可編程控制器除了用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的數(shù)據(jù)采集和處理以外，還用來完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化設(shè)備的控制。

　　此外，工控組態(tài)軟件作為一種標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)界面被用于監(jiān)控工業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)過程。本系統(tǒng)中基于軟件和硬件的執(zhí)行情況將在文中作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。為落實(shí)節(jié)能減排方針，保護(hù)耕地，逐步淘汰粘土實(shí)心磚。根據(jù)國(guó)家墻改政策，研制開發(fā)粘土實(shí)心磚的替代產(chǎn)品，采用新型建筑材料作為墻體，已成為形式發(fā)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(guó)建筑工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)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(chǎn)加氣混凝土砌塊的新型環(huán)保建材企業(yè)，主要利用華電青島發(fā)電有限公司排放的粉煤灰為主要原材料進(jìn)行蒸壓加氣混凝土砌塊的生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)。

　　為進(jìn)一步滿足企業(yè)持續(xù)快速發(fā)展的要求，提高生產(chǎn)效率和管理水平，公司在生產(chǎn)中積極實(shí)施生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，為逐步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、控制級(jí)、企業(yè)級(jí)的信息化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境奠定基礎(chǔ)。該生產(chǎn)線主要由破碎系統(tǒng)、粉磨系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、打漿系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、切割系統(tǒng)及蒸養(yǎng)系統(tǒng)來構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)需要對(duì)其中的破碎、粉磨、制漿、打漿、澆注、蒸養(yǎng)過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制。根據(jù)生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)自控系統(tǒng)采用典型的兩級(jí)監(jiān)控方式。上位機(jī)以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）作為主要的人機(jī)界面（HMI），為生產(chǎn)管理級(jí)，完成對(duì)下位機(jī)的監(jiān)控、生產(chǎn)操作管理等，主要面向操作人員；下位機(jī)由可編程控制器（PLC）構(gòu)成，為基礎(chǔ)測(cè)控級(jí)，完成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集及過程控制等，面向生產(chǎn)過程。

　　（1）在生產(chǎn)過程中，存在大量的物理量，如壓力、溫度、稱重等模擬量參數(shù)。需要通過PLC對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理。

　?。?）加氣混凝土生產(chǎn)的自動(dòng)控制，即實(shí)現(xiàn)原料制備、配料、澆注、蒸養(yǎng)等過程的自動(dòng)控制。在監(jiān)控畫面上顯示各工況參數(shù)并控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的同時(shí)，進(jìn)行故障診斷。

　?。?）根據(jù)各原材料稱重設(shè)定參數(shù)進(jìn)行稱重配料過程控制；根據(jù)各溫度參數(shù)，調(diào)節(jié)澆注、靜養(yǎng)、蒸壓的進(jìn)汽壓力。

　?。?）自控系統(tǒng)通過加入時(shí)間日程表的控制，實(shí)現(xiàn)一天當(dāng)中不同環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)不同的生產(chǎn)周期。

　?。?）在符合生產(chǎn)條件的情況下，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)切換。

　?。?）對(duì)調(diào)節(jié)部分可采用手操器控制，確保進(jìn)汽的溫度、壓力準(zhǔn)確穩(wěn)定，使蒸汽溫度達(dá)到加溫要求，并對(duì)其故障實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警和聯(lián)鎖啟停切換控制。自動(dòng)控制系統(tǒng)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(chǎn)自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jī)（IPC）構(gòu)成的自控系統(tǒng)，再配以先進(jìn)的WinCC監(jiān)控軟件，來實(shí)現(xiàn)換熱首站自控系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。當(dāng)前可編程控制器（PLC）是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，已經(jīng)成為電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的核心位置，它不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能完成各種順序或定時(shí)的閉環(huán)控制功能，并且抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性好、體積小，能在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間、不間斷運(yùn)行，且編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，并配有各類通訊接口與模塊處理，可方便各級(jí)連接。S7-300采用模塊化結(jié)構(gòu)、適合密集安裝，模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。

