易配在线

1 引言

阳江胜利水泥厂坐落于阳江市银岭科技园区，是年产百万吨级的水泥厂，现有四座水泥配料库和四座水泥存储库，一条球磨机生产线，并计划在近年内再添加一条球磨机生产线。生产过程自动化在现代水泥行业的发展中占据了举足轻重的地位。它不仅有效地保证了生产的高效和稳定，大大提高了水泥产品质量，降低了能耗和生产成本，同时提高了全员劳动生产率。

2 西门子S7-300 PLC介绍

S7-300 是一种通用型的PLC，能适用于自动化工程中的各种场合，尤其是在生产制造过程中的应用。模块化，无风扇结构，易于实现分布式的配置以及易于掌握等特点，使得S7-300在工业领域中实现各种任务时，成为一种既经济又切合实际的解决方案。S7-300主要针对低性能要求的模块化中小控制系统，具有不同档次的CPU，可选择不同类型的扩展模块，最多可以扩展多达32个模块，各个模块内集成背板总线 ，可以通过多点接口 (MPI), PROFIBUS 或工业以太网进行网络连接。由于该厂目前只有一条生产线，所以用S7-300 PLC已经足够满足需要。

3 系统配置

阳江胜利水泥控制系统采用集散型二级分布式计算机控制系统的方案，由设在中央控制室的集中监控操作管理级计算机、操作站和分散在各控制级的PLC组成100吨水泥生产线的工业控制网络，使生产过程中的信息能集中管理，以实现整体操作、管理和优化，同时也使得控制危险分散，提高系统可靠性。系统用SIMATIC STEP7软件进行网络组态、硬件组态以及PLC控制程序的编写，并用SIMATIC WINCC实现了上位机与PLC的动态连结。

现场控制站(包括远程站)负责设备的过程控制及数据采集。中央监控工作站负责提供设备的控制方式、操作方式，能进行单独设备的控制操作及系统的联动操作。系统易配置、易接线、易维护、隔离性好、结构坚固、抗腐蚀，适应较宽的工作环境温度。能够承受工业环境的严格要求。

3.1现场部分

现场部分所需控制的球磨机磨头、磨尾、轴瓦、滑履等温度、配料库和水泥库的料位，传感器等装置，通过变送器将采样数据转换成4-20MA的电流信号，接入模拟量模块(模拟量输入/输出模块)，经模/数转换变成0-27648的数字量传入上位机中。其它各个设备的开关量的输入输出接入数字量模块(数字量输入/输出模块)，在上位机中利用组态好的WINCC画面进行控制和监控。

3.2上位机

上位机为三台工控机，主机界面设计采用西门子的WINCC组态软件，保证了与工控机的完全兼容。WINCC提供了Windows操作系统环境下使用各种通用软件的功能。该软件具有适用于工业生产过程的图形显示、控制、实时历史趋势曲线、归档打印和报警画面。系统应用程序开发和运行软件为STEP7软件，用该软件实现系统的硬件组态，网络组态，设置连接和接口以及编写和调试用户程序的功能。

4 系统设计及硬件组态

4.1 系统设计

(1) 分析被控对象并提出控制要求

详细分析水泥生产工艺过程及工作特点，了解被控对象之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。

(2) 确定输入/输出设备

根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备(如：按钮、位置开关、转换开关及各种传感器等)和输出设备(如：接触器、继电器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等)，从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。

(3) 选择PLC

PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。本系统采用西门子S7-300系列PLC进行自动化控制，系统CPU为315-2DP。它执行时间短，扫描1000条指令不需10ms，足以满足控制时间的要求。主站带有一个通讯模块CP343-1(用于上位机和PLC之间通过工业以太网进行通讯)。各个从站之间经过IM265借口模块通过DP总线进行连接。按设计图纸计算好开关量和模拟量，选好模块并进行统一编址。

(4)分配I/O点并设计PLC外围硬件线路

1).分配I/O点

画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表，方便现场工程师调试使用。该部分也可在第2步中进行。

2).设计PLC外围硬件线路

画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。

由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。

(5)程序设计

1).程序设计

根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。 程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统指定的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容：

a.初始化程序。在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。

b.检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成时再添加。

c.保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱。