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摘要：西门子公司的S7400+WINCC在单喷钝化颗粒镁装置中的应用。介绍了系统硬件组成，使用WINCC组态软件编制了上位机的HMI界面，利用PROFIBUS-DP网络实现智能仪表与PLC及上位机与PLC之间的通讯，通过实施获得了较好的控制效果。WINCC组态软件的监控系统的应用，使的喷镁设备更合理、有效地运行而提出的一种自动化模式。综合自动化系统除了实现对现场的监测、控制和保护之外。更重要的是能实现当地和远方对现场的监控、调节和保护。
关键词：监控系统，人机界面，WINCC组态软件
【分类号】：TP273.5
一、前言
随着我国经济快速发展，钢铁工业也得到了稳步快速发展，在产量增加的同时，也给产品质量提出了新的要求。钢铁在冶炼过程中，如果提升钢材质量，必须使其达到理想的硫含量，目前世界各国都在积极研究去除铁水中硫含量的办法，2003年由我公司开发设计的铁水单吹颗粒镁脱硫装置在南京热试车成功，并贴补了单纯颗粒镁脱硫在国的内空白。
二、工艺自动化控制过程
本套自动化控制以西门子S7400PLC为控制核心，WINCC作为主监控组态软件，整个系统集中控制，各设备控制直接采用现场总线的方式通讯。
（1）工艺过程
控制过程从混铁炉出铁，用钢包车变频驱动至脱硫工位，要求控制铁水包车行走要稳，并且到达脱硫位要自动减速停止。
系统控制自动测温取样后，即可启动自动喷吹按钮，按照设计程序进行喷吹，到达设定值后会自动停止喷镁。在喷吹过程中可以通过屏幕监视器监视铁水包中铁水反应情况。
喷镁结束后测温取样，测温取样装置由测温枪和取样枪自动控制实现。
喷镁结束喷枪自动升起，铁水包车在喷吹工位就地倾翻并扒渣，倾翻铁水包采用液压倾翻装置；扒渣采用液压扒渣机；接渣用渣盘，渣盘置于渣盘车上（此部分收到控制）。扒渣结束后铁水包车开出扒渣位到达待包位，由吊车将铁水包吊至转炉。
整个铁水处理过程检测仪表将对储镁量、氮气压力、流量、喷镁流量等参数进行动态测量并纪录，控制系统还可以对其中的某些变量随机调整，如喷吹氮氣的流量，喷镁流量等。
三、S7400PLC和WINCC应用
SIMATIC S7-400可编程控制器采用模块化设计，性能范围宽广，不同模板可灵活组合，扩展十分方便，远端设备通讯采用ET-200 I/O模块扩展，现场总线采用PROFIBUS DP进行通讯。PLC主机配置TCP/IP 通讯模板。
现场ET200 I/O配有SM321 和SM 322数字量模板，主要用于各个执行元件的控制， FM 350-2模板主要检测喷枪、测温枪行程和控制给料电机转速。
为了实现给料输送的稳定性利用采用PLC模拟量模板SM331和SM 332，检测氮气流量作为PID输入信号调节现场气动薄膜调节阀。保障在镁粒在输送过程总达到理想的混合比。
WINCC作为上位机监控组态软件，在主控室设置西门子工业计算机两台，一台用于操作，另一台作为数据存储及报表打印。上位机采用西门子工控机或PC机，19寸纯平液晶优派显示器。工控机或PC机由1台贝斯特不间断电源UPS供电，备用时间：30min，保证报表数据的完整记录。
装有WINCC计算机设有工艺窗口、主控窗口、存盘数据浏览报警画面等多个窗口，工艺总监控画面如图2所示
工艺总监控画面 图2
四.Wincc与PLC之间通讯
PLC和WINCC连接采用TCP/IP协议和双绞线的方式，此种方法性价比高，兼容性也较好。它采用的TCP/IP协议，可以和工厂上级管理系统相连接，使得脱硫站数据能够上传至管理级计算机。 为了达到好的监控效果，在设计中尽量减少了无关的动画链接，以降低WinCC与PLC间通讯负担，为了能够访问外部标签，必须给PLC安装驱动程序和SIMATIC NET软件。通讯程序包括一个或者多个通道单元，通过通道单元操作PLC逻辑控制。设计中上位机WINCC和下位机PLC通讯采用TCP/IP的方式，现场总线采用PROFIBUS-DP的方式，实现了高速度高安全性和高可靠性的通讯网络。WINCC与PLC之间通讯如图3所示。
WINCC与PLC之间通讯 图3
