6ES7214-2AD23-0XB8传授代理
一、概述
1.1设计目标
基于“集中管理，分散控制”的模式，数字化、信息化工程的思想，着眼于“企业资源计划（ERP）管控一体化”信息系统的建设，需建立一个先进、可靠、高效、安全且便于扩充的集过程控制、监视、管理于一体并且具备良好开放性的监控系统，完成对整个工艺过程及全部生产设备的监测与自动控制。
1.2项目概述
本项目是2008年宣钢四大工程之一，年产200万吨球团矿回转窑工程，本工程分二期建设，一期工程建设1座100万吨回转窑（于2008年3月投产），二期再建设1座同等年产量回转窑（于2009年投建），但相应的辅助设施按2座窑规模一次建成。其工艺是将精粉等溶济原料送入贮仓，各种原料经仓下的托料式给料机和螺旋式给料机供出，经带式输送机转运后送至烘干机加热烘干，经带式输送机送入球式润磨机进行破碎加工,润磨后由带式输送机送入造球顶部料仓，经托料皮带送入造球摇盘,摇好的球团经布料小车送往辊筛进行筛分,筛分后铺入链蓖机,经链蓖机预热焙烧再送往回转
窑焙烧,焙烧好的球团进入环冷机进行冷却，冷空气在环冷机内冷却物料的被加热，经窑头罩进入窑内，作为燃料燃烧的二次空气，回转窑采用煤气燃烧加热，冷却过的不堪团矿供出。
窑体装置和辅助设备的运行与监视将在控制室中实现自动控制，并通过人机界面实现电气设备的起动和停止、仪表参数监测，被控参数的闭环调节、控制系统报警和生产过程报警以及数据归档等功能，使整个回转窑能够实现生产的自动化，大大减少工人的劳动强度，tigao了生产率，并合理的节省了能源。
二、系统组成
2.1 PLC控制系统
为了保证整个系统安全可靠和生产的连续性，tigao自动化水平，适应回转窑工艺要求。从该系统I/O测点较多等方面考虑到系统对设备的硬件条件要求较高以及以往的使用情况，我们采用以西门子S7-400冗余PLC为核心的集中和分散相结合的计算机控制系统，由中央控制室、配料控制站、窑头控制站组成。
中央控制室：设监控计算机、打印机等，负责对整个回转窑工艺参数、电气参数和设备运行状态进行监控、管理、历史数据趋势存储以及报表打印;通过光纤交换机将其它两个过程站环状连接，tigao网络健壮度,并且可能通过工控网络和企业内部管理网络之间的访问控制,实现ERP数据同步。
配料控制室：该系统实现了对4台托料称和4台减量称的显示和控制，系统分别组成相应的控制回路。包括皮带秤的启停、标定、料量给定、调节、计量、反馈、显示功能。根据工艺要求，完成相应的设备顺序启停、故障报警、紧急停车等功能，并具备手自动转换功能，完成料仓料位的检测。
窑头控制室：该系统实现了对回转窑焙烧环节工艺参数（温度、压力等）实施监控，根据设备启停顺序，控制设备启停，保证设备正常运转。并具备手/自动转换功能。配料站：由DP从站接口模块（IM153-2）、I/O模块、电子皮带秤和变频器组成，通过Profibus-DP现场总线与现场PLC控制站进行数据通讯。
网络拓扑结构如下:
2.2S7-400特点：
本系统以PLC和监控计算机为核心，以工业以太网作为系统骨干网络，将现场PLC控制站和监控计算机连接起来，构成一个分布式控制系统。
2.2.1先进性
本系统不仅采用了先进的软、硬件，着眼于企业“管控一体化”的需求，贯彻了数字化、信息化的先进思想，使企业生产数据的智能应用成为现实。该方案使控制系统有机地成为企业整个IT架构的一部分。
2.2.2 高可靠性
控制系统在严格的工业环境下长期、稳定地运行。系统组件的的设计符合真正的工业等级，满足国内、国际的安全标准。并且易配置、易接线、易维护、隔离性好，结构坚固，抗腐蚀，适应较宽的温度变化范围。
2.2.3 优良的开放性
TCP/IP协议是目前开放性好的协议，可以轻松进行系统扩展。
