【文章內(nèi)容簡介】 集成中不可缺少的關鍵組成部分。 西門子公司的 WinCC是 Windows Control Center(視窗控制中心 )的簡稱。 它集成了 SCADA、組態(tài)、腳本 (Script)語言和 OPC等先進技術，為用戶提供了 Windows操作系統(tǒng) (W1ndows 2021 或 XP)環(huán)境下使用各種通用軟件的功能。 WinCC 繼承了西門子公司的全集成自動化 (TIA)產(chǎn)品的技術先進和無縫集成的特點。 WinCC 運行于個人計算機環(huán)境，可以與多種自動化 設備及控制軟件集成，具有豐富的設置項目、可視窗口和菜單選項，使用方式靈活，功能齊全。用戶在其重慶大學本科學生畢業(yè)設計 自動 配料系統(tǒng)的設計 10 友好的界面下進行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面、報警畫面、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報表等。它為操作者提供了圖文并茂、形象直觀的操作環(huán)境，不僅縮短了軟件設計周期，而且提高了工作效率。 WinCC 的另一個特點在于其整體開放性，它可以方便地與各種軟件和用戶程序組合在一起，建立友好的人機界面，滿足實際需要。用戶也可將 WinCC作為系統(tǒng)擴展的基礎，通過開放式接口，開發(fā)其自身需要的應用系統(tǒng)。 WinCC 因其具有獨特的設計思想而具有廣闊的應用前景。借助于模塊化的設計，能以靈活的方式對其加以擴展。它不僅能用于單用戶系統(tǒng)，而且能構成多用戶系統(tǒng)，甚至包括多個服務器和客戶機在內(nèi)的分布式系統(tǒng)。 WinCC 集生產(chǎn)過程和自動化于一體，實現(xiàn)了相互間的集成。 WINCC 的特點 縱觀 WinCC 系統(tǒng)的特點，我們可以看到兩個明顯的特征。 一、 WinCC 不是孤立的軟件系統(tǒng)，它時刻與以下系統(tǒng)集成在一起： 。西門子公司的 PLC 產(chǎn)品，經(jīng)歷了從早期致力于提高運行速度，到增強系統(tǒng)通信和 聯(lián)網(wǎng)能力，再到融合了運動控制技術等諸多技術的 T 系列產(chǎn)品以及故障安全型的 F 系統(tǒng)的發(fā)展階段。在這樣的背景下， WinCC與相應的硬件系統(tǒng)緊密結(jié)合，通過統(tǒng)一的組態(tài)和編程、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理及統(tǒng)一的通訊，極大地降低了用戶軟硬件組態(tài)的工程量，實現(xiàn)了整個產(chǎn)品范圍內(nèi)的高度集成。 。從現(xiàn)場總線 PROFIBUS 到工業(yè)以太網(wǎng)，再到PROFINET 技術和基于組件的自動化技術 CBA(ComponentBased Automation)，以及無線通訊解決方案，由于 WinCC 內(nèi)置了基于 S5/S7 協(xié)議的通訊系統(tǒng)， 并提供了大量面向這些系統(tǒng)和技術的組件，從而為 WinCC 和這些系統(tǒng)的最優(yōu)化通訊和良好的互操作性提供了保證。至于在 WinCC 平臺上實現(xiàn)基于 PROFIBUS 的診斷功能，以及基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡管理功能等，更是錦上添花之筆。 制造執(zhí)行系統(tǒng) MES(Manufacturing Execution Systems)的集成。 