五.程序设计
5.1 编程语言
采用STEP7 编程软件作为开发工具，结构化的程序设计实现对现场各量的采集和控制，并将程序分为若干个子程序块。程序块包括组织块OB、功能块FS、功能FC、以及系统功能SFC 等几种类型。
5.2 PLC程序块
根据系统程序流程分析并结合系统软件流程图进行PLC程序流程设计。在PLC程序块中，OB1 为系统最高级别主程序，为PLC 程序指令扫描入口。在OB1 中则依次调用FC7、FC1、FC2、FC3 直到FC4等5 个子功能，而其他FC， SFC 则被这5 个子功能调用。PLC 程序块如表5-1 所示。模拟量的输入及工程值变换采用12 位分辨率的模拟量采集模块，模拟量输入的电流值范围是4～20 mA 。在处理模拟量时，经过模/ 数转换后得到的数值与生产过程中物理量工程单位值之间的关系极为重要，西门子基于结构化的编程语言中，在其标准库（ StandardLibrary） 集成了这一功能函数FC105 可供调用。
六.结束语
本套系统配置较高，但成本较低，特别是利用S7400PLC框架式结构设计，并且选用远程ET-200 I/O方式对现场设备进行控制和检测，这种设计理念是利用了S7400高运算速度和高可靠性，和ET-200远程I/O高速低价格的特点 ，使得整个系统具备诸多优点。此套系统与国外同行业系统相比，整体设计比较合理，WINCC上位机操作软件比较友好，操作简便可靠，经过长期连续生产，从未发生过系统故障，给炼钢厂创造了较好的经济效益，也使得国外同行业产品竞争优势大大降低，填补了我国单吹颗粒镁脱硫的空白。
参考文献： [1] 郭宗仁.可编程控制器应用系统设计及通信网络技术[M].北京：人民邮电出版社，2002.
[2] 李潮，郭照新，员天佑.基于WinCC的污水处理厂监控系统设计与实现[J].微计算机信息，2006，22（4）：114一ll5.
[3] 深入浅出西门子Win（X；V6[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.
[4] S 7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
[5] 毛雪珍，颜文俊.基于Win（X；的水电站橡胶坝监控系统设计和实现[J].水利水电技术，2004，35（11）：39—41.
关键词：监控系统，人机界面，WINCC组态软件
【分类号】：TP273.5
一、前言
随着我国经济快速发展，钢铁工业也得到了稳步快速发展，在产量增加的同时，也给产品质量提出了新的要求。钢铁在冶炼过程中，如果提升钢材质量，必须使其达到理想的硫含量，目前世界各国都在积极研究去除铁水中硫含量的办法，2003年由我公司开发设计的铁水单吹颗粒镁脱硫装置在南京热试车成功，并贴补了单纯颗粒镁脱硫在国的内空白。
二、工艺自动化控制过程
本套自动化控制以西门子S7400PLC为控制核心，WINCC作为主监控组态软件，整个系统集中控制，各设备控制直接采用现场总线的方式通讯。
（1）工艺过程
控制过程从混铁炉出铁，用钢包车变频驱动至脱硫工位，要求控制铁水包车行走要稳，并且到达脱硫位要自动减速停止。
系统控制自动测温取样后，即可启动自动喷吹按钮，按照设计程序进行喷吹，到达设定值后会自动停止喷镁。在喷吹过程中可以通过屏幕监视器监视铁水包中铁水反应情况。
喷镁结束后测温取样，测温取样装置由测温枪和取样枪自动控制实现。
喷镁结束喷枪自动升起，铁水包车在喷吹工位就地倾翻并扒渣，倾翻铁水包采用液压倾翻装置；扒渣采用液压扒渣机；接渣用渣盘，渣盘置于渣盘车上（此部分收到控制）。扒渣结束后铁水包车开出扒渣位到达待包位，由吊车将铁水包吊至转炉。
整个铁水处理过程检测仪表将对储镁量、氮气压力、流量、喷镁流量等参数进行动态测量并纪录，控制系统还可以对其中的某些变量随机调整，如喷吹氮氣的流量，喷镁流量等。
三、S7400PLC和WINCC应用
SIMATIC S7-400可编程控制器采用模块化设计，性能范围宽广，不同模板可灵活组合，扩展十分方便，远端设备通讯采用ET-200 I/O模块扩展，现场总线采用PROFIBUS DP进行通讯。PLC主机配置TCP/IP 通讯模板。