组态软件支持DDE、OPC、ODBC、SQL，且提供丰富的API编程接口，也为世界各大厂商，如Modicon、Siemens、AB、GE、Omron等的设备提供了完善的驱动程序库，从而可以将其它系统轻松接入本系统。
SIMATIC S7-400作为DP主站，可通过集成在SIMATICS7-400 CPU上的PROFIBUS-DP接口（选件）通过全局数据（GD）通讯，网络上的CPU之间可周期地交换数据包。应用通讯功能块，网络上各站点之间进行基于事件驱动的通讯。可通过MPI、PROFIBUS或工业以太网进行联网。
2.3 更稳定更安全的冗余设计
SIMATIC Step7 采用的冗余控制系统的可靠性比传统的DCS冗余系统有很大tigao,主要技术指标有：
•S7-400H型中央控制器中预装有冗余软件，用户在组态时可完全忽略其冗余特性，象对非冗余系统组态一样只需输入用户程序。
•事件驱动同步功能，对于执行后能引起两个冗余CPU的内部状态不同的所有命令，如更新过程映象区，直接访问I/O，中断与报警，定时器的更新等，CPU之间自动进行同步，而不是以特定的时间周期进行同步。
•冗余的两个控制器安装在一个紧凑型机架上。紧凑型机架上采用分立式的背板总线，使电源，通讯卡件及CPU仍然被分成两个独立部分。
•冗余的每个控制器上配置一个电源，在需求较高的环境下，可对每个控制器设置两个电源。安装在一个机架上，因为背板总线互相独立，仍可对每个CPU配备两个电源。
•运行过程中可以更换所有组件，更换CPU时，系统可以将新安装的CPU自动更新为当前状态。
2.4 安全便捷的工业现场总线
现场总线是安装在生产过程区域的现场设备与控制室内的自动控制装置系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，“生产过程”包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。
PROFIBUS是现场总线领域非常流行的一种开放式总线标准，是西门子TIA（全集成自动化）概念的重要组成部分。PROFIBUSDP用于实现分布式I/O与单元级控制系统之间的高速数据传输功能现场级通讯网络处于工业网络系统的底层，直接连接现场的各种设备。控制器采用中央控制器CPU414-4与现场智能仪表（测量传感器、驱动器、执行器）、现场I/O点通过PROFIBUS—DP互相进行通讯，具有很高的稳定性和抗干扰能力。宣钢100万吨/年回转窑PROFIBUS现场总线采用PROFIBUS-DP总线，传输速率在9.6Kbit/s—12Mbit/s之间。
根据其通讯协议，可以与分布式 I/O （PROFIBUSDP）进行快速通讯，直接连接基于总线的智能化现场设备，包括电源，符合 IEC61158 （PROFIBUS PA）标准。
2.4.1 PROFIBUS的优点：
（1）增强了现场级信息集成能力
现场总线可从现场设备获取大量丰富信息，能够更好的满足工厂自动化及CIMS系统的信息集成要求。现场总线是数字化通信网络，它不单纯取代4-20mA信号，还可实现设备状态、故障、参数信息传送。系统除完成远程控制，还可完成远程参数化工作。
（2）开放式、互操作性、互换性、可集成性
不同厂家产品只要使用同一总线标准，就具有互操作性、互换性，设备具有很好的可集成性。系统为开放式，允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去，市场上将有许多面向行业特点的监控系统。
（3）系统可靠性高、可维护性好
基于现场总线的自动化监控系统采用总线连接方式替代一对一的I/O连线，对于大规模I/O系统来说，减少了由接线点造成的不可靠因素。系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化工作，也增强了系统的可维护性。
2.4.2 ET200M站：