MES系統(tǒng) 作為連接企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)的橋梁，包含了生產(chǎn)訂單管理、原材料管理、生產(chǎn)運營記錄、設備管理、工廠信息管理、生產(chǎn)規(guī)范管理系統(tǒng)和實驗室信息管理等系統(tǒng)，代表著現(xiàn)代化智能工廠發(fā)展的最新潮流。來自 西門子公司的 MES系統(tǒng) SIMATIC IT 正是代表這一潮流的優(yōu)秀系統(tǒng)。通過適當?shù)倪m配系統(tǒng)， WinCC可以輕松地集成在該系統(tǒng)下。換言之，實施了基于 WinCC 的 HMI/SCADA 系統(tǒng)，就為實施 MES 系統(tǒng)打下了堅實的基礎。 ，實現(xiàn)系統(tǒng)級的診斷功能。診斷功能包括產(chǎn)品重慶大學本科學生畢業(yè)設計 自動 配料系統(tǒng)的設計 11 和系統(tǒng)的層次，貫穿于工程實施階段、調(diào)試階段和運行階段。配合適當?shù)能浻布到y(tǒng)，如 Pr。 Agent 等， WinCC 可以方便地實現(xiàn)基于不同通訊協(xié)議、從軟件到硬件、從自動化站到操作站乃至整個 SCADA 網(wǎng)絡的診斷。 二、堅持開放性和先進 性高于一切的理念 ， 開放性和標準化是軟件系統(tǒng)的生命線 ： 。借助 C 腳本，WinCC 幾乎可以通過 Win32 API 無限制地訪問到 Windows 操作系統(tǒng)及該平臺上各種應用的功能，這正是現(xiàn)代 SCADA 系統(tǒng)的魅力所在；而 VB 腳本則從易用性和開發(fā)的快速性上相得益彰。反過來，通過 ODK， WinCC 的整個組態(tài)和運行系統(tǒng)又完全呈現(xiàn)給任何用戶自行開發(fā)的系統(tǒng)，為希望以 WinCC 作為平臺軟件進行工廠管理級軟件和信息系統(tǒng)開發(fā)的用戶提供了絕佳的平臺。 。數(shù)據(jù)庫 是 SCADA 系統(tǒng)的靈魂。從最基本的單用戶系統(tǒng)開始， WinCC 就內(nèi)置了高效的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它既可與操作站部署在同一臺 PC上，又可以緊耦合 (中央歸檔服務器 )或松耦合 (長期歸檔服務器 )的方式獨立于操作站配置。通過 ADO， OI。 EDB， SQL 等， WinCC 的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)完全開放，這就為構成靈活而高效的 IT和商務系統(tǒng)做好了充分的準備。 ，面向多種操作系統(tǒng)平臺。 WinCC是第一個完全基于 32 位內(nèi)核的 HMI/SCADA 軟件，因而，各種開放和最新的軟件技術就成為 WinCC 的代名詞。西門子 公司作為 OPC 規(guī)范的五個發(fā)起公司之一，在各類產(chǎn)品中廣泛支持 OPC， WinCC 更是囊括了 OPCDA， OPCHDA， OPCASLE 和 OPCXML等多種規(guī)范。與此同時， WinCC 支持包括 Windows C 正在內(nèi)的多種 Windows 平臺，能滿足用戶從移動式設備 (如 PDA)到遠程 客戶機等各種應用需求 。 重慶大學本科學生畢業(yè)設計 自動 配料系統(tǒng)的設計 12 3 自動配料系統(tǒng)的設計 配料系統(tǒng)簡介 全自動配料控制系統(tǒng)在各行業(yè)的應用已屢見不鮮，如：冶金，有色金屬，化工，建材，食品等行業(yè)。