現場總線技術在連云港水泥磨控制系統中的研究與應用

連云港魯碧水泥磨系統，主要有皮帶機、破碎機、提升機、水泥磨等設備組成，現場設備繁多，控制點分散，從原材料收集到成品包裝，控制設備百余臺，傳統控制一般只對水泥磨設立自控系統，其他區域設備采用手動。為了對整個系統采用自動控制，減少操作人員勞動強度，我們利用現場總線技術，采用集中管理分散控制的原則，完成了系統的自動控制。

2.系統配置

本系統采用SIEMENS公司WinCC/S7-300系列中型計算機控制系統。該系統是新一代開放系統，由運行于Windows2000網絡操作系統環境下的WinCC監控與系統軟件包和S7-300回路邏輯控制器構成。其中WinCC是基于Client/Server結構的軟件，WinCC服務器軟件維護整個系統的實時數據庫，WinCC監控站軟件是系統的人機界面。通過加裝I/O driver，WinCC還可以與AB、Modicon等第三方控制器連接。

系統以“集散控制、分層結構”為主要特點，整個自動化系統可分為三層：

第一層：數據采集層：現場參數檢測與終端執行。

第二層：控制層：分散的數據處理、過程控制，各站之間采用PROFIBUS DP通訊

第三層：上位機管理層：集中操作監視。與控制層采用TCP/IP工業以太網通訊。

結合本生產線工藝布置和特點，我們使用了一臺S7-300控制器、兩臺研華IPC610工控機，研華工控機同時運行WinCC服務器軟件和監控站軟件，負責維護集成實時過程數據庫和提供人機接口。一臺EPSON針式打印機打印生產報表和過程數據。

系統結構如下圖所示：

每個S7-300控制器主機架有8個I/O插槽，最多可處理1024個I/O點(其中模擬量I/O點最多為128個)，可以控制32個回路。研華工控機采用主頻為2.5GHz的pentiumⅣCPU，512MB SDRAM 內存，40GB UltraSCSI 接口硬盤。 S7-300控制器和上位機采用10/100兆自適應工業以太網。控制器與ET200站之間通過profibus電纜進行通訊。打印機掛在工程師站，完成報表打印功能。

3.控制層策略

該生產線的控制以邏輯控制為主兼有少量過程控制。利用S7-300控制器主要功能是完成設備起停以及控制參數的監視和調整、邏輯連鎖、故障及報警的處理、歷史數據的采集及歷史趨勢的顯示和打印，生產報表的生成和打印等。

3.1邏輯控制及常規PV點組態

根據水泥回轉窯生產控制要求和特點，每個設備都設定了單機/連鎖運行方式，提高了設備運行的靈活性和可靠性；

在回路控制程序中對每一個常規PV點進行了：I/O地址分配、輸入（輸出）范圍設定、工程量單位轉換、報警范圍設定等功能。

3.2建立時間中斷模型

針對S7300控制系統計時器、計數器數量有限，而本控制系統設備繁多，順序控制必須實現逆起、順停、齊起、齊停的要求，利用系統本身的特點，在CPU設立內存時鐘，每10MS通斷一次，編程建立時間中斷模型。

系統通過不斷的調用模型，進行時間累計，實現延時開、延時關等功能，使得皮帶、料流連鎖控制的順停、逆起、齊停、齊起功能得以實現，此方案節約了系統資源，占用內存較少，使得系統運行更加穩定，克服了程序中大批量應用計時器系統運行時間長、反應速度慢的缺點。

3.3故障智能管理模型

針對水泥生產線設備多、故障點多、生產線啟停時間長的特點，經過與工藝人員的交流總結，開發出故障智能管理程序，提高生產效率，減少故障停機事件。