接口模块IM153用于与PROFIBUS-DP现场总线的连接而组成分布式I/O系统，各种I/O模块插入有源总线模块内,可在线更换模块，实现带电插拔功能。各分站放置在相应的配电室内，便于以后进行扩展，并且大大减少电缆和工程施工量。
S7-400与S7-200通过EM277进行PROFIBUSDP通讯，需要在STEP7中进行S7-400站组态，在S7-200系统中不需要对通讯进行组态和编程，只需要将要进行通讯的数据整理存放在V存储区与S7-200的组态EM277从站时的硬件I/O地址相对应。
导入GSD文件后，在右侧的设备选择列表中找到EM277从站，PROFIBUSDPàAdditionalFieldDevicesàPLCàSIMATICàEM277,并且根据通讯字节数，选择一种通讯方式。根据EM277上的拨位开关设定在硬件组态中EM277从站的站地址。S7-400的硬件下载完成后，将EM277的拨位开关拨到与硬件组态的设定值一致，在S7-200中编写程序将进行交换的数据存放在VB0-VB15，对应S7-400的PQB0-PQB7和PIB0-PIB7。
通过对step7的软件编程，在操作站反应S7-200中的数字信息，并可对S7-200中的变量进行写操作。
STEP 7 软件中执行·在 S7 程序中插入诊断功能块·导出硬件组态（cfg 文件）将模块变量传送至 WinCC 。
WinCC 软件中执行·在 WinCC 画面中中插入诊断 OCX控件·将传送过来的模块变量与诊断 OCX 控件连接· 指定所导出的硬件组态的路径（cfg 文件）。
三、监控系统
上位机监控系统设一台工程师站和四台操作员站，选用原装西门子工业控制计算机，每台机器上装有网络通讯卡CP1613，它们各通过工业以太网与三套S7-400系统的通讯处理器CP443-1通讯口连接，实现了数据交换。
监控组态软件不仅有监控和数据采集（SCADA）功能，有组态、开发和开放功能，是自动化系统集成中不可缺少的关键组成部分。我们在此监控系统中采用西门子公司的WINCC6.0组态软件，WINCC是bbbbbbsControlConter（视窗控制中心）的简称，它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，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、监控画面、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，tigao了工作效率。
3.1 监控调节及控制
窑体工艺流程是物料经链篱机连续向窑尾加料，它随窑体转动而缓慢的向窑头移动，并且从窑尾向窑头移动的过程中，经过预热带预热，煅烧好的物料从窑头下料管落入下部的冷却机内。混合煤气量和空气量的合理配合是保证回转窑煅烧温度的关键调节，使煤气量和空气量能根据产量和热值等参数进行动态调整。liuliang限幅报警，越限报警、无扰动切换、非线性PID调节、数据储存。该系统故障率低，运行可靠，可使燃烧更趋合理，焙烧温度稳定，并能大幅度降低煤气单耗tigao安全性。
窑头自动控制系统主要对回转窑本体和环冷机进行数据监视和控制，控制着球团矿的窑内焙烧和后的继续氧化冷却工作，稍有差错就会导致出红矿或烧损设备。
3.2增加环冷机内温度调节功能：回转窑球团工艺的环冷机不仅仅是冷却功能，还要有后的焙烧功能，只有科学合理的控制好机内各部分的温度，才能出合格球，才能出好球。控制环冷机三台冷却风机的风量是回转窑球团工艺的关键，但原设计中恰恰缺失了这一环节。我们自行敷设采集控制信号线路，编译主控程序，实现了主控调节风机转速的功能，使主控能够根据物料liuliang和监测温度合理科学地调整环速和风量。
