自動化控制系統在粉煤灰加氣混凝土生產中的設計與應用
自控系統中的設計與應用。
可編程控制器除了用于對現場儀表的數據采集和處理以外，還用來完成對現場的自動化設備的控制。
此外，工控組態軟件作為一種標準的人機界面被用于監控工業生產的動態過程。本系統中基于軟件和硬件的執行情況將在文中作進一步的詳細闡述。為落實節能減排方針，保護耕地，逐步淘汰粘土實心磚。根據國家墻改政策，研制開發粘土實心磚的替代產品，采用新型建筑材料作為墻體，已成為形式發展的必然。加氣混凝土砌塊作為一種新型建筑材料，已在我國建筑工程領域得到廣泛應用。青島魯能加氣混凝土建材有限公司作為一家成立較早的生產加氣混凝土砌塊的新型環保建材企業，主要利用華電青島發電有限公司排放的粉煤灰為主要原材料進行蒸壓加氣混凝土砌塊的生產與經營。
為進一步滿足企業持續快速發展的要求，提高生產效率和管理水平，公司在生產中積極實施生產自動化控制系統，為逐步實現現場級、控制級、企業級的信息化網絡環境奠定基礎。該生產線主要由破碎系統、粉磨系統、制漿系統、打漿系統、澆注系統、切割系統及蒸養系統來構成。控制系統需要對其中的破碎、粉磨、制漿、打漿、澆注、蒸養過程進行監測與控制。根據生產工藝設計要求，生產自控系統采用典型的兩級監控方式。上位機以標準的工業控制計算機（IPC）作為主要的人機界面（HMI），為生產管理級，完成對下位機的監控、生產操作管理等，主要面向操作人員；下位機由可編程控制器（PLC）構成，為基礎測控級，完成生產現場的數據采集及過程控制等，面向生產過程。
（1）在生產過程中，存在大量的物理量，如壓力、溫度、稱重等模擬量參數。需要通過PLC對這些參數進行實時采集和處理。
（2）加氣混凝土生產的自動控制，即實現原料制備、配料、澆注、蒸養等過程的自動控制。在監控畫面上顯示各工況參數并控制設備運行狀態的同時，進行故障診斷。
（3）根據各原材料稱重設定參數進行稱重配料過程控制；根據各溫度參數，調節澆注、靜養、蒸壓的進汽壓力。
（4）自控系統通過加入時間日程表的控制，實現一天當中不同環境溫度對應不同的生產周期。
（5）在符合生產條件的情況下，對整個生產過程可實現手動/自動切換。
（6）對調節部分可采用手操器控制，確保進汽的溫度、壓力準確穩定，使蒸汽溫度達到加溫要求，并對其故障實現實時報警和聯鎖啟停切換控制。自動控制系統配料部分流程圖，如下：為了滿足上面提到的蒸壓加氣混凝土砌塊生產自控系統的設計要求，我們選用西門子公司SIMATICS7-300可編程控制器（PLC）和研華公司IPC-610工控機（IPC）構成的自控系統，再配以先進的WinCC監控軟件，來實現換熱首站自控系統的各項功能。當前可編程控制器（PLC）是專為工業環境下應用而設計的工業控制計算機，已經成為電氣控制系統中應用最為廣泛的核心位置，它不僅能實現復雜的邏輯控制，還能完成各種順序或定時的閉環控制功能，并且抗干擾能力強、可靠性高、穩定性好、體積小，能在惡劣環境下長時間、不間斷運行，且編程簡單，維護方便，并配有各類通訊接口與模塊處理，可方便各級連接。S7-300采用模塊化結構、適合密集安裝，模塊化結構設計使得各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展。
在一塊機架底板上可安裝電源、CPU、I/O模板、通信處理器CP等模塊，并且可以通過接口模塊實現多個機架的擴展工作方式。，電源模塊1塊。工控組態軟件WinCC(WindowsControlCenter)是一個集成的人機界面（HMI）和監控管理系統，它是西門子公司在過程自動化領域中的先進技術和微軟公司強大軟件功能相結合的產物，是世界上第一個集成的人機界面（HMI）軟件系統。它真實的將工廠控制軟件集成到自動化過程中。HMI人機界面系統作為基礎自動化系統重要組成部分，用于控制系統的各種數據的設定、顯示、故障報警，以及相應操作和設備的在線調試及維護，發揮越來越重要的作用。換熱首站HMI系統信息以??程計算機（PCS）和操作人員通過HMI輸入的數據進行處理，處理后再將過程數據信息、機組狀態信息和各種測量值以符號、數值、曲線、圖表及歷史記錄的形式在HMI畫面上顯示。最終實現了在HMI操作站（上位機）上以最少的設備數量提供最大可能的信息，幫助操作人員和設備維護人員快速準確的了解系統當前狀態及其相關信息的設計目標。