　　在一塊機(jī)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(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)架的擴(kuò)展工作方式。，電源模塊1塊。工控組態(tài)軟件WinCC(WindowsControlCenter)是一個(gè)集成的人機(jī)界面（HMI）和監(jiān)控管理系統(tǒng)，它是西門子公司在過程自動(dòng)化領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)和微軟公司強(qiáng)大軟件功能相結(jié)合的產(chǎn)物，是世界上第一個(gè)集成的人機(jī)界面（HMI）軟件系統(tǒng)。它真實(shí)的將工廠控制軟件集成到自動(dòng)化過程中。HMI人機(jī)界面系統(tǒng)作為基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)重要組成部分，用于控制系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)的設(shè)定、顯示、故障報(bào)警，以及相應(yīng)操作和設(shè)備的在線調(diào)試及維護(hù)，發(fā)揮越來越重要的作用。換熱首站HMI系統(tǒng)信息以??程計(jì)算機(jī)（PCS）和操作人員通過HMI輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后再將過程數(shù)據(jù)信息、機(jī)組狀態(tài)信息和各種測(cè)量值以符號(hào)、數(shù)值、曲線、圖表及歷史記錄的形式在HMI畫面上顯示。最終實(shí)現(xiàn)了在HMI操作站（上位機(jī)）上以最少的設(shè)備數(shù)量提供最大可能的信息，幫助操作人員和設(shè)備維護(hù)人員快速準(zhǔn)確的了解系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)及其相關(guān)信息的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

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　　（1）工藝流程圖：在畫面中通過編程實(shí)現(xiàn)模擬顯示整個(gè)加氣混凝土生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的全過程，并且在設(shè)備本體上實(shí)時(shí)顯示了相關(guān)狀態(tài)或參數(shù)，以便于操作者能及時(shí)準(zhǔn)確的掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷。

　　（2）手操器的操作與對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的監(jiān)控：手操器有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，在設(shè)備安裝調(diào)試階段一般用手動(dòng)操作方式，進(jìn)入正常運(yùn)作時(shí)常用自動(dòng)方式，以實(shí)現(xiàn)對(duì)一些重要的模擬量數(shù)據(jù)的精確控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)程序由PID閉環(huán)控制回路完成。

　?。?）報(bào)警記錄：對(duì)于如稱重、釜壓、釜溫等一些重要的模擬量輸入?yún)?shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，當(dāng)處于監(jiān)控下的任何一個(gè)變量超出預(yù)先設(shè)定的安全值時(shí)，報(bào)警燈就會(huì)立即閃爍，同時(shí)通過報(bào)警一覽表對(duì)話框可以檢查報(bào)警超出的范圍以及錯(cuò)誤的出處，并對(duì)此采取相應(yīng)的措施。

　?。?）歷史趨勢(shì)：在此畫面中除了實(shí)時(shí)顯示變量的變化趨勢(shì)，操作員還可以檢查過去的過程數(shù)據(jù)記錄，通過對(duì)過去歷史趨勢(shì)的比較進(jìn)而可以對(duì)變量未來的發(fā)展趨勢(shì)做進(jìn)一步的預(yù)測(cè)。另外，還具有報(bào)警或變量記錄檔案庫(kù)數(shù)據(jù)的運(yùn)行報(bào)表。

　?。?）班次生產(chǎn)報(bào)表：通過對(duì)實(shí)事數(shù)據(jù)的記錄，對(duì)各生產(chǎn)班次原材料的用量進(jìn)行記錄并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，形成班次生產(chǎn)報(bào)表及月度報(bào)表，為生產(chǎn)管理提供可靠依據(jù)。

      （6）攝像監(jiān)控：通過攝像及圖像采集設(shè)備對(duì)圖像的處理，使操作人員通過視頻窗口實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況。為了滿足在單元層、現(xiàn)場(chǎng)層及其它方面的不同要求，有多種通信網(wǎng)絡(luò)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)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(jù)本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊要求和特點(diǎn)，我們選用了PROFIBUS-DP通訊方式，其優(yōu)點(diǎn)是CPU可以同時(shí)與多個(gè)設(shè)備建立通訊聯(lián)系，如編程器、HMI設(shè)備和其它可編程控制器可以連接在一起同時(shí)運(yùn)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(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚傩?，傳輸速率可達(dá)12Mbps。PROFIBUS-DP憑借傳輸速度快、數(shù)據(jù)量大以及良好的可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，成為目前廣大用戶普遍采用的通訊方式。

