作站，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行啟停操作；同時(shí)操作站與調(diào)度室進(jìn)行通訊，將現(xiàn)場(chǎng)情況傳送到調(diào)度室，調(diào)度人員能在上位機(jī)上直觀地觀察到生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備的運(yùn)行狀況、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等，并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理存儲(chǔ)、打印等。這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、處理，可以直接地了解整個(gè)生產(chǎn)情況，避免以前數(shù)據(jù)弄虛作假的現(xiàn)象及管理人員為取得數(shù)據(jù)去現(xiàn)場(chǎng)取正而帶來(lái)不必要的工作量，從而充分地提高該焦化廠生產(chǎn)效率、發(fā)揮人力、物力和實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化控制。
2.2.2 控制站
控制站主要由可編程控制器、智能調(diào)節(jié)器、變頻器及電腦積算器等組成。該系統(tǒng)有46個(gè)監(jiān)視參數(shù)和20個(gè)報(bào)警信號(hào)，組態(tài)王基本I/O變量156個(gè)，為此選用組態(tài)王256點(diǎn)，其硬件配置如下：
（1）PLC：選用OMRON公司生產(chǎn)的CQM1H型，電源單元型號(hào)為CQM1-PA203、CPU單元型號(hào)為CQM1H-CPU21、輸入單元型號(hào)為CQM1-ID212、輸出單元型號(hào)為CQM1-QC212及CPT編程軟件等。
（2）智能調(diào)節(jié)器：選用宇電公司生產(chǎn)的AI-808型，該型號(hào)調(diào)節(jié)器具有*的AI人工智能調(diào)節(jié)算法,無(wú)超調(diào),自整定AT功能和自動(dòng)/手動(dòng)雙向無(wú)擾動(dòng)切換及用戶參數(shù)編程等功能。
（3）變頻器：選用富士公司生產(chǎn)的FRN11G11S-4CX，用于調(diào)節(jié)圓盤(pán)給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，現(xiàn)場(chǎng)控制效果很好，節(jié)約大量的能源（工作電壓約70%左右），減少對(duì)環(huán)境的污染。
（4）電腦積算器：為電子皮帶秤選配的電腦積算器，型號(hào)為EMC1495，能同時(shí)顯示累計(jì)量、瞬時(shí)流量等，具有通訊和打印功能，可同時(shí)發(fā)送2路4～20mA模擬電流信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。

3、組態(tài)王基本I/O點(diǎn)參數(shù)類型
該系統(tǒng)中，組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)所要采集的數(shù)據(jù)主要有四類，分別為：采集電腦積算器的速度、瞬時(shí)流量及累計(jì)重量；智能調(diào)節(jié)器的上下限值、P、t、M等參數(shù)；PLC的開(kāi)關(guān)量參數(shù)及中控室上位機(jī)有關(guān)參數(shù)等。
4、組態(tài)軟件設(shè)計(jì)
4.1 組態(tài)軟件特點(diǎn)
“組態(tài)王”是在流行的PC機(jī)上建立工業(yè)控制對(duì)象人機(jī)接口的一種智能軟件包，它以Windows 98/Windows NT4.0中文操作系統(tǒng)作為其操作平臺(tái)，充分利用Windows功能，圖形界面較好，可以很方便地構(gòu)造自己的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在任何需要的情況下可將現(xiàn)場(chǎng)的信息實(shí)時(shí)地傳送到控制室，便于對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。它能與電腦積算儀和AI智能調(diào)節(jié)器進(jìn)行通訊：讀取數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)；并與PLC進(jìn)行通訊：讀取I/O狀態(tài)，發(fā)送I/O指令；具有報(bào)警、故障查詢及打印功能；組態(tài)畫(huà)面真實(shí)反映實(shí)時(shí)狀態(tài)；工程設(shè)定及配方輸入多樣，適應(yīng)工況能力較強(qiáng)；軟件設(shè)有不同的訪問(wèn)權(quán)限，可讓不同權(quán)限的人操作不同的內(nèi)容。具有以下特點(diǎn)：
（1）真正的32位系統(tǒng)，運(yùn)行于Windows 98/Windows NT4.0；
（2）多任務(wù)、多線程，確保實(shí)時(shí)性，不丟失數(shù)據(jù)；
（3）硬件驅(qū)動(dòng)程序采用COM技術(shù)，速度較快；
（4）驅(qū)動(dòng)程序配置向?qū)В褂煤?jiǎn)單、方便；
（5）分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，支持各種SQL數(shù)據(jù)操作；
（6）采用Windows界面風(fēng)格；
（7）支持PCI總線和DDE技術(shù)
4.2 界面部分設(shè)計(jì)
運(yùn)行系統(tǒng)主畫(huà)面如圖3所示：

