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摘要：具有诊断消息的人机界面（HMI），具有对现场设备的故障进行早期诊断和预警的功能，丰富的画面显示性能在选矿设备的控制系统中有着非常成功的应用。本文主要通过WinCC flexible实现对温度、电压、电流等数据的综合监控功能。
关键词：自磨机HMI PLC 程序
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-561-02
1引言
自磨机是选矿生产重要的设备之一。在选矿工艺流程中，它承担着矿石研磨、将有用的金属矿物进行单体分离等任务，提高精矿品位，为后续的重选、磁选等相关作业创造条件。为了保证磨矿作业的产品达到规定的技术指标，避免欠磨和过磨，必须对电控系统加强检测和保护，实现设备长周期的安全可靠的运行。
2控制系統及工艺简介
鲁中矿业有限公司使用的湿式自磨机?6.0×3.0米半自磨，有效容积为82m3，电机功率 1250KW，转速13.4r/min。因研磨任务量大，对自磨机电控装置安全运行的可靠性要高。加强对电机主轴承温度、电枢电压、电流及转速等检测，通过 WinCC flexible实现对数据的显示和预测，对保护电机安全高效的运行具有重要的作用。
结合公司生产实际，为简化工艺设计，该系统采用直流传动电机方案，电机轴承温度由pt100传感器检测后，把4～20mA的电流信号送入S7-200PLC的EM235模拟量模块转换为0～32000的数字量，并通过现场总线PROFIBUS-DP和ETHERNET工业以太网构成的环形控制网络，实现S7-200PLC从站和S7-400PLC主站的数据通信，WinCC flexible通过MPI网络和S7-400PLC主站进行数据交换，实现对温度、电压、电流等数据的综合监控功能。
图1 网络控制系统原理图
3.1 系统操作模式
为了使操作上具有独立的操作功能，本系统可以按两个子系统之一选择。
（1）按照操作人员的选择，可以只启动主站和一个从站工作方式；即：①先启先停；②后启先停；③故障检测和指示。（2）按照操作人员的选择，可以启动主站和两个从站工作方式；（1）先启先停；（2）后启先停；（3）故障检测和指示
3.2 控制过程
为了实现对温度较好控制，通过在S7-400PLC主站侧的结构化程序加以控制，为了更好地达到控制效果，首先在WinCC flexible中，通过手动和自动两种控制方式对电枢电压、电流及励磁电压、电流进行监控（见图2），并通监控选择触摸键进行对上述数据的更替显示以及通过指针实现数据的设定。
通过WinCC flexible运行趋势图对电机温度进行实时显示（见图3），并通过对数据运行的趋势，进行分析判断和采取相应的控制措施。
电压表对应DC0～10V的电压信号调节时显示，电流表对应4～20mA的电流信号调节时显示，温度表对应35℃～65℃范围内变化时显示。AL1～AL8故障指示灯信号按‘8421’编码组合，对变频器检测到的过电流、欠电压、过载等19种重故障进行显示。当温度过高时，由S7-400PLC通过调用功能块SFB41/FB41实现PID自动调节过程。当温度超过运行要求的上限时，通过PROFIBUS-DP主站发送停车控制命令，切断控制回路并加以报警显示（见图4），通知现场维修人员进行检修。
当按钮SB接通I0.0位置时， 通过S7-400PLC系统程序，整个系统功能FC1～FC8处于待调用状态；当按钮SB接通I0.1位置时， 通过S7-400PLC系统程序，功能FC1～FC4处于调用状态；主控站和1#从站通过网络进行数据通信。当按钮SB接通I0.2位置时， 通过S7-400PLC系统程序，功能FC5～FC8处于调用状态；主控站和2#从站通过网络进行数据通信。EM235模块的指拨开关设定：SW1、SW6为‘ON’；SW2、SW3、SW4、SW5为‘OFF’。EM277模块的1#站地址设定：X×10为‘0’；X×1为‘1’。2#站地址设定：X×10为‘0’；X×1为‘2’。
5 部分控制程序及说明
通过DB100.DBW0的10个字节的地址为WinCC flexible I/O域画面中输入/输出变量存储数据。
图2 WinCC flexible画面显示图
图3 WinCC flexible运行趋势图
图4 设备运行指示图
4 程序控制及从站地址说明
A（ L DB100.DBW 0；T DB100.DBW 0；SET；SAVE；CLR；A BR） JNB_001；L DB100.DBW 2；T DB100.DBW 2；_001： NOP 0；L DB100.DBB 4；T DB100.DBB 4；SET；SAVE；CLR；A BR；= L 0.0；A（A L 0.0；JNB _002；L DB100.DBB 5；T DB100.DBB 5；SET；SAVE；CLR_002： A BR） ；JNB_003；L DB100.DBB 6；T DB100.DBB 6；_003： NOP 0 A（ A L 0.0；JNB _004；L DB100.DBB 7；T DB100.DBB 7；SET；SAVE；CLR；_004： A BR ） ；JNB_005，L DB100.DBB 8；T DB100.DBB 8；_005： NOP 0；A（ A L 0.0；JNB _006；L DB100.DBB 9；T DB100.DBB 9； SET；SAVE ；CLR ；_006： A BR） ；JNB _007； L DB100.DBB 10；T DB100.DBB 10；_007：NOP 0；A（ A L 0.0；JNB_008；L DB100.DBB 11；T DB100.DBB 11；SET ；SAVE ；CLR；_008： A BR；） ；JNB _009；L DB100.DBB 12；T DB100.DBB 12；_009： NOP 0；A L 0.0；JNB_00a；L DB100.DBB13；T DB100.DBB 13；_00a： NOP 0 在I/0域画面中，为多状态符号传递电枢电压、电枢电流、励磁电压、励磁电流、电机转速、轴承温度等定值。
A（ A（ L DB100.DBW 34；T DB100.DBW 34；SET；SAVE ；CLR； A BR ） ；JNB _00f；L DB100.DBW 36；T DB100.DBW36；SET； SAVE；CLR；_00f： A BR；）；JNB _010；L DB100.DBW 38；T DB100.DBW 38_010： NOP0；A（ A（L DB100.DBW40；T DB100.DBW 40；SET；SAVE；CLR ；A BR ） JNB_011；L DB100.DBW 42；T DB100.DBW 42；SET；SAVE ；CLR ；_011： A BR；）；JNB_012；L DB100.DBW 44；T DB100.DBW 44_012： NOP 0
通过DB100.DBX52，为机组过压、过流、过速、失磁保护等报警事件进行记录和报警，通过DB100.DBX52.6复位WinCC flexible 中离散量报警事件。
A DB100.DBX 52.0； JNB _018；L 1；T DB100.DBW 68；SET；SAVE；CLR ；_018： A BR；= DB100.DBX 52.0； A DB100.DBX 52.1；JNB _019；L 2；T DB100.DBW 68；SET；SAVE；CLR ；_019： A BR；= DB100.DBX 52.1；A DB100.DBX 52.2；JNB_01a；L 4；T DB100.DBW 68；SET ； SAVE ；CLR ；_01a： A BR = DB100.DBX 52.2； A DB100.DBX 52.3；JNB _01b； L 8；T DB100.DBW 68；SET；SAVE；CLR；_01b： A BR； = DB100.DBX 52.3；A DB100.DBX 52.4；JNB_01c；L 16；T DB100.DBW 68；SET ；SAVE ；CLR ；_01c： A BR； = DB100.DBX 52.4
A DB100.DBX 52.5；JNB_01d；L 32；T DB100.DBW 68；SET；SAVE ；CLR；_01d： A BR；= DB100.DBX 52.5；A DB100.DBX 52.6；FP DB100.DBX 52.7；JNB _01e；L 0；T DB100.DBW 68；_01e： NOP 0
由DB100.DBX53為WinCC flexible 中模拟量报警画面中，传递正常温度设定值和温度超过附件上限/下限值时的报警值。
A DB100.DBX 53.0；JNB _02b；L 760；T DB100.DBW 70；_02b： NOP 0
A DB100.DBX 53.1；JNB_02c；L 801；T DB100.DBW 70_02c： NOP 0；A DB100.DBX53.2；JNB _02d；L 649；T DB100.DBW 70；_02d： NOP 0；A DB100.DBX 53.3；JNB_02e；L 599；T DB100.DBW 70；_02e： NOP 0；AN DB100.DBX 53.4；JNB_02f；L 700；T DB100.DBW 70；_02f： NOP0
6 应用体会
通过安装调试与使用， WinCC flexible装置已成功的应用于选矿设备中，在参数的控制调节和显示方面，具有操作简易，性能稳定等特点，能够对现场数据进行直观性预测和判断。在同类控制设备中，具有较高的性价比和应用推广价值。
参考文献
[1]《西门子人机界面（触摸屏）组态与运用技术》廖常初、陈晓东 机械工业出版社
[2]《案例解说PLC、触摸屏及变频器综合应用》 陈浩 中国电力出版社
[3]《 S7-300/400 PLC应用技术》 廖常初、 机械工业出版社
[4]《深入浅出西门子Wincc—V6》 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团、北京航空航天大学出版社
[5] 《西门子PLC 变频器 触摸屏综合应用》樊占锁 王兆宇 张越 中国电力出版社
[6]《西门子PLC与工业网络技术》 吉顺平、孙承志、路明、机械工业出版社.
