【正文】 信號模塊的硬件組態(tài)圖如圖 所示。在4 至 9 號槽位插入模擬量輸入模塊， SIMATIC400→ SM400→ AI400→ AI8x12Bit。在 4至 8 號槽位插入數(shù)字量輸入模塊， SIMATIC400→ SM400→ DI400→ DI16xAC120/230V；在 9至 11 號槽位插入數(shù)字量輸出模塊， SIMATIC400→ SM400→ 。 圖 網絡設置 ②插入電源模塊，在 0 號機架的 1 號槽插入電源模塊，在文件配置中依次單擊SIMATIC400→ PS400→ Redundant→ PS407 10A； ③ PROFIBUS 網絡中插入兩個 IM153 模塊， DP 地址分別設置為 5 和 6。 ①在硬件配置中雙擊“ DP” ，彈出 DP 屬性窗口，點擊“屬性”進入屬性設置。新建項目向導圖如圖 所示，單擊確認后，回到 SIMATIC Manager 主窗口。 分析 磨礦 分級過程 控制系統(tǒng)的硬件要求， 采 用 STEP7 軟件對系統(tǒng)進行硬件組態(tài)，硬件組態(tài)有兩種方法， STEP 向導和新建項目。 26 圖 測試畫面 DP 通信設置：在安裝好的 STEP7 軟件的上位機中，打開 SIMATIC 管理器，打開“選項”按鈕→ “設置 PG/PC 接口”按鈕，選擇 CP5611(PROFIBUS)激活選項，單擊窗口右邊的“屬性”按鈕，彈出一個對話框，在網絡參數(shù)中的傳輸率下，設置傳輸速率為 ，單擊確定，返回到接口設置界面；雙擊測試按鈕，彈出一個測試對話框，分別點擊測試與讀取按鈕，測試的結果是在總線節(jié)點處，窗口 0、 3 端口處是打勾的，它們分別對應的是電源模塊、 CPU 模塊、 CP343_1 模塊的 MPI 地址。 MPI 通信設置：在安裝好的 STEP7 軟件的上位機中，打開 SIMATIC 管理器，打開“選項”按鈕→ “設置 PG/PC 接口”按鈕，選擇 CP5611(MPI)激活選項，單擊窗口右邊的“屬性”按鈕，彈出一個對話框，如圖 所示，在網絡參數(shù)中的傳輸率下，設置傳輸速率為，單擊確定，返回到接口設置界面； 圖 設置 PG/PC 接口 雙擊測試按鈕，彈出一個測試對話框，分別點擊測試與讀取按鈕，測試畫面如圖 所示。 CPU 與上位計算機進行通訊時，計算機需插有 CP5613 通信網卡，并通過 MPI 或 DP 編程電纜與 PLC 連接。 MPI 通信的設定： PLC 側的通信速率設定為 。 25 上位機與 PLC 通訊測試 和 系統(tǒng)的硬件組態(tài) 上位 控制計算 機與 PLC 的通信 CPU 4162 DP 集成了兩個通信接口： DP 通信接口和 MPI 通信接口，上位機 通過接口設置選擇 合適的 通信方式。 通過 S7 軟件可創(chuàng)建 自動化應用方案，所有數(shù)據是以項目的 結構進行組織和管理 ， 主要有 ：硬件組態(tài)數(shù)據和 對 應 的模塊 參數(shù)；可編程模塊的程序 ；通信網絡的組態(tài)數(shù)據 [31][32]。軟件適用于 C S7和 WINAC 產品系列，是一款西門子公司開發(fā) 的 組態(tài)軟件?？刂葡到y(tǒng)的監(jiān)控軟件為 WINCC，用戶可以通過WINCC 組態(tài)軟件進行人機界面的設計，實現(xiàn)對生產工藝中的設備進行監(jiān)視與控制，記錄 各運行設備中各主要參數(shù)的運行狀況，從而有效的對生產工藝進行控制，提高經濟效益 [30]。系統(tǒng)程序是指編程軟件中系統(tǒng)自帶的程序或函數(shù)，因此用戶可直接調用，方便快捷；用戶程序是指用戶根據控制對象與控制要求來進行編寫的指令。控制程序 用 Step7 版本軟件，編程方式 使 用結構化程序設計，將每個控制任務分成 N 個子程序 編制在 不同的功能塊中。 24 第四章 磨礦分級 過程 自動控制系統(tǒng)的軟件設計及實現(xiàn) 磨礦分級自動控制系統(tǒng)軟件設計由與其相應的 PLC 控制程序和 上位 機中運行的程序(監(jiān)控 )組成。 本章小結 (1) 闡述了磨礦分級控制系統(tǒng)的硬件組成及安裝。對應的輸出分別是 2系列給料機、皮帶、高頻篩、渣漿泵的啟動、停止。 20 圖 1站 DI03 模塊接線圖 DI03是數(shù)字量輸入模塊 DI 16 120 VAC/230 VAC，分成 4 組，對應的輸入分別是 2渣漿泵的手動運行、自動運行、運行故障。 主站配電原理圖如圖 所示 16 圖 主站配電原理圖 17 1站接線圖 ⑴ 1站 DI1至 DI DO1 至 DO5 模塊信號供電圖，如圖 所示 圖 1配電圖 18 ⑵ DI1 至 DI5 信號接線圖如圖 所示 圖 1站 DI01 接線圖 DI01 是數(shù)字量輸入模塊 DI 16 120 VAC/230 VAC，分成 4 組，對應的輸入為分別 2 系列給礦機運行，皮帶運行，變頻故障，變頻自動。綜上所述，各類現(xiàn)場儀表的型號如下表 所示 表 現(xiàn)場儀表的型號 元件名稱 型號 超聲波液位計 FDU91+FMU90 濃度計 DF5420 電磁流量計 ZDLJP100 電動調節(jié)閥 ZDLJP150、 ZDLJP100 磨音頻譜分析 DFCK6811A 核子秤 DF5500 磨礦分級自動控制系統(tǒng)硬件 模塊線路設計 系統(tǒng)硬件配置主要包括主站配電原理圖、 1分站處理部分的控制信號（ 1站配電圖、DI1 至 DI5 數(shù)字量模塊開關量輸入、 DO1 至 DO5 數(shù)字量模塊開關量輸出、 1站繼電器接線圖）、 2分站處理部分的控制信號（ 2站配電原理圖、 2站 AI模塊原理圖、 2站 AO 塊原理圖）、 4磨音 頻譜分析儀接線圖。1% ；對非皮帶輸送機設備計量與控制誤差 ≤177。具有動態(tài)計量精度 準確性良好 的優(yōu)點 ；例如： 在皮帶輸送機正常工作 期間， 15 當 物料負載量大于 設定參考 下限值 而 且流量在滿量程的 15%100%范圍內 波動 時， 整個系統(tǒng) 動態(tài)累計計量誤差 ≤177。 調整方便：具有參數(shù)自動調整的功能，如增益、零點由單片機自動調整；頻譜分析通道的增益由單片機自動動態(tài)調節(jié)，使調整參數(shù)更方便、準確，信號頻率為 100Hz10kHz，模擬接口是兩路 420 毫安標準信號，數(shù)字接口是 RS485 通信，供電電源為 AC85265V，在溫度 050℃ 、相對濕度＜ 85%條件下工作，最 大負載為 600 歐。 調節(jié)機構主要技術參數(shù)如表 所示： 表 調節(jié)機構主要技術參數(shù) 公稱通徑 (mm) 100 150 閥座直徑 (mm) 100 150 額定流量 系數(shù) Kv 直線 176 440 等百分比 160 400 行程 (mm) 40 60 公稱壓力 (Mpa) 、 、 、 工作溫度℃ 20～ 200， 40～ 200， 40～ 450 ⑸ 磨音頻譜分析儀 磨音頻譜分析儀用于一段球磨磨音頻譜監(jiān)測，工程項 目中選用東方測控公司，型號為 DFCK6811A。 