3.3无线测温收发装置的使用：在多数球团厂家的考察过程中，回转窑内温度的测量都是通过滑环装置来传输的，滑环装置容易出现高温变形和锈蚀等情况，造成接触不良而信号丢失。窑内温度是回转窑工艺的重要参数，是判断窑内工况的唯一手段，不能有任何差错。我们采用无线测温收发装置，采集到热电偶的信号，通过在窑体的发射装置将现场信号发射，控制室内的接受装置接受信号，并转换成电流信号传输到S7-400的AI通道。无线测温收发装置的使用，成功避免了由于接触不良造成的信号丢失，也节省了敷设线路的人工和成本，并避免了线路故障造成的影响。
3.4增加窑头罩负压的检测：回转窑球团工艺全过程是一个负压生产工艺，窑内正压可能造成对设备和人员伤害，并直接影响全线工艺操作。我们增设该监控点，有利于主控对热风系统的合理操作，并在现场设置的显示表，方便岗位人员根据窑内压力情况对设备操作，防止了由于正压造成的烧伤事故。
四、结束语
本控制系统自投产以来一直运行稳定,为企业带来了可观的经济效益和良好的社会效益。在该系统中PLC控制充分发挥了其配置灵活、控制可靠、编程方便和功能强大的优点，给整个系统的稳定性带来较大的益处。
前言：我们大多数人可能对植物萃取技术比较陌生，认为是与我们生活无关的话题，其实不然。植物萃取技术几乎和我们每个人都有关系，我们日常饮用的茶饮料，用于保健医疗的中成药，还有女士常用的化妆品，当然还有好多其他用品都离不开植物萃取技术。植物萃取技术就是从植物中提取所需要的精华，加工成产品原料，是一项与生活密切相关的科学技术。
1植物萃取设备组态软件需求
植物萃取的方式方法有很多种，无论是哪一种萃取方案，只要是想投入生产，形成规模，都必须对其生产过程进行控制、跟踪并要求工艺可以追溯，历史数据可以查询。随着网络在全世界的风靡，我们每个人都很难离开网络，生产过程也一样。
自从网络交互成为一种趋势，几乎所有大型的生产过程都被实时监控，并且在许多的项目当中，所有的监控过程都要求发布到Internet
具体要求：
a.现场控制采用西门子S7-200条例PLC进行控制。
b.现场配备监视控制人机界面 (工业HMI)。
c.车间机房配备监控中心。
d.办公室可以通过WEB浏览器看到监控中心画面和数据。
e.监控中心可以和公司内ERP软件通过数据库服务器进行交互。
f.所有监控数据可生成曲线、可追溯历史、可以统计成报表、可以做工艺分析。
g.设备维护管理。
h.INTERNET远程浏览。
图1某种植物萃取工艺简图
2 具体方案
概述：本系统针对植物萃取工程要求进行设计，本方案主要介绍系统总体结构和监控中心主要功能和实现方式。
2.1系统总图
图2 系统总图
本系统主要由6部分组成：
a)现场执行部分：由4台西门子S7-200系列PLC组成。
b)现场显示部分：由3台触摸屏组成。
c)传输层：PPI总线。
d)监控总机：工控机(IPC)和WEB版世纪星组成总监控系统。
e)局域网浏览：通过WEB页浏览器，观察由监控总机发布的监控画面。
f)数据库服务器。
2.2监控中心
监控中心主要由以下几部分组成：
图3 监控中心
a) 实时数据采集
监控中心计算机通过PPI总线连接到现场设备。所有的现场开关量状态和模拟量值(温度、liuliang)都通过PPI总线传输到监控中心计算机，可调整所有数据的采集频率以满足监控需求。
b) 历史数据记录
历史数据记录系统负责保存所有需要记录分析的数据，根据需要可调整数据记录的频率和记录方式(文件、数据库)，历史数据记录系统由世纪星自动完成，不需要编写代码。
c) 趋势曲线
趋势曲线分实时趋势曲线和历史趋势曲线两种。实时趋势曲线显示所选变量的实时变化情况。历史曲线用于查询历史数据并生成曲线，历史曲线可以缩小放大以便于观察曲线的变化细节。
d) 报警系统
世纪星对每个变量都提供了报警功能，报警种类分为极限报警、偏差报警、变化率报警，当然如有特殊需要还可以编写用于实现特定种类报警的程序。