（1）工藝流程圖：在畫面中通過編程實現模擬顯示整個加氣混凝土生產現場的全過程，并且在設備本體上實時顯示了相關狀態或參數，以便于操作者能及時準確的掌握設備的運行情況，能夠對現場設備的故障進行實時診斷。
（2）手操器的操作與對現場儀表的監控：手操器有手動和自動兩種工作方式，在設備安裝調試階段一般用手動操作方式，進入正常運作時常用自動方式，以實現對一些重要的模擬量數據的精確控制，自動調節程序由PID閉環控制回路完成。
（3）報警記錄：對于如稱重、釜壓、釜溫等一些重要的模擬量輸入參數進行實時報警，當處于監控下的任何一個變量超出預先設定的安全值時，報警燈就會立即閃爍，同時通過報警一覽表對話框可以檢查報警超出的范圍以及錯誤的出處，并對此采取相應的措施。
（4）歷史趨勢：在此畫面中除了實時顯示變量的變化趨勢，操作員還可以檢查過去的過程數據記錄，通過對過去歷史趨勢的比較進而可以對變量未來的發展趨勢做進一步的預測。另外，還具有報警或變量記錄檔案庫數據的運行報表。
（5）班次生產報表：通過對實事數據的記錄，對各生產班次原材料的用量進行記錄并進行數據統計，形成班次生產報表及月度報表，為生產管理提供可靠依據。（6）攝像監控：通過攝像及圖像采集設備對圖像的處理，使操作人員通過視頻窗口實時監控現場設備運行狀況。為了滿足在單元層、現場層及其它方面的不同要求，有多種通信網絡及國際標準可供我們選擇，主要有IndustrialEthernet（IEEE802-3和802.3u）、PROFIBUS（IEC61158/EN50170）、AS-I（EN50295）、EIB（EN50090、ANSIEIA776）、MPI及Point-to-pointconnections等。根據本系統的網絡通訊要求和特點，我們選用了PROFIBUS-DP通訊方式，其優點是CPU可以同時與多個設備建立通訊聯系，如編程器、HMI設備和其它可編程控制器可以連接在一起同時運行，無需多次編寫通訊程序。由于PROFIBUS-DP只使用ISO模型中第一層和第二層及用戶接口層，所以可以保證數據傳輸的高速性，傳輸速率可達12Mbps。PROFIBUS-DP憑借傳輸速度快、數據量大以及良好的可擴展性等特點，成為目前廣大用戶普遍采用的通訊方式。
在一塊機架底板上可安裝電源、CPU、I/O模板、通信處理器CP等模塊，并且可以通過接口模塊實現多個機架的擴展工作方式。，電源模塊1塊。工控組態軟件WinCC(WindowsControlCenter)是一個集成的人機界面（HMI）和監控管理系統，它是西門子公司在過程自動化領域中的先進技術和微軟公司強大軟件功能相結合的產物，是世界上第一個集成的人機界面（HMI）軟件系統。它真實的將工廠控制軟件集成到自動化過程中。HMI人機界面系統作為基礎自動化系統重要組成部分，用于控制系統的各種數據的設定、顯示、故障報警，以及相應操作和設備的在線調試及維護，發揮越來越重要的作用。換熱首站HMI系統信息以??程計算機（PCS）和操作人員通過HMI輸入的數據進行處理，處理后再將過程數據信息、機組狀態信息和各種測量值以符號、數值、曲線、圖表及歷史記錄的形式在HMI畫面上顯示。最終實現了在HMI操作站（上位機）上以最少的設備數量提供最大可能的信息，幫助操作人員和設備維護人員快速準確的了解系統當前狀態及其相關信息的設計目標。
（1）工藝流程圖：在畫面中通過編程實現模擬顯示整個加氣混凝土生產現場的全過程，并且在設備本體上實時顯示了相關狀態或參數，以便于操作者能及時準確的掌握設備的運行情況，能夠對現場設備的故障進行實時診斷。