它是成品生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，特別是有連續(xù)供料要求的行業(yè)，其配比 的過程控制直接影響了成品的質(zhì)量，它是企業(yè)取得最佳經(jīng)濟效益的先決條件。雖然行業(yè)各自不同的工藝特點對配料控制要求也不同，但其高可靠性，先進性，開方性，免維護性，可擴展性是工廠自動化 FA所追求的一致目標 。 (1) 配料現(xiàn)場粉塵大 , 環(huán)境惡劣 。 (2) 各組份在配方中所占比例不同 , 有時甚至差異懸殊 。 (3) 配料速度和精度要求高 。 (4) 配方可能經(jīng)常變換、調(diào)整 。 (5) 物料可能受環(huán)境溫度、濕度影響。 自動配料系統(tǒng)組成 自動配料系統(tǒng)是對粉?；蛞后w物料進行單秤 稱重并按所選配方混合這一工業(yè)過程進行實時監(jiān)控管理的自動化系統(tǒng) ,已廣泛應用于冶金、建材、化工、醫(yī)藥、糧食及飼料等行業(yè)。一般的工業(yè)自動配料系統(tǒng)由以下幾部分組成。 (1) 給料部分 :給料部分是從料倉 (或儲罐 )向稱重設備中加料的執(zhí)行機構。根據(jù)物料的不同特性 ,可以選用不同的給料設備 ,如電磁振動給料機、螺旋給料機、單 (雙 ) 速電磁閥等。 (2) 稱量部分 :稱量部分由傳感器、標準連接件、接線盒和稱量斗組成 ,與稱量儀表一起進行物料的稱量以及誤差的檢測。 (3) 排料設備 :排料可以是稱重設備 (減量法 ) 或排放設備 (增量法、零 位法 ) 。通常由排空閥門、電磁振動給料機、螺旋給料機、電 (氣 ) 動閥門等組成。所有設備均應根據(jù)現(xiàn)場的工藝條件和物料的性質(zhì)等進行設計和選擇。 (4) 配料控制系統(tǒng) :配料控制系統(tǒng)由稱量儀表、可編程控制器、上位工控機及其它控制器件等組成。 (5) 校秤系統(tǒng) :配料系統(tǒng)傳感器應進行定期調(diào)校 ,以保證系統(tǒng)配料精度。 配料技術的最新進展 重慶大學本科學生畢業(yè)設計 自動 配料系統(tǒng)的設計 13 目前 , 稱重配料系統(tǒng)的流程控制幾乎全部由可編程控制器 (PLC) 來實現(xiàn) , 上位計算機主要用于配方管理、屏幕人機對話和稱重資料的存儲打印等工作。隨著微處理器技術的發(fā)展 , 配料系統(tǒng)中的稱量儀表由最初的專用積木式儀表發(fā)展為智能化的工業(yè)控制終端以及專門的配料控制器。配料控制器是用來控制一種或多種物料的配制的微電腦系統(tǒng) , 可以完全或部分取代可編程控制器 , 實現(xiàn)配料的自動化。稱量儀表的功能也由最初的資料顯示發(fā)展為具有自診斷、自動零位跟蹤、置零去皮、預置點輸出、動態(tài)稱重、數(shù)據(jù)通信等多項功能。 近年來 , 隨著現(xiàn)場總線技術的推廣 , 將傳統(tǒng)的配料控制系統(tǒng)改進為基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)成為科技進步的必然趨勢。目前 , 許多用于配料的稱重儀表已經(jīng)有了 Profibus、 Modbus 等現(xiàn)場總線接口 ,使 基于現(xiàn)場總線的配料控制系統(tǒng)成為可能 , 基于現(xiàn)場總線的配料控制系統(tǒng)正在迅速推廣。 自動配料系統(tǒng)的設計 配料系統(tǒng)的設計 在氧化鋁生產(chǎn)工藝中 ，為滿足生產(chǎn)的需要，設計一套自動配料系統(tǒng)。此配料系統(tǒng)將完成 3 種物料（石灰石、鋁礦石、無煙煤）的自動配比控制。 