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1 前言

    四川省安縣銀河建化集團(tuán)有限公司（以下簡稱銀河建化）的水泥熟料粉磨系統(tǒng)有兩套配料系統(tǒng)（如圖1所示），而且兩種系統(tǒng)的控制方式不同，一種為恒速皮帶秤間歇式給料系統(tǒng)，另一種是新上的核子秤。

    兩種配料系統(tǒng)控制上相對獨立，各自有相應(yīng)的控制室且相距較遠(yuǎn)，給操作和管理帶來了不便。因此，在產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量方面都需要得到進(jìn)一步提高，在現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不變的條件下，進(jìn)行自動化改造可以滿足上面目的。

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本文給出了基于PLC并且針對水泥工業(yè)上不同種類秤混合配料的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，實踐證明此系統(tǒng)自動化程度高、穩(wěn)定性好、運(yùn)行可靠。

2 配料控制系統(tǒng)設(shè)計

    本文設(shè)計的配料控制系統(tǒng)是雙層式結(jié)構(gòu)，類似一個小型的DCS系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。上層是在工業(yè)控制計算機(jī)上實現(xiàn)監(jiān)視管理；下層通過PLC完成配料及負(fù)荷控制。西門子PLC中的S7-200系列可以滿足多種多樣的自動化控制需求。S7-200系列不僅穩(wěn)定可靠而且還具有緊湊的設(shè)計、良好的擴(kuò)展性、強(qiáng)大的指令，使得其可以近乎完美的滿足小規(guī)模的控制系統(tǒng)要求。

圖2 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

    根據(jù)實際現(xiàn)場布局，系統(tǒng)是由2套西門子PLC S7-200和一臺工控機(jī)構(gòu)成；
    因為核子秤控制室和皮帶秤控制室距離較遠(yuǎn)，所以之間采用RS 485總線進(jìn)行通訊；
    因為水泥廠配料系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量較大，實時性要求較高，所以PLC采用自由口通訊，自己定義通訊格式；
    考慮整個配料系統(tǒng)的可靠性和安全性，讓S7-200_1 作為主站，主要負(fù)責(zé)7路核子秤的配料控制，讓S7-200_2作為從站，負(fù)責(zé)5路皮帶秤的配料控制，上位機(jī)作為從站，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)監(jiān)控和管理。
 
3.自由口通信實現(xiàn)

    S7-200 CPU內(nèi)部集成的PPI通訊接口為用戶提供了強(qiáng)大的通訊功能。PPI接口的電氣特性為RS485，可在三種方式下工作：

    （1） PPI方式

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    （2） MPI方式
    （3） 自由通訊口方式  

    本系統(tǒng)采用自由通訊口方式，自由口通訊是通過用戶程序可以控制S7-200 CPU通訊口的操作模式，利用自由口模式，可以實現(xiàn)用戶定義的通訊協(xié)議連接多種智能設(shè)備。通過使用接受中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令（XMT）和接受指令（RCV），用戶程序控制通訊口的操作，通過SMB30（通訊口0）允許自由口模式，而且只有在CPU處于RUN模式時才能允許。當(dāng)CPU處于STOP模式時，自由口通訊停止，通訊口轉(zhuǎn)換成正常的PPI協(xié)議操作。PPI通訊協(xié)議是西門子專為S7-200系列PLC開發(fā)的一個通訊協(xié)議，可通過普通的兩芯屏蔽雙絞線電纜進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。波特率可選。
   
    S7-200使用STEP-7 MicroWin基本編程軟件，因為測點數(shù)量較多，功能相對比較復(fù)雜，所以程序中大量使用子程序和中斷，采用結(jié)構(gòu)化編程。由于PLC采用自由口通訊，所以需要用戶自己定義數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，PLC通訊初始化子程序梯形圖：

    上位機(jī)軟件采用了Borland公司出品的基于bbbbbbs平臺的軟件開發(fā)工具C++ Builder 6.0，作為當(dāng)前最受歡迎的R&D開發(fā)工具，C++ Builder 6.0具有以下優(yōu)點：

    VCL可視組件庫是當(dāng)前最為功能完備和高效的bbbbbbs基礎(chǔ)類庫之一。提供對bbbbbbs系統(tǒng)平臺上開發(fā)所需的全方位支持。
    基于C＋＋這樣一種面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言。帶有快速C語言編譯器。
    基于組件設(shè)計和可視化的開發(fā)環(huán)境。
    基于組件的設(shè)計思路，豐富的屬性配置和事件驅(qū)動的方法提供了快速開發(fā)bbbbbbs應(yīng)用程序的途徑。
    豐富的數(shù)據(jù)庫組件提供對各種不同類型的數(shù)據(jù)庫的全面支持。獨具特色的BDE數(shù)據(jù)庫引擎提供多種數(shù)據(jù)庫的訪問支持。 

4 結(jié)束語

    該系統(tǒng)經(jīng)過現(xiàn)場的運(yùn)行，結(jié)果令人滿意，系統(tǒng)顯示畫面豐富、直觀，現(xiàn)場運(yùn)行可靠，不僅各項指標(biāo)滿足技術(shù)要求，同時系統(tǒng)的效益也有很大提高，主要表現(xiàn)在管理成本的降低、崗位的縮減、系統(tǒng)檢修周期的延長和檢修費(fèi)用的降低等。

    另外，隨著PLC技術(shù)水平的提高，其計算能力、響應(yīng)速度、聯(lián)網(wǎng)能力、靈活性和可維護(hù)性已經(jīng)達(dá)到或超過了傳統(tǒng)的DCS，性能價格比有了更大的提高，從而進(jìn)一步推動了PLC控制系統(tǒng)在中小型水泥廠的應(yīng)用。