（2）手操器的操作與對現場儀表的監控：手操器有手動和自動兩種工作方式，在設備安裝調試階段一般用手動操作方式，進入正常運作時常用自動方式，以實現對一些重要的模擬量數據的精確控制，自動調節程序由PID閉環控制回路完成。
（3）報警記錄：對于如稱重、釜壓、釜溫等一些重要的模擬量輸入參數進行實時報警，當處于監控下的任何一個變量超出預先設定的安全值時，報警燈就會立即閃爍，同時通過報警一覽表對話框可以檢查報警超出的范圍以及錯誤的出處，并對此采取相應的措施。
（4）歷史趨勢：在此畫面中除了實時顯示變量的變化趨勢，操作員還可以檢查過去的過程數據記錄，通過對過去歷史趨勢的比較進而可以對變量未來的發展趨勢做進一步的預測。另外，還具有報警或變量記錄檔案庫數據的運行報表。
（5）班次生產報表：通過對實事數據的記錄，對各生產班次原材料的用量進行記錄并進行數據統計，形成班次生產報表及月度報表，為生產管理提供可靠依據。（6）攝像監控：通過攝像及圖像采集設備對圖像的處理，使操作人員通過視頻窗口實時監控現場設備運行狀況。為了滿足在單元層、現場層及其它方面的不同要求，有多種通信網絡及國際標準可供我們選擇，主要有IndustrialEthernet（IEEE802-3和802.3u）、PROFIBUS（IEC61158/EN50170）、AS-I（EN50295）、EIB（EN50090、ANSIEIA776）、MPI及Point-to-pointconnections等。根據本系統的網絡通訊要求和特點，我們選用了PROFIBUS-DP通訊方式，其優點是CPU可以同時與多個設備建立通訊聯系，如編程器、HMI設備和其它可編程控制器可以連接在一起同時運行，無需多次編寫通訊程序。由于PROFIBUS-DP只使用ISO模型中第一層和第二層及用戶接口層，所以可以保證數據傳輸的高速性，傳輸速率可達12Mbps。PROFIBUS-DP憑借傳輸速度快、數據量大以及良好的可擴展性等特點，成為目前廣大用戶普遍采用的通訊方式。
可編程控制器除了用于對現場儀表的數據采集和處理以外，還用來完成對現場的自動化設備的控制。
此外，工控組態軟件作為一種標準的人機界面被用于監控工業生產的動態過程。本系統中基于軟件和硬件的執行情況將在文中作進一步的詳細闡述。為落實節能減排方針，保護耕地，逐步淘汰粘土實心磚。根據國家墻改政策，研制開發粘土實心磚的替代產品，采用新型建筑材料作為墻體，已成為形式發展的必然。加氣混凝土砌塊作為一種新型建筑材料，已在我國建筑工程領域得到廣泛應用。青島魯能加氣混凝土建材有限公司作為一家成立較早的生產加氣混凝土砌塊的新型環保建材企業，主要利用華電青島發電有限公司排放的粉煤灰為主要原材料進行蒸壓加氣混凝土砌塊的生產與經營。
為進一步滿足企業持續快速發展的要求，提高生產效率和管理水平，公司在生產中積極實施生產自動化控制系統，為逐步實現現場級、控制級、企業級的信息化網絡環境奠定基礎。該生產線主要由破碎系統、粉磨系統、制漿系統、打漿系統、澆注系統、切割系統及蒸養系統來構成。控制系統需要對其中的破碎、粉磨、制漿、打漿、澆注、蒸養過程進行監測與控制。根據生產工藝設計要求，生產自控系統采用典型的兩級監控方式。上位機以標準的工業控制計算機（IPC）作為主要的人機界面（HMI），為生產管理級，完成對下位機的監控、生產操作管理等，主要面向操作人員；下位機由可編程控制器（PLC）構成，為基礎測控級，完成生產現場的數據采集及過程控制等，面向生產過程。
（1）在生產過程中，存在大量的物理量，如壓力、溫度、稱重等模擬量參數。需要通過PLC對這些參數進行實時采集和處理。
（2）加氣混凝土生產的自動控制，即實現原料制備、配料、澆注、蒸養等過程的自動控制。在監控畫面上顯示各工況參數并控制設備運行狀態的同時，進行故障診斷。
（3）根據各原材料稱重設定參數進行稱重配料過程控制；根據各溫度參數，調節澆注、靜養、蒸壓的進汽壓力。
（4）自控系統通過加入時間日程表的控制，實現一天當中不同環境溫度對應不同的生產周期。