世纪星提供了实时报警画面和历史报警画面。实时报警画面显示当前所有未应答的报警信息，可以使用报警过滤功能显示需要查看的报警种类。历史报警窗口用于查询历史报警信息，历史报警窗口对所有历史报警时间、报警值、报警恢复时间做详细记录，同样可以采用过滤功能查询特定条件的历史报警信息。
e) 历史数据报表
所有历史数据可以以报表的形式显示和打印。
通过查询设定具体的时间生成班报表、日报表、月报表、年报表。
报表可以保存成EXCEL文件也可以输出到打印机进行打印。
f) 数据库
世纪星可以和局域网或internet网络上的数据库服务器进行连接把特定的数据信息写到数据库服务器上或从数据库服务器上获得数据信息，这样实现和ERP或OA的交互。世纪星是通过ODBC连接到数据库的，在通过ODBC连接测试成功的数据库世纪星都能访问。
g) WEB服务
监控中心为局域网计算机提供WEB浏览服务。可通过不同的WEB组来区分不同的工位和站点画面。WEB发布启动后，所有配置了WEB发布的变量都可已在WEB浏览器端实时显示。
h) 用户管理
世纪星为每个用户提供了不同权限，可根据要求分为设备厂商、管理员、操作员、一般浏览人员。
1) 局域网查看
本系统采用局域网的B/S结构，即浏览器/服务器结构。局域网的计算机通过WEB浏览器登录到WEB站点后，下载世纪星WEB组插件，安装插件后可以浏览监控中心的画面。通过WEB页即可以实现对现场的监视又可以实现实时控制，世纪星通过区分WEB的用户权限来控制WEB用户是否可以控制现场。普通用户只具备查看权力，用户具有查看和控制权力。
2) 系统特点
a) 本系统采用西门子S7-200PLC为主控单元，运行可靠，避免了用工控机控制死机、系统崩溃的问题。
b) 配置现场显示单元(HMI)，方便用户操作，使操作方式图形化、集中化。
c) PPI总线通讯方式抗干扰能力较好，组网方式简单，传输距离较远，信号中继设计为系统信号传输提供了保障。
d) 配置监控中心计算机，增加了系统管理功能。
包括数据存储和查询、报警存储合查询、数据分析(报表)、操作追溯、数据库交互、WEB服务、用户集中管理、设备管理(事件提醒)等功能，并具有直观的动态图形化界面。
e) B/S结构。远程浏览不需要安装客户端软件，只要有因特网的地方就可以看到现场情况，并且根据需要进行远程干预。
介绍了某钢铁厂造型生产线PLC控制系统技术改造方案，本系统采用PROFIBUS-DP过程现场总线技术实现主站与从站的数据交换和分布式控制功能，通过上位机进行集中控制，完成可视化人机操作界面、通信、联网等功能。该方案适用于其它工业控制系统。
关键词：PROFIBUS-DP;造型生产线;PLC
1 前言
某钢铁厂造型生产线一直以来使用美国TEXASINSTRUMENTS 公司的MEDEL 560PLC系统，采用模拟盘操作显示（系统框图见图1）。由于该系统为上世纪80年代的产品，已经严重老化，没有备件更新。生产线急需进行改造。
图1、系统框图
根据现场情况，拟设计一套控制系统对生产装置进行控制。新系统要求有数据采集和存储、流程显示及控制、连锁、报警报表,安全维护等功能。稳定可靠，监控画面符合操作习惯。
2现场总线选择
在现场总线领域内,近十年来,世界上出现了多种有影响的现场总线.现已成为德国和欧洲标准的PROFIBUS现场总线,是一种开放的、不依赖于生产厂家的通信系统,是一种比较成熟的总线.
此造型生产线系统工艺复杂，I/O点较多且位置分散，其中数字I/O信号184点，模拟信号64路，这些信号分布在整个车间，控制并监测着每部机器的正常运行。基于上述原因,我们在此生产线技术改造工程中采用了PROFIBUS-DP过程现场总线技术,实现了生产过程的通信、分布式控制、上位机的集中监控及可视化等功能.
