引言
在新型墻材工業中，各種原料的稱量、配比和混合是新型墻材生產流程中非常關鍵的環節，會直接影響到最終墻材成品的質量。原有的PLC配料自動化監控系統對于保障配料過程的精確性和可靠性等具有重要作用，但依然存在諸如數據處理能力弱、人機界面不太友好等不足。
組態軟件WinCC具有開發平臺友好、功能豐富等特點，可直觀展現現場生產狀態，并支持多種數據庫用于存儲過程、事件等重要數據。因此，基于組態軟件WinCC開發和設計配料監控系統，可進一步改進存在的不足，提高配料系統的易用性和可靠性，更好地滿足工業現場需要。
1 配料工藝概述
在某新型墻材生產項目中，采用的主要原料有山砂、石灰、石膏等，其配料過程整體上可以分為生石灰入倉、砂石料入倉、混合料人倉、成型料入倉等4個主要生產環節，涉及生產設備有：料倉、定量給料機、皮帶輸送機、消化倉等，工藝過程¨1如圖1所示。
(1)山砂經過破碎后進入砂倉；生石灰、石膏經過破碎、粉磨后進入料倉，儲存待用。
(2)經連續式計量皮帶秤計量后的砂、螺旋式計量秤計量的粉狀生石灰和石膏等原料，按需要的質量配比，輸送至雙軸攪拌機攪拌混合后，輸送到消化倉內，進行大約6 h消解熟化。
(3)消解好的原料經過輪碾機進行二次碾壓混合，進一步提升原料塑性及混合均勻性，然后輸送入成型料倉，供后續壓制成型階段使用。
圖1 配料工藝過程圖
配料監控系統可監控各配料設備狀態參數，并具有手動／自動等控制模式，可模塊化配置控制單元。
2 配料監控系統開發
2．1 系統層次結構
所設計的配料自動化系統可分為：現場操作控制、過程控制和管理層控制等3個不同層次模塊，如圖2所示。
配料操作層控制模塊應用先進的S7—200 PLC控制系統，實現現場各生產環節的有機銜接、重要生產參數的自動檢測與控制、減少能源及物料消耗、降低生產成本；過程控制模塊通過專用的WinCC V6．2組態軟件對中央監控機進行組態，通過總線通訊的模式，將配料操作層的設備運行狀態和現場數據，直接傳至中央監控機，使管理者完成對現場生產裝置的管理和控制，并自動生成生產、故障等統計報表；管理層控制模塊通過增加網絡訪問模塊，可使企業異地管理者或技術工程師對生產裝置的運行狀態進行遠程的控制和管理。
圖2 配料監控系統結構圖
2．2 現場設備監控分析
PLC現場操作控制系統選用S7—200可編程控制器，CPU選用S7—216CN，使用STEP 7 MirowWIN_V4專用軟件進行PLC編程，組成功能模塊和儀表如表1所示。
表1 主要功能模塊與現場儀表
在配料過程中，PLC主要工藝控制流程為：
(1)生石灰／石膏入倉階段：生石灰／石膏經鄂式破碎機破碎，進入雷蒙磨機磨輾到工藝要求后，經空氣提升機提至石灰料倉存放備用。各生產設備啟、停采用生石灰料倉高、低位料位開關量控制(手／自)，當料倉高位時該設備組啟動禁止并報警，當料倉低位時具有啟動提示功能。
(2)砂石料入倉階段：砂石經振動篩篩選后，由輸送皮帶送入對輥機碾碎，進入提升皮帶機，送入砂石料倉備用。各生產設備采用開關量控制，其啟、停受砂石料倉高、低料位開關量控制(手／自)，當料倉高位時該設備組啟動禁止并報警，當料倉低位時具有啟動提示功能。
(3)混合料入倉階段：粉狀生石灰采用螺旋定量給料機計量稱重，砂石料經調速皮帶定量給料機計量稱重，補水采用三級水量控制，人工選定方式加入，按工藝重量配比，進入攪拌系統攪拌，達到標準時間后，由輸送皮帶送入消化倉消解陳化。
各消化倉裝配有高、低位料位開關，混合料的人倉可由系統自動分配，在一個倉滿倉后，自動分配到下一個倉，采用模擬量和開關量控制。
(4)成型料入倉階段：混合料在消化倉經過標準時間的消解陳化后，經調速皮帶定量給料機計量稱重，補水采用三級水量控制，人工選定方式加入，按工藝重量配比進入輪碾機輪碾，達到工藝要求時間后，由輸送皮帶送入成型料倉。在壓機成型料倉滿料時，自動停止向成型料倉輸送料，采用模擬量和開關量控制。
特別對于皮帶輸送機和皮帶提升機設備而言，為保證各工藝階段皮帶機設備在下次啟動時，不會因為物料堆積過重打滑，影響各皮帶機正常啟動運轉，需要確保物料不要堆積在各皮帶機上，在各設備組間設置一定的聯鎖控制邏輯，在后端設備停機指令下達后，需按照物料運行順序要求，各皮帶機和提升機先后自動運行l圈后停止。