（5）在符合生產條件的情況下，對整個生產過程可實現手動/自動切換。
（6）對調節部分可采用手操器控制，確保進汽的溫度、壓力準確穩定，使蒸汽溫度達到加溫要求，并對其故障實現實時報警和聯鎖啟停切換控制。自動控制系統配料部分流程圖，如下：為了滿足上面提到的蒸壓加氣混凝土砌塊生產自控系統的設計要求，我們選用西門子公司SIMATICS7-300可編程控制器（PLC）和研華公司IPC-610工控機（IPC）構成的自控系統，再配以先進的WinCC監控軟件，來實現換熱首站自控系統的各項功能。當前可編程控制器（PLC）是專為工業環境下應用而設計的工業控制計算機，已經成為電氣控制系統中應用最為廣泛的核心位置，它不僅能實現復雜的邏輯控制，還能完成各種順序或定時的閉環控制功能，并且抗干擾能力強、可靠性高、穩定性好、體積小，能在惡劣環境下長時間、不間斷運行，且編程簡單，維護方便，并配有各類通訊接口與模塊處理，可方便各級連接。S7-300采用模塊化結構、適合密集安裝，模塊化結構設計使得各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展。
在一塊機架底板上可安裝電源、CPU、I/O模板、通信處理器CP等模塊，并且可以通過接口模塊實現多個機架的擴展工作方式。，電源模塊1塊。工控組態軟件WinCC(WindowsControlCenter)是一個集成的人機界面（HMI）和監控管理系統，它是西門子公司在過程自動化領域中的先進技術和微軟公司強大軟件功能相結合的產物，是世界上第一個集成的人機界面（HMI）軟件系統。它真實的將工廠控制軟件集成到自動化過程中。HMI人機界面系統作為基礎自動化系統重要組成部分，用于控制系統的各種數據的設定、顯示、故障報警，以及相應操作和設備的在線調試及維護，發揮越來越重要的作用。換熱首站HMI系統信息以??程計算機（PCS）和操作人員通過HMI輸入的數據進行處理，處理后再將過程數據信息、機組狀態信息和各種測量值以符號、數值、曲線、圖表及歷史記錄的形式在HMI畫面上顯示。最終實現了在HMI操作站（上位機）上以最少的設備數量提供最大可能的信息，幫助操作人員和設備維護人員快速準確的了解系統當前狀態及其相關信息的設計目標。
（1）工藝流程圖：在畫面中通過編程實現模擬顯示整個加氣混凝土生產現場的全過程，并且在設備本體上實時顯示了相關狀態或參數，以便于操作者能及時準確的掌握設備的運行情況，能夠對現場設備的故障進行實時診斷。
（2）手操器的操作與對現場儀表的監控：手操器有手動和自動兩種工作方式，在設備安裝調試階段一般用手動操作方式，進入正常運作時常用自動方式，以實現對一些重要的模擬量數據的精確控制，自動調節程序由PID閉環控制回路完成。
（3）報警記錄：對于如稱重、釜壓、釜溫等一些重要的模擬量輸入參數進行實時報警，當處于監控下的任何一個變量超出預先設定的安全值時，報警燈就會立即閃爍，同時通過報警一覽表對話框可以檢查報警超出的范圍以及錯誤的出處，并對此采取相應的措施。
（4）歷史趨勢：在此畫面中除了實時顯示變量的變化趨勢，操作員還可以檢查過去的過程數據記錄，通過對過去歷史趨勢的比較進而可以對變量未來的發展趨勢做進一步的預測。另外，還具有報警或變量記錄檔案庫數據的運行報表。
（5）班次生產報表：通過對實事數據的記錄，對各生產班次原材料的用量進行記錄并進行數據統計，形成班次生產報表及月度報表，為生產管理提供可靠依據。（6）攝像監控：通過攝像及圖像采集設備對圖像的處理，使操作人員通過視頻窗口實時監控現場設備運行狀況。為了滿足在單元層、現場層及其它方面的不同要求，有多種通信網絡及國際標準可供我們選擇，主要有IndustrialEthernet（IEEE802-3和802.3u）、PROFIBUS（IEC61158/EN50170）、AS-I（EN50295）、EIB（EN50090、ANSIEIA776）、MPI及Point-to-pointconnections等。根據本系統的網絡通訊要求和特點，我們選用了PROFIBUS-DP通訊方式，其優點是CPU可以同時與多個設備建立通訊聯系，如編程器、HMI設備和其它可編程控制器可以連接在一起同時運行，無需多次編寫通訊程序。由于PROFIBUS-DP只使用ISO模型中第一層和第二層及用戶接口層，所以可以保證數據傳輸的高速性，傳輸速率可達12Mbps。PROFIBUS-DP憑借傳輸速度快、數據量大以及良好的可擴展性等特點，成為目前廣大用戶普遍采用的通訊方式。