在圖3的界面中可進(jìn)行如下操作：
（1）配置用戶及其權(quán)限
系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，用戶應(yīng)*行登錄，在自己的權(quán)限范圍內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的操作，否則監(jiān)控界面將鎖定在系統(tǒng)工況狀態(tài)（如圖3）。圖中主菜單上方圓形開(kāi)關(guān)即為[用戶登錄及退出開(kāi)關(guān)]，開(kāi)關(guān)下方顯示“用戶名稱”及“訪問(wèn)權(quán)限”。用戶退出區(qū)別于系統(tǒng)退出，用戶退出后系統(tǒng)仍按原設(shè)定運(yùn)行，而系統(tǒng)退出后，整個(gè)監(jiān)控程序結(jié)束。用戶訪問(wèn)權(quán)限不同，能進(jìn)行的相應(yīng)操作也不同。訪問(wèn)權(quán)限達(dá)到900的用戶可通過(guò)點(diǎn)擊位于登錄開(kāi)關(guān)右方的[配置用戶及其權(quán)限]按鈕配置用戶及其訪問(wèn)權(quán)限并能修改登錄口令。
（2）利用鼠標(biāo)可進(jìn)行畫(huà)面切換，點(diǎn)擊“系統(tǒng)工況”出現(xiàn)如圖3所示的畫(huà)面，從圖中可以很清楚地觀察系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)、當(dāng)前運(yùn)行趨勢(shì)曲線、報(bào)警狀態(tài)及皮帶運(yùn)行速度、流量和累計(jì)量等數(shù)據(jù)。
（3）利用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“趨勢(shì)曲線”按鈕，可查看系統(tǒng)歷史趨勢(shì)曲線，了解前一段時(shí)間內(nèi)物料運(yùn)行的情況。
（4）利用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“工程參數(shù)”按鈕，可將畫(huà)面切換到工程參數(shù)畫(huà)面，根據(jù)生產(chǎn)情況進(jìn)行PID參數(shù)設(shè)定及生產(chǎn)設(shè)定等，滿足生產(chǎn)工藝的要求。
（5）利用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“動(dòng)力控制”按鈕，可將畫(huà)面切換到動(dòng)力控制畫(huà)面，點(diǎn)擊畫(huà)面中的按鈕，與之相關(guān)的設(shè)備進(jìn)入啟停運(yùn)行狀態(tài)。
（6）利用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“報(bào)表管理”按鈕，可將畫(huà)面切換到報(bào)表狀態(tài)，并可直接打印或定時(shí)打印生產(chǎn)報(bào)表。
4.3 配方管理
系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算和稱量各種配料，保持配比的準(zhǔn)確，這一過(guò)程是通過(guò)配方來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在投產(chǎn)之前，技術(shù)人員通過(guò)化驗(yàn)，檢測(cè)物料成分，確定幾種物料之間的配比關(guān)系及每種物料所含水分的多少，再通過(guò)管理人員向配方庫(kù)中輸入各種配方。生產(chǎn)時(shí)，操作人員從配方庫(kù)中調(diào)用需要的配方，這樣監(jiān)控軟件就可根據(jù)配方情況對(duì)下位機(jī)（調(diào)節(jié)器、變頻器、PLC等）進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)各種物料按預(yù)定的配方進(jìn)行配比。
5、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集管理
畫(huà)面程序在實(shí)際運(yùn)行中是通過(guò)I/O設(shè)備和下位機(jī)（電腦積算器、智能調(diào)節(jié)器、PLC）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的，現(xiàn)場(chǎng)工藝實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)串口傳送到上位機(jī)的組態(tài)王應(yīng)用程序中，通過(guò)DDE交換到EXCEL中，同時(shí)組態(tài)王也從EXCEL中讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)交換如圖4所示：

6、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)一年多時(shí)間的使用，用戶對(duì)該系統(tǒng)給予很高的評(píng)價(jià)：系統(tǒng)運(yùn)行可靠性好，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，控制精度高，不但保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，同時(shí)又克服了環(huán)境污染問(wèn)題，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)也可用于對(duì)多種散裝物料按預(yù)定的配比進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)的流量控制的其它場(chǎng)合，例如石油、化工、冶金、紡織、制藥、煙草、機(jī)械加工、建材、市政建設(shè)等。