PLC自动配料系统设计 下载本文

南通农业职业技术学院学生毕业论文

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在外观和感受上,还表现在兼容性、平台、编程工具、数据访问、控制引擎、E-Business等诸多方面。例如西门子的WinCC和编程软件STEP7使用了相同的数据结构,这使得用户只需将系统中的数据点定义一次。

2.8监控组态软件WINCC简介和应用

2.8.1 WINCC简介

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运行于个人计算机环境,可以与多种自动化设备及控制软件集成,具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选项,使用方式灵活,功能齐全。用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理,可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。它为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境,不仅缩短了软件设计周期,而且提高了工作效率。WinCC的另一个特点在于其整体开放性,它可以方便地与各种软件和用户程序组合在一起,建立友好的人机界面,满足实际需要。用户也可将WinCC作为系统扩展的基础,通过开放式接口,开发其自身需要的应用系统。

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,

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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。

2.8.2 WINCC的特点

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,

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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 自动配料系统的设计

3.1配料系统简介

全自动配料控制系统在各行业的应用已屡见不鲜,如:冶金,有色金属,化工,

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建材,食品等行业。它是成品生产的首要环节,特别是有连续供料要求的行业,其配比的过程控制直接影响了成品的质量,它是企业取得最佳经济效益的先决条件。虽然行业各自不同的工艺特点对配料控制要求也不同,但其高可靠性,先进性,开方性,免维护性,可扩展性是工厂自动化FA所追求的一致目标。

3.1.1自动配料系统的特点

(1) 配料现场粉尘大, 环境恶劣;

(2) 各组份在配方中所占比例不同, 有时甚至差异悬殊; (3) 配料速度和精度要求高; (4) 配方可能经常变换、调整; (5) 物料可能受环境温度、湿度影响。

3.1.2 自动配料系统组成

自动配料系统是对粉粒或液体物料进行单秤称重并按所选配方混合这一工业过程进行实时监控管理的自动化系统,已广泛应用于冶金、建材、化工、医药、粮食及饲料等行业。一般的工业自动配料系统由以下几部分组成。

(1) 给料部分:给料部分是从料仓(或储罐)向称重设备中加料的执行机构。根据物料的不同特性,可以选用不同的给料设备,如电磁振动给料机、螺旋给料机、单(双) 速电磁阀等。

(2) 称量部分:称量部分由传感器、标准连接件、接线盒和称量斗组成,与称量仪表一起进行物料的称量以及误差的检测。

(3) 排料设备:排料可以是称重设备(减量法) 或排放设备(增量法、零位法) 。通常由排空阀门、电磁振动给料机、螺旋给料机、电(气) 动阀门等组成。所有设备均应根据现场的工艺条件和物料的性质等进行设计和选择。

(4) 配料控制系统:配料控制系统由称量仪表、可编程控制器、上位工控机及其它控制器件等组成。

(5) 校秤系统:配料系统传感器应进行定期调校,以保证系统配料精度。

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