在一塊機架底板上可安裝電源、CPU、I/O模板、通信處理器CP等模塊，并且可以通過接口模塊實現多個機架的擴展工作方式。，電源模塊1塊。工控組態軟件WinCC(WindowsControlCenter)是一個集成的人機界面（HMI）和監控管理系統，它是西門子公司在過程自動化領域中的先進技術和微軟公司強大軟件功能相結合的產物，是世界上第一個集成的人機界面（HMI）軟件系統。它真實的將工廠控制軟件集成到自動化過程中。HMI人機界面系統作為基礎自動化系統重要組成部分，用于控制系統的各種數據的設定、顯示、故障報警，以及相應操作和設備的在線調試及維護，發揮越來越重要的作用。換熱首站HMI系統信息以??程計算機（PCS）和操作人員通過HMI輸入的數據進行處理，處理后再將過程數據信息、機組狀態信息和各種測量值以符號、數值、曲線、圖表及歷史記錄的形式在HMI畫面上顯示。最終實現了在HMI操作站（上位機）上以最少的設備數量提供最大可能的信息，幫助操作人員和設備維護人員快速準確的了解系統當前狀態及其相關信息的設計目標。
（1）工藝流程圖：在畫面中通過編程實現模擬顯示整個加氣混凝土生產現場的全過程，并且在設備本體上實時顯示了相關狀態或參數，以便于操作者能及時準確的掌握設備的運行情況，能夠對現場設備的故障進行實時診斷。
（2）手操器的操作與對現場儀表的監控：手操器有手動和自動兩種工作方式，在設備安裝調試階段一般用手動操作方式，進入正常運作時常用自動方式，以實現對一些重要的模擬量數據的精確控制，自動調節程序由PID閉環控制回路完成。
（3）報警記錄：對于如稱重、釜壓、釜溫等一些重要的模擬量輸入參數進行實時報警，當處于監控下的任何一個變量超出預先設定的安全值時，報警燈就會立即閃爍，同時通過報警一覽表對話框可以檢查報警超出的范圍以及錯誤的出處，并對此采取相應的措施。
（4）歷史趨勢：在此畫面中除了實時顯示變量的變化趨勢，操作員還可以檢查過去的過程數據記錄，通過對過去歷史趨勢的比較進而可以對變量未來的發展趨勢做進一步的預測。另外，還具有報警或變量記錄檔案庫數據的運行報表。
（5）班次生產報表：通過對實事數據的記錄，對各生產班次原材料的用量進行記錄并進行數據統計，形成班次生產報表及月度報表，為生產管理提供可靠依據。（6）攝像監控：通過攝像及圖像采集設備對圖像的處理，使操作人員通過視頻窗口實時監控現場設備運行狀況。為了滿足在單元層、現場層及其它方面的不同要求，有多種通信網絡及國際標準可供我們選擇，主要有IndustrialEthernet（IEEE802-3和802.3u）、PROFIBUS（IEC61158/EN50170）、AS-I（EN50295）、EIB（EN50090、ANSIEIA776）、MPI及Point-to-pointconnections等。根據本系統的網絡通訊要求和特點，我們選用了PROFIBUS-DP通訊方式，其優點是CPU可以同時與多個設備建立通訊聯系，如編程器、HMI設備和其它可編程控制器可以連接在一起同時運行，無需多次編寫通訊程序。由于PROFIBUS-DP只使用ISO模型中第一層和第二層及用戶接口層，所以可以保證數據傳輸的高速性，傳輸速率可達12Mbps。PROFIBUS-DP憑借傳輸速度快、數據量大以及良好的可擴展性等特點，成為目前廣大用戶普遍采用的通訊方式。
文章版權歸西部工控xbgk所有，未經許可不得轉載。
服務咨詢