3PLC控制系统设计
PLC选型根据通用性、标准性、可靠性等原则，并考虑高的性能价格比，故新建系统采用德国SIEMENSS7-400 PLC作为数据采集控制系统，上位机采用WINCC5.0作为组态软件。
SIEMENS公司是国际上的大公司，其PLC系统成熟、性能稳定、价格适中、备件方便，是一款性能价格比比较高的PLC系统。SIEMENS S7-400PLC系统采用工业PROFIBUS局域网形式，结构安全、稳定、可靠、可扩充性强。本设计考虑PLC和扩展单元之间PROFIBUS连接，PLC和总站之间使用ETHERNET连接。这样的设计使得PLC系统相对独立，而操作站与其他网络的连接较为灵活。
3.1系统设计
控制系统网络结构图如图2所示。
图2系统网络结构图
系统网络结构分为二层，即下层控制网和上层管理网。
下层控制网采用双芯屏敝电缆，适合PROFIBUS，满足现场信号的采集、处理和控制器的通讯，为PROFIBUS-DP现场通讯网。
上层管理网分为TCP/IP协议的管理以太网，通过OS站、ES站上的网卡连接，主要实现工程师和操作员站之间文件管理。
3.2软件及组态设计
操作员站OS和工程师站ES均采用微软中文版bbbbbbS2000和Internet explorer 6.0，使得除工程师组态以外的所有信息、界面均实现汉化。
操作员站另加载了SIMATIC WINCC RT64K Tags、 NET Profibus-S7、PDM等监控软件。
硬件组态也是一种图形化的组态方式，十分方便。对某一过程站而言，实际带有若干ET200远程I/O，组态画面中，就在该过程站后的PROFIBUS-DP网络线上拖放几个IM153模块形成几个ET200远程I/O接点（本系统根据实际需要选用7个从站）。硬件组态中的所有模块，都可以从S7提供的元件库中找到相应型号、定货号的模块，将其拖放至与实际安装相对应的位置即可。
硬件组态配置完成后，下载到相应的过程控制站。这样，就使得实际硬件安装模件和硬件组态相一致，从而，I/O模块上的每一点的点号地址就得以确定。
系统欲留网络接口可以同公司局域网连接，相关信息画面通过IE浏览的方式在局域网上实现信息共享，为管理层提供必要的信息。
4上位机及组态软件选型与设计
上位机选用DELL计算机，DELL21"平面直角CRT并配打印机。组态软件选用 SIMATIC 公司WinCC5.0组态软件。
主站部分主要软件流程图如3所示。
图3主站软件流程图
系统主要特性为：
⑴图形用户界面（GUI）
WinCC5.0允许用户使用易于理解和配置的工具为他们的应用程序快速开发定制的屏幕。
⑵分布式的历史数据系统
分布式的历史趋势数据系统允许用户动态地为趋势图的每支笔指定不同的历史文件数据源。这种特性允许操作员在同一
个趋势图中查看本地WINCC的历史数据和SQLServer的历史数据。
⑶动态引用地址
用户可以更改对数据源的引用，以便使用同一个标记名称定位多个数据源。
以PC机为基础和标准的操作系统;可选不同容量规模;所有SCADA功能（开放的系统内核）：图形系统，报警信息系统，变量存档，用户档案库，报表系标准接口，编程接口;各种PLC系统的驱动软件。该软件全面开放，易于学习、使用，利于开发应用、维护管理。
5 结束语
经实践证明，采用PROFIBUS-DP和Ethernet组建的工业网络控制管理系统实现了分布式控制，可大大降低现场连接工作量和费用，tigao信号的传输精度与灵活性。采用SIEMENSS7-400PLC以及WinCC5.0实现了控制手段的更新和控制效率的tigao,使人机交互可视化以及生产管理与控制的一体化，给系统的安装、调试和设备维护带来方便。