2．3 過程監控軟件設計
WinCC 6．2組態軟件包含有變量管理、圖形編輯器報表編輯器、報警記錄等多種模塊，可快速生成一個符合要求的、針對特定工業現場的配料監控系統，從而實現對現場運行情況的監控管理，設計的配料監控系統軟件功能如圖3所示。
圖3 配料監控軟件設計圖
該配料系統具有配料工藝流程圖、設備運行狀態、故障報警和報表等不同的功能畫面，配料主要工藝流程圖如圖4所示，配料生產過程的整體物料流程，各生產設備的運行狀態、過程等都有形象地表現。
單擊該流程圖子流程按紐，即可進入生石灰入倉、砂石料入倉、混合料入倉和成型料入倉等各生產環節。同時，雙擊配料生產流程畫面中的設備圖標，則會彈出對應設備的控制窗口畫面，便于修改設備的控制和工藝參數。
該配料系統提供了手動、自動2種控制切換模式，通過不同級別的監控管理權限，在啟停設備、工況發生變化、調整工作流程等情況下，可選用不同的過程控制方法；現場重要參數設定有報警功能，有新報警產生時，可自動彈出報警畫面，并自動記錄報警發生時間、報警類型等信息。
圖4 配料工藝流程界面圖
要實現WinCC 6．2對S7—200 PLC的當前過程值的訪問，需在WinCC 6．2與S7—200 PLC之間組態一個通訊通道。使用WinCC 6．2自帶有PROFIBUS—DP專用通道，直接在WinCC 6．2“變量管理”中添加“SIMATIC S7”通道，再在“SI—MATIC S7”通道下建立WinCC 6．2與s7—200 PLC之間的邏輯連接，最后在該邏輯連接下，使用WinCC變量管理器組態過程變量，WinCC 6．2與現場s7—200PLC之間的數據交換可通過上述過程變量來完成。
2．4 數據和報表管理
配料監控系統可根據需要，手動或自動創建生產、設備、報警和用戶等數據報表，除具有自己的實時數據庫和歷史數據庫外，還可實現與Excel文件數據交換。用戶使用記錄對軟件維護而言非常重要，由于不便于對用戶數據直接進行歸檔數據，需利用SQL2005軟件專門創建用戶記錄數據表，并在配料監控系統運行時訪問和顯示該數據表，可實時完成對該數據表的更改維護工作。
為實現該用戶使用記錄功能，主要開發步驟如下：
(1)在SQL2005數據庫軟件中建一個本項目專用的wince數據庫，在該數據庫中建名為啪r-datarecord的用戶使用記錄表，如表2所示。
表2 用戶使用記錄表
(2)在WinCC 6．2軟件中變量管理組態模塊內部變量組中，定義user logintime、user—exittime等內部相關變量，編寫記錄用戶使用數據的Getlogintime()、Getexittime()、Getonlinetime()等全局C腳本函數，分別完成記錄用戶登陸、退出、在線數據等功能。
(3)在用戶管理畫面“用戶使用記錄數據報表”中插入VB6．0的listviewctrl控件，并在該控件column headers屬性中依次插入序號、用戶名，登陸時間，登出時間，在線時間五列，通過在“畫面對象”的“打開畫面”動作㈣中加入下列VBS代碼：
在每次調用用戶管理畫面時，觸發該動作，調用上述VBS代碼，實現從SQL2005 wince數據庫的user_datarecord表中獲取用戶使用記錄數據，顯示在該界面中listviewctrl控件中，如圖5所示。
3 結束語
開發基于WinCC 6．2的配料監控系統，可以根據生產現場需要，靈活使用多種方式，對配料生產過程中的各種被控設備對象和過程組態。從該系統測試和實際使用過程來看，該系統使工藝設備運行過程的修改變得更加靈活方便，同時可對配料生產過程的重要參數進行記錄、存檔及報表打印，較好地實現了預期目標。在以后的工作中，可進一步優化過程界面和豐富運行趨勢分析功能，以更好地滿足生產需求。
圖5 用戶使用記錄報表圖
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