其結構特點和應用范圍如下： ZDLJp 型電子式電動精小型單座調節(jié)閥是由 3610L 系列電子式電動執(zhí)行機構和低流阻直通單座調節(jié)機構組成。 ⑥ 主機：工作溫度 0～ 50℃ ；相對濕度 ≤90 ％ (40℃ )； ⑦ 探測器：工作溫度 20～ 50℃ ；相對 濕度 ≤95 ％ (40℃ )； ⑶ 流量計 流量計用于一段高頻篩給礦流量檢測和一段泵池補加水流量檢測，工程項目中選用德國科隆公司型號為 ZDLJP100 的電磁流量計。 主要技術參數(shù)： ① 測量范圍：濃度０～１００％； ② 適應管徑 (液層厚度 )： Φ ５０～５００ mm； ③ 精確度等級：０．１％； ④ 基本誤差：量程的 177。 濃度計 采用高靈敏 且 高效率的閃爍探測器 ，并且 所需放射源的強度大大降低。這樣的安裝可以使設備 長期運行 并且 穩(wěn)定可靠， 不但能使?jié)舛扔?經久耐用， 而且還能使 測量結果受到的干擾因素 最 少 。 ⑵ 濃度計 濃度計用于一段高頻篩給礦濃度檢測，工程項目中選用東方測控公司型號為 DF5420（含現(xiàn)場顯示表），共 4臺。 ③液位計 固態(tài)結構，無可動 部件，可靠性 高 ， 元器件 使用壽命長。 ② 液位計 穩(wěn)定性 良 好，滿度、液位計零位穩(wěn)定性可達 %FS/年。 磨礦自動控制系統(tǒng)現(xiàn)場儀表 輸入輸出電路設計 ⑴ 超聲波液位計 超聲波液位計用于一段分級泵池液位檢測，工程項目選用型號為 FDU91+FMU90+支架4 臺。采用 10/100Mbit/s 通訊速率自檢測，支持全雙工 /半雙工連接，可通過網絡進行遠程編程 13 和調試，通過 S7 路由實現(xiàn)網絡間的 PG/OP 通訊。在模塊分級控制 系統(tǒng)選用6 個 數(shù)字量輸入模塊 SM321 DI32 DC24V， 5 個數(shù)字量輸出模塊 SM322 DO32 24V/, 3 個模擬量輸入模塊 SM331 AI812Bit 和 1 個模擬量輸出模塊 SM332 AO412Bit 。 (4)信號 模塊 I/O 的 選取 信號模塊分為：數(shù)字量模塊和模擬量模塊，數(shù)字量模塊分為數(shù)字量輸入模塊和數(shù)字量輸出模塊，模擬量模塊分為模擬量輸入模塊和模擬量輸入模塊 。 (3)電源模塊的選擇 PS407 系列電源模塊是西門子公司為 S7400 專配的 24V DC 電源，可安裝在 S7400的專用導軌上，其額定輸出電流有 2A、 5A、 10A 等多種。 綜合 以上因素的影響，根據 性價比與 系統(tǒng) 控制要求 ， 選用 CPU4162DP。 ⑵ CPU 模塊的選擇 西門子 PLC S7400 是模塊式結構。因此整個系統(tǒng)的開發(fā)周期較短，可以節(jié)約大量的時間，降低成本，為企業(yè)實現(xiàn)利益。 目前西門子公司生產的PLC 是市場上應用比較成熟，其應用領域較廣，而且技 術相對而言較為成熟，在技術支持上 有 保障。另外對現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)的功能做了簡要說明。 工藝參數(shù)趨勢曲線顯示 和 歷史數(shù)據分析 ； 報警顯示 和 事故記錄 ； 現(xiàn)場設備遠程診斷 和 遠程維護 ； 產量顯示、歷史記錄 ； 遠程啟停設備 ； 工藝流程運行狀態(tài)分析 。每幅畫面能顯示過程變量的實時數(shù)據和運行設備的狀態(tài)。 