　　在一塊機(jī)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(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)架的擴(kuò)展工作方式。，電源模塊1塊。工控組態(tài)軟件WinCC(WindowsControlCenter)是一個(gè)集成的人機(jī)界面（HMI）和監(jiān)控管理系統(tǒng)，它是西門子公司在過程自動(dòng)化領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)和微軟公司強(qiáng)大軟件功能相結(jié)合的產(chǎn)物，是世界上第一個(gè)集成的人機(jī)界面（HMI）軟件系統(tǒng)。它真實(shí)的將工廠控制軟件集成到自動(dòng)化過程中。HMI人機(jī)界面系統(tǒng)作為基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)重要組成部分，用于控制系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)的設(shè)定、顯示、故障報(bào)警，以及相應(yīng)操作和設(shè)備的在線調(diào)試及維護(hù)，發(fā)揮越來越重要的作用。換熱首站HMI系統(tǒng)信息以程計(jì)算機(jī)（PCS）和操作人員通過HMI輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后再將過程數(shù)據(jù)信息、機(jī)組狀態(tài)信息和各種測(cè)量值以符號(hào)、數(shù)值、曲線、圖表及歷史記錄的形式在HMI畫面上顯示。最終實(shí)現(xiàn)了在HMI操作站（上位機(jī)）上以最少的設(shè)備數(shù)量提供最大可能的信息，幫助操作人員和設(shè)備維護(hù)人員快速準(zhǔn)確的了解系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)及其相關(guān)信息的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

　?。?）工藝流程圖：在畫面中通過編程實(shí)現(xiàn)模擬顯示整個(gè)加氣混凝土生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的全過程，并且在設(shè)備本體上實(shí)時(shí)顯示了相關(guān)狀態(tài)或參數(shù)，以便于操作者能及時(shí)準(zhǔn)確的掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷。

　?。?）手操器的操作與對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的監(jiān)控：手操器有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，在設(shè)備安裝調(diào)試階段一般用手動(dòng)操作方式，進(jìn)入正常運(yùn)作時(shí)常用自動(dòng)方式，以實(shí)現(xiàn)對(duì)一些重要的模擬量數(shù)據(jù)的精確控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)程序由PID閉環(huán)控制回路完成。

　?。?）報(bào)警記錄：對(duì)于如稱重、釜壓、釜溫等一些重要的模擬量輸入?yún)?shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，當(dāng)處于監(jiān)控下的任何一個(gè)變量超出預(yù)先設(shè)定的安全值時(shí)，報(bào)警燈就會(huì)立即閃爍，同時(shí)通過報(bào)警一覽表對(duì)話框可以檢查報(bào)警超出的范圍以及錯(cuò)誤的出處，并對(duì)此采取相應(yīng)的措施。

　　（4）歷史趨勢(shì)：在此畫面中除了實(shí)時(shí)顯示變量的變化趨勢(shì)，操作員還可以檢查過去的過程數(shù)據(jù)記錄，通過對(duì)過去歷史趨勢(shì)的比較進(jìn)而可以對(duì)變量未來的發(fā)展趨勢(shì)做進(jìn)一步的預(yù)測(cè)。另外，還具有報(bào)警或變量記錄檔案庫(kù)數(shù)據(jù)的運(yùn)行報(bào)表。

　?。?）班次生產(chǎn)報(bào)表：通過對(duì)實(shí)事數(shù)據(jù)的記錄，對(duì)各生產(chǎn)班次原材料的用量進(jìn)行記錄并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，形成班次生產(chǎn)報(bào)表及月度報(bào)表，為生產(chǎn)管理提供可靠依據(jù)。（6）攝像監(jiān)控：通過攝像及圖像采集設(shè)備對(duì)圖像的處理，使操作人員通過視頻窗口實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況。為了滿足在單元層、現(xiàn)場(chǎng)層及其它方面的不同要求，有多種通信網(wǎng)絡(luò)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)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(jù)此系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊要求和特點(diǎn)，我們選用了PROFIBUS-DP通訊方式，其優(yōu)點(diǎn)是CPU可以同時(shí)與多個(gè)設(shè)備建立通訊聯(lián)系，如編程器、HMI設(shè)備和其它可編程控制器可以連接在一起同時(shí)運(yùn)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(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚傩?，傳輸速率可達(dá)12Mbps。PROFIBUS-DP憑借傳輸速度快、數(shù)據(jù)量大以及良好的可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，成為目前廣大用戶普遍采用的通訊方式。