关键词：自磨机HMI PLC 程序
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-561-02
1引言
自磨机是选矿生产重要的设备之一。在选矿工艺流程中，它承担着矿石研磨、将有用的金属矿物进行单体分离等任务，提高精矿品位，为后续的重选、磁选等相关作业创造条件。为了保证磨矿作业的产品达到规定的技术指标，避免欠磨和过磨，必须对电控系统加强检测和保护，实现设备长周期的安全可靠的运行。
2控制系統及工艺简介
鲁中矿业有限公司使用的湿式自磨机?6.0×3.0米半自磨，有效容积为82m3，电机功率 1250KW，转速13.4r/min。因研磨任务量大，对自磨机电控装置安全运行的可靠性要高。加强对电机主轴承温度、电枢电压、电流及转速等检测，通过 WinCC flexible实现对数据的显示和预测，对保护电机安全高效的运行具有重要的作用。
结合公司生产实际，为简化工艺设计，该系统采用直流传动电机方案，电机轴承温度由pt100传感器检测后，把4～20mA的电流信号送入S7-200PLC的EM235模拟量模块转换为0～32000的数字量，并通过现场总线PROFIBUS-DP和ETHERNET工业以太网构成的环形控制网络，实现S7-200PLC从站和S7-400PLC主站的数据通信，WinCC flexible通过MPI网络和S7-400PLC主站进行数据交换，实现对温度、电压、电流等数据的综合监控功能。
图1 网络控制系统原理图
3.1 系统操作模式
为了使操作上具有独立的操作功能，本系统可以按两个子系统之一选择。
（1）按照操作人员的选择，可以只启动主站和一个从站工作方式；即：①先启先停；②后启先停；③故障检测和指示。（2）按照操作人员的选择，可以启动主站和两个从站工作方式；（1）先启先停；（2）后启先停；（3）故障检测和指示
3.2 控制过程
为了实现对温度较好控制，通过在S7-400PLC主站侧的结构化程序加以控制，为了更好地达到控制效果，首先在WinCC flexible中，通过手动和自动两种控制方式对电枢电压、电流及励磁电压、电流进行监控（见图2），并通监控选择触摸键进行对上述数据的更替显示以及通过指针实现数据的设定。
通过WinCC flexible运行趋势图对电机温度进行实时显示（见图3），并通过对数据运行的趋势，进行分析判断和采取相应的控制措施。
电压表对应DC0～10V的电压信号调节时显示，电流表对应4～20mA的电流信号调节时显示，温度表对应35℃～65℃范围内变化时显示。AL1～AL8故障指示灯信号按‘8421’编码组合，对变频器检测到的过电流、欠电压、过载等19种重故障进行显示。当温度过高时，由S7-400PLC通过调用功能块SFB41/FB41实现PID自动调节过程。当温度超过运行要求的上限时，通过PROFIBUS-DP主站发送停车控制命令，切断控制回路并加以报警显示（见图4），通知现场维修人员进行检修。
当按钮SB接通I0.0位置时， 通过S7-400PLC系统程序，整个系统功能FC1～FC8处于待调用状态；当按钮SB接通I0.1位置时， 通过S7-400PLC系统程序，功能FC1～FC4处于调用状态；主控站和1#从站通过网络进行数据通信。当按钮SB接通I0.2位置时， 通过S7-400PLC系统程序，功能FC5～FC8处于调用状态；主控站和2#从站通过网络进行数据通信。EM235模块的指拨开关设定：SW1、SW6为‘ON’；SW2、SW3、SW4、SW5为‘OFF’。EM277模块的1#站地址设定：X×10为‘0’；X×1为‘1’。2#站地址设定：X×10为‘0’；X×1为‘2’。
5 部分控制程序及说明
通过DB100.DBW0的10个字节的地址为WinCC flexible I/O域画面中输入/输出变量存储数据。
图2 WinCC flexible画面显示图
图3 WinCC flexible运行趋势图
图4 设备运行指示图
4 程序控制及从站地址说明