自動配比方式有 2種，即總量比例控制和主從比例控制。在總量比例控制方式下，操作員只需設定幾種物料的下料總量，再設定這幾種物料的配比要求，系統(tǒng)將自動計算出各物料的下料設定值，分別送到各喂料設備，自動完成各物料的下料量控制，使各物料的下料量滿足總量和比 例的要求。當下料總量值或下料比例需要改變時，操作員只需改變總量值或比例值，系統(tǒng)將立即重新自動計算出各物料新的設定值，立即更改個物料的下料量，調(diào)整十分迅速，滿足生產(chǎn)需要。在主從比例控制方式下，操作員只需設定幾種物料的下料比例，再選取一種物料為主變量，則其他物料的下料量將按比例地跟隨主變量下料量。當主變量下料量改變時，其它物料的下料量立即改變，保證下料比例不變。當 需要改變物料下料比例時，操作員只需改變比例值，各物料的下料量立即按照新的比例設定。為了使操作更方便，適應性更強，可以選取一種或多種或全部物料單獨控制， 其下料量由操作員完全控制，不隨其它物料變化。本設計采用的使主從比例控制。 此 配料系統(tǒng)的設計包括稱重方式選擇、給料方式選擇、生產(chǎn)線結(jié)構方式選擇、配料控制系統(tǒng)的設計等。 在 氧化鋁生產(chǎn) 過程中 , 常用稱量方式有進料式稱量和卸料式稱量 2種。進料式稱量有 2種實現(xiàn)方法 , 第 1種方式稱為零位法 ， 即在稱量開始時通過給料設備向稱量料斗內(nèi)給料 ,在稱量值達到設定值時停止給料 ， 然后打開閘門將料卸出 ,再從重慶大學本科學生畢業(yè)設計 自動 配料系統(tǒng)的設計 14 零位重新稱量下一物料 。 第 2 種方式稱為增量法 ， 即稱量料斗接收、稱量好一種物料后 ,不排空料斗 ,而是只將電子秤內(nèi)部計 數(shù)值清零 ,再接收另一物料 顯然 , 零位法的稱量精度比增量法的稱量精度高。 采用進料式稱量 , 當給料設備停止給料后 , 還將有一部分物料在空中以自由落體的方式落入稱量料斗 , 這些余料稱為落差。因為有落差的影響 , 增量法稱量物料重量的設定值應為要配制的物料標準重量減去落差值。 而在氧化鋁生產(chǎn)工業(yè)中，因為所配物料均為固體，又給料機放料后，在皮帶稱上直接稱量其數(shù)值。 在進料式稱量中 , 由于物料本身特性及料斗原因可能造成卸料不凈 , 從而產(chǎn)生稱量誤差。卸料式稱量只稱量從料斗中取走的物料量并顯示其重量 ,不存在卸料干凈與否的問 題 , 因而該方式特別適合于稱量難稱的物料 , 如易粘附的物料等 , 其缺點是設備比較復雜 , 需要同時有給料裝置和卸料裝置 ,要求車間高度較高 ,并且由于稱量料斗內(nèi)的物料重量值總是高于需要配制的物料的重量值 , 從而導致傳感器量程增大 , 造成稱量精度降低。因而一般情況下卸料式稱量的精度比進料式稱量的精度低。 2. 給料方式選擇 目前 , 稱重配料系統(tǒng)最常用的給料裝置有電磁振動給料機和螺旋給料機。 電磁振動給料機運用機械振動學的共振原理 ,雙質(zhì)體在低臨界近共振狀態(tài)下工作 , 無轉(zhuǎn)動部件、耗電少、體積小、重量輕、運行費用低。在給 料過程中 , 物料在料槽中被連續(xù)拋起 , 并按拋物線軌跡向前作跳躍運動 , 因此對料槽的磨損較小。其缺點是安裝后的調(diào)試較復雜 , 調(diào)整不當會產(chǎn)生噪聲且運行不好。 與電磁振動給料機相比 , 螺旋給料機給料均勻 , 受外界影響小 , 機械振動小 , 運行平穩(wěn) , 對稱量的干擾也小 , 可以避免因振動造成的粉料分層。但螺旋給料機上安裝有電動機和減速器 , 重量大 ,效率較低。對于液體物料 , 一般采用閥門控制給料量。 而在本設計中，由于氧化鋁生產(chǎn)工藝的物料為固體，故我們采用的是 螺旋給