基于PLC的高炉槽下控制系统

块和模拟量I/O模块。

三、软件配置

　　高炉槽下系统的软件配置包括上位机的监控组态软件和下位机的PLC编程软件。对于监控软件，选用西门子的专业工业控制组态软件WinCC6.0；编程软件选用西门子的STEP 7编程软件，它是基于Windows 2000或Windows NT，为S7-300/400 PLC配置和编程的标号软件包。

（一）工业监控组态软件

　　工业监控组态软件WinCC是一个集成的人机界面（HMI）系统和监控管理（SCADA）系统，它是在Windows环境下，面向对象的32位工业监控组态软件，适合任何自动化控制系统。该组态软件集成了图形技术、人机界面技术、数据库技术、控制技术、网络与通信技术等，使控制系统开发人员不必依靠某种具体专业的计算机语言，只需通过可视化的组态方式，就可完成监控软件设计，降低了监控画面开发难度。组态软件拥有丰富的工具箱、图形库和操作向导，使开发人员避免了软件设计中许多重复性开发工作，可提高效率，缩短开发周期，它已经成为监控系统主要软件开发工具之一。

　　WinCC提供各种PLC的驱动软件，因此使PLC与上位机的通信变得非常容易，把WinCC和STEP 7结合在一起使用，更是大幅度降低了工程时间，因为在STEP 7中配置的变量表可在WinCC的过程编程中直接使用。

　　槽下配料上料监控系统主要完成对槽下物料称重、配料和上料环节的数据采集和控制，实现对物料称重、配料和上料环节的监控，使物料颗粒状况满足高炉生产工艺的要求、配料精确和上料及时。根据现场时间工程状况和控制要求，槽下控制系统监控软件设计了以下几个界面：高炉槽下系统、上料制度、配料制度、生产记录查询界面、报警记录。

　　利用对WinCC软件的二次开发，完成高炉槽下系统的生产工艺过程的监控和管理，并可用来显示所有现场模拟量数据，如温度、压力、流量、料线等。同时利用它的报警记录，还可发现并控制在配料过程中，当焦仓、中间仓、矿仓的重量超过设定的仓中上限时，可提供关于错误和操作状态的综合信息，利于及早检测重要情况。

　　图2所示为槽下监控系统的主界面，其主要功能是直观的显示现场各种设备的运行情况，包括称量斗料满料空信号、矿门开关信号、矿筛和给料机工作情况、焦仓料满料空情况、焦仓门开关信号、碎焦车运行情况、翻板运行情况、中间仓门开关信号以及矿车运行情况等，并实现了联锁控制功能。如在料空时矿门不能打开，矿门打开时矿筛、给料机不能工作，矿车到底时中间仓门和焦仓门才能打开等。该监控界面可使操作人员在操作室便能对现场各设备的运行状况一目了然。

（二） PLC编程

　　通过STEP 7，用户可进行系统配置和程序编写、调试，在线诊断PLC硬件配置状态、控制PLC运行状态和I/O通道状态等。

　　在STEP 7中，可用语句表编程语言（STL）、梯形逻辑编程语言（LAD）、功能块图编程语言（FBD）。LAD是STEP 7编程语言的图形表达方式，它的指令语法与一个继电器梯形逻辑图相似；STL是STEP 7编程语言的文本表达方式，与机器码相似；FDB是STEP 7编程语言的图形表达方式，使用与布尔代数相类似的逻辑框来表达。本系统采用梯形图方式编程。

　　根据控制要求，在设计整个流程的过程中，采用STEP 7结构化编程，即把复杂的自动化任务分解为能反映过程工艺、功能或可反复使用的小任务，把实现不同功能的程序放在不同 块中，然后在主程序模块OB1中根据需要进行调用，OB1为启动块，在系统启动时调用。OB1作为循环扫描块，每次执行完后从头执行，周而复始。

四、通信方式

（一）WinCC与PLC之间的通信

　　S7的PLC网络有几种典型类型：（1）多点接口网络（MPI），CPU可同时与多个设备建立通信联系；（2）TCP/IP协议网络；（3）工业现场总线（Profibus），是一种实时、开放性工业现场总线网络。它的特点是：使用数字传输，易于正确接收和差错检验，保证了数据的可靠性和准确性，有利于降低工厂底层设备之间的电缆连接成本，易于安装、维修和扩充，能及时发现故障，便于及早处理。它的最大优点是具有充分利用智能设备的能力；（4）工业以太网（Industrial Ethernet），是一种符合IEEE802.3标准的开放式通信网络。专门设计它来经济地解决工业环境中所要求的通信任务。这种子网的主要优点在于其传送数据的速度快、简单的扩展性和开放性，及其高利用率和在全球的分布性。只需花费很小的气力就可配置工业以太网子网。

本系统采用了工业以太网，在上位机端，与工业以太网网络的连接通过通信处理器CP1413建立；在下位机端，PLC装有CPU414-2 DP模块，通过通信处理器模块CP443-1建立至网络的连接。通过工业以太网，把高炉工艺参数设定值