磨礦分級過程的 計算機監(jiān)控 計算機是監(jiān)視和控制生產過程的窗口，顯示并記錄來自各控制單元的過程數(shù)據，通過人機界面，將分散的過程信息集中起來，實現(xiàn)信息處理和操作集中化，完成系統(tǒng)監(jiān)視和控制 功能 [26]。 就地手動控制 就地控制模式由安裝在設備附近的就地按鈕站或設備自帶的控制箱來完成，可通過就地／遠程切換開關切換設備的控制方式。 遠程手動控制 遠程手動控制模式由上位機完成，可實現(xiàn)設備的單機啟停。首先程序進行自檢，自檢通過則彈出啟動允許對話框，如果發(fā)現(xiàn)生產線上設備出現(xiàn)故障、處于檢修狀態(tài)或其他非正常情況時發(fā)出報警。遠程自動控制方式為主要的和基本的運行方式，其它兩種運 行方式為在特定工況下的補充，另根據系統(tǒng)工藝要求提供運行時所必要的聯(lián) 動和互 鎖 [25]。 控制系統(tǒng)預留了網絡接口，做為管理工作站的服務器既可以通過內置的 10M/100M 自適應網卡或調制解調器與其他客戶機組成管理級網絡，又可以在客戶機上再安裝一塊CP1613 卡實現(xiàn)與服務器的同步監(jiān)控。其中工業(yè)以太網用于系統(tǒng)操作員站和主控制站之間的連接；而 PROFIBUDP 現(xiàn)場總線用于主控制站和遠程 I/O 控制站之間的連接。 SIMATIC NET 工業(yè)網絡通訊系統(tǒng)還可采用冗余設計，具 備很好的容錯性能，不僅保證了系統(tǒng)通訊的可靠性，也便于系統(tǒng)的故障維護 [23][24]。 SIMATIC NET 工業(yè)網絡通訊系統(tǒng)各個層級的通訊協(xié)議都是符合國際標準的網絡協(xié)議，保證了系統(tǒng)的開放性、可擴展性。 系統(tǒng)網絡設計 SIMATIC NET 工業(yè)通訊網絡系統(tǒng)是一個的全集成的網絡系統(tǒng)，擁有豐富靈活的網絡層級。整體開放性是指 Wincc 可以與各種軟件連接在一起，為了滿足實際需要組成有友好的人機界面，用戶也可以利用 Wincc 開發(fā)更為高級且滿足自己需求的應用系統(tǒng)。可以大大縮短工作時間，提高工作效率。 在 個人計算機環(huán)境 下 運行 WinCC，可以與多種設備 和 控制軟件 相連接 ， 靈活使用，各種功能齊全，擁有菜單選項、可視窗口。 WlndowsControIConter(視窗控制中心 )是 西門子公司 WinCC 組態(tài)軟件的全稱。 系統(tǒng)組態(tài)軟件 Wincc 本系統(tǒng)選用 西門子公司的 WinCC 軟件 作為組態(tài)軟件。包括系統(tǒng)組態(tài) (選擇機架、給各個槽位分配模塊、自動生成 I/OO 地址 )、 CPU 參數(shù)設置 (如啟動特性、掃描監(jiān)視時間 )和模塊參數(shù)設置 (用于定義硬件模塊的可調整參數(shù) )。 (3)通信組 態(tài)包括組態(tài)的連接和顯示、定義 MPI 或 PROFIBUSDP 設備之間由時間或事件驅動的數(shù)據傳輸、定義事什驅動的數(shù)據、用編程語言對所選通信塊進行參數(shù)設置。 (1)SIMATIC 管理器可瀏覽 SIMATICS M C7的所有工具軟件和數(shù)據。 系統(tǒng)編程軟件 采用西門子公司的 STEP 7 標準軟件包作為編程軟件。系統(tǒng)工業(yè)以太網按照環(huán)網設計，通訊速率為 100M，系統(tǒng)具有很高的擴展能力，最大可以擴展到 1000 個負載 9 站（包括現(xiàn)場