现场ET200 I/O配有SM321 和SM 322数字量模板，主要用于各个执行元件的控制， FM 350-2模板主要检测喷枪、测温枪行程和控制给料电机转速。
为了实现给料输送的稳定性利用采用PLC模拟量模板SM331和SM 332，检测氮气流量作为PID输入信号调节现场气动薄膜调节阀。保障在镁粒在输送过程总达到理想的混合比。
WINCC作为上位机监控组态软件，在主控室设置西门子工业计算机两台，一台用于操作，另一台作为数据存储及报表打印。上位机采用西门子工控机或PC机，19寸纯平液晶优派显示器。工控机或PC机由1台贝斯特不间断电源UPS供电，备用时间：30min，保证报表数据的完整记录。
装有WINCC计算机设有工艺窗口、主控窗口、存盘数据浏览报警画面等多个窗口，工艺总监控画面如图2所示
工艺总监控画面 图2
四.Wincc与PLC之间通讯
PLC和WINCC连接采用TCP/IP协议和双绞线的方式，此种方法性价比高，兼容性也较好。它采用的TCP/IP协议，可以和工厂上级管理系统相连接，使得脱硫站数据能够上传至管理级计算机。 为了达到好的监控效果，在设计中尽量减少了无关的动画链接，以降低WinCC与PLC间通讯负担，为了能够访问外部标签，必须给PLC安装驱动程序和SIMATIC NET软件。通讯程序包括一个或者多个通道单元，通过通道单元操作PLC逻辑控制。设计中上位机WINCC和下位机PLC通讯采用TCP/IP的方式，现场总线采用PROFIBUS-DP的方式，实现了高速度高安全性和高可靠性的通讯网络。WINCC与PLC之间通讯如图3所示。
WINCC与PLC之间通讯 图3
五.程序设计
5.1 编程语言
采用STEP7 编程软件作为开发工具，结构化的程序设计实现对现场各量的采集和控制，并将程序分为若干个子程序块。程序块包括组织块OB、功能块FS、功能FC、以及系统功能SFC 等几种类型。
5.2 PLC程序块
根据系统程序流程分析并结合系统软件流程图进行PLC程序流程设计。在PLC程序块中，OB1 为系统最高级别主程序，为PLC 程序指令扫描入口。在OB1 中则依次调用FC7、FC1、FC2、FC3 直到FC4等5 个子功能，而其他FC， SFC 则被这5 个子功能调用。PLC 程序块如表5-1 所示。模拟量的输入及工程值变换采用12 位分辨率的模拟量采集模块，模拟量输入的电流值范围是4～20 mA 。在处理模拟量时，经过模/ 数转换后得到的数值与生产过程中物理量工程单位值之间的关系极为重要，西门子基于结构化的编程语言中，在其标准库（ StandardLibrary） 集成了这一功能函数FC105 可供调用。
六.结束语
本套系统配置较高，但成本较低，特别是利用S7400PLC框架式结构设计，并且选用远程ET-200 I/O方式对现场设备进行控制和检测，这种设计理念是利用了S7400高运算速度和高可靠性，和ET-200远程I/O高速低价格的特点 ，使得整个系统具备诸多优点。此套系统与国外同行业系统相比，整体设计比较合理，WINCC上位机操作软件比较友好，操作简便可靠，经过长期连续生产，从未发生过系统故障，给炼钢厂创造了较好的经济效益，也使得国外同行业产品竞争优势大大降低，填补了我国单吹颗粒镁脱硫的空白。
参考文献： [1] 郭宗仁.可编程控制器应用系统设计及通信网络技术[M].北京：人民邮电出版社，2002.
[2] 李潮，郭照新，员天佑.基于WinCC的污水处理厂监控系统设计与实现[J].微计算机信息，2006，22（4）：114一ll5.
[3] 深入浅出西门子Win（X；V6[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.
[4] S 7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
[5] 毛雪珍，颜文俊.基于Win（X；的水电站橡胶坝监控系统设计和实现[J].水利水电技术，2004，35（11）：39—41.