A（ L DB100.DBW 0；T DB100.DBW 0；SET；SAVE；CLR；A BR） JNB_001；L DB100.DBW 2；T DB100.DBW 2；_001： NOP 0；L DB100.DBB 4；T DB100.DBB 4；SET；SAVE；CLR；A BR；= L 0.0；A（A L 0.0；JNB _002；L DB100.DBB 5；T DB100.DBB 5；SET；SAVE；CLR_002： A BR） ；JNB_003；L DB100.DBB 6；T DB100.DBB 6；_003： NOP 0 A（ A L 0.0；JNB _004；L DB100.DBB 7；T DB100.DBB 7；SET；SAVE；CLR；_004： A BR ） ；JNB_005，L DB100.DBB 8；T DB100.DBB 8；_005： NOP 0；A（ A L 0.0；JNB _006；L DB100.DBB 9；T DB100.DBB 9； SET；SAVE ；CLR ；_006： A BR） ；JNB _007； L DB100.DBB 10；T DB100.DBB 10；_007：NOP 0；A（ A L 0.0；JNB_008；L DB100.DBB 11；T DB100.DBB 11；SET ；SAVE ；CLR；_008： A BR；） ；JNB _009；L DB100.DBB 12；T DB100.DBB 12；_009： NOP 0；A L 0.0；JNB_00a；L DB100.DBB13；T DB100.DBB 13；_00a： NOP 0 在I/0域画面中，为多状态符号传递电枢电压、电枢电流、励磁电压、励磁电流、电机转速、轴承温度等定值。
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通过DB100.DBX52，为机组过压、过流、过速、失磁保护等报警事件进行记录和报警，通过DB100.DBX52.6复位WinCC flexible 中离散量报警事件。
A DB100.DBX 52.0； JNB _018；L 1；T DB100.DBW 68；SET；SAVE；CLR ；_018： A BR；= DB100.DBX 52.0； A DB100.DBX 52.1；JNB _019；L 2；T DB100.DBW 68；SET；SAVE；CLR ；_019： A BR；= DB100.DBX 52.1；A DB100.DBX 52.2；JNB_01a；L 4；T DB100.DBW 68；SET ； SAVE ；CLR ；_01a： A BR = DB100.DBX 52.2； A DB100.DBX 52.3；JNB _01b； L 8；T DB100.DBW 68；SET；SAVE；CLR；_01b： A BR； = DB100.DBX 52.3；A DB100.DBX 52.4；JNB_01c；L 16；T DB100.DBW 68；SET ；SAVE ；CLR ；_01c： A BR； = DB100.DBX 52.4
A DB100.DBX 52.5；JNB_01d；L 32；T DB100.DBW 68；SET；SAVE ；CLR；_01d： A BR；= DB100.DBX 52.5；A DB100.DBX 52.6；FP DB100.DBX 52.7；JNB _01e；L 0；T DB100.DBW 68；_01e： NOP 0
由DB100.DBX53為WinCC flexible 中模拟量报警画面中，传递正常温度设定值和温度超过附件上限/下限值时的报警值。
A DB100.DBX 53.0；JNB _02b；L 760；T DB100.DBW 70；_02b： NOP 0
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6 应用体会
通过安装调试与使用， WinCC flexible装置已成功的应用于选矿设备中，在参数的控制调节和显示方面，具有操作简易，性能稳定等特点，能够对现场数据进行直观性预测和判断。在同类控制设备中，具有较高的性价比和应用推广价值。
参考文献
[1]《西门子人机界面（触摸屏）组态与运用技术》廖常初、陈晓东 机械工业出版社
[2]《案例解说PLC、触摸屏及变频器综合应用》 陈浩 中国电力出版社
[3]《 S7-300/400 PLC应用技术》 廖常初、 机械工业出版社
[4]《深入浅出西门子Wincc—V6》 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团、北京航空航天大学出版社
[5] 《西门子PLC 变频器 触摸屏综合应用》樊占锁 王兆宇 张越 中国电力出版社
[6]《西门子PLC与工业网络技术》 吉顺平、孙承志、路明、机械工业出版社.