全集成自動化（Totally Integraded Automation）是面向通用控制系統(tǒng)的一種控制理念，西門子公司自九十年代中期提出以后，在現(xiàn)代自動化控制領(lǐng)域所占地位日漸上升，已逐步取代傳統(tǒng)的控制理念。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，根據(jù)被控對象的不同，可分為兩類：針對邏輯控制的電氣控制和面向連續(xù)生產(chǎn)的過程控制，電氣控制處理的是各離散量之間的邏輯關(guān)系，一般采用可編程控制器（PLC）實現(xiàn)控制，而過程控制主要是各模擬量的檢測與控制，一般采用各種氣動儀表和電動儀表，隨著計算機技術(shù)及大規(guī)模集成電路的普及，比較大的控制系統(tǒng)采用集散控制系統(tǒng)（DCS）。這兩類控制之間有不同的控制思路和技術(shù)內(nèi)容，在控制系統(tǒng)要求既有邏輯控制，又有模擬控制的情況下，兩者不能很好的協(xié)調(diào)，不能實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)一通訊，對企業(yè)來說，既增加了設(shè)備維護(hù)的困難，又增大了設(shè)備投入。西門子公司的wincc組態(tài)軟件在全集成自動化控制系統(tǒng)（TIA）中是一個功能強大的全面開放的監(jiān)控系統(tǒng)，此軟件支持Microsoft公司的Windows環(huán)境，具有ODBC、OLE、OPC等標(biāo)準(zhǔn)接口，數(shù)據(jù)庫采用SyBASE，兼容性好，適合應(yīng)用于汽車、化工、冶金、環(huán)保、輕工、食品、制藥等行業(yè)，在具有稱重設(shè)備的自動配比控制系統(tǒng)中的應(yīng)用更為廣泛。
1.1系統(tǒng)組成及硬件設(shè)計
自動配比控制在連續(xù)的自動化生產(chǎn)中有非常重要的作用，在連續(xù)生產(chǎn)的過程中，要求在保證生產(chǎn)連續(xù)正常的情況下，實現(xiàn)降耗提量的目的，這就需要準(zhǔn)確的對涉及到的各種參數(shù)（包括離散量和模擬量）進(jìn)行檢測，通過編程組態(tài)，實現(xiàn)工藝上的控制要求。
全集成自動化控制系統(tǒng)（TIA）基于先進(jìn)的個人計算機技術(shù)，操作員站（上位機）采用界面友好，功能強大的WINCC組態(tài)平臺，通過過程現(xiàn)場總線（MPI）與具有可實現(xiàn)邏輯控制、模擬量控制雙重功能的可編程控制器（PLC）進(jìn)行通訊，PLC通過過程現(xiàn)場總線Profibus協(xié)議，與遵循Profibus通訊協(xié)議的稱重設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
全集成自動化控制系統(tǒng)（TIA）的工控機，為確保自動配比控制系統(tǒng)的可靠運行，其配置最低為：PⅢ處理器，1GHZ主頻，256M內(nèi)存，20G硬盤，以及光驅(qū)、軟驅(qū)、鍵盤、鼠標(biāo)等，操作系統(tǒng)最低為windows98，必須裝載OFFICE98以上軟件。其下位機選用西門子公司帶導(dǎo)軌的模塊化的可編程控制器PLC，因需要與上位機和稱重設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，所以可編程控制器的CPU模塊必須具有兩個Profibus-DP口通訊接口，根據(jù)控制的實際情況，配置相應(yīng)的輸入和輸出模塊。稱重設(shè)備包括稱重變送器、稱重傳感器、稱重執(zhí)行機構(gòu)?？珊嬃靠刂浦鳈C（上位機）、稱重軟件（計量軟件/控制軟件）、plc稱重控制儀表、稱重傳感器 、稱量倉（也稱作斗式秤、倉式秤，方式可以是增量秤和減量秤）。
操作員站wincc監(jiān)控界面做自動配比控制系統(tǒng)的上位機，通過MPI現(xiàn)場總線，與可編程控制器PLC的通訊接口Profibus-DP口經(jīng)由通訊電纜相連，可編程控制器PLC的另外一個通訊接口Profibus-DP口也通過通訊電纜與具有 Profibus-DP口 ， 遵 循 Profibus通 訊 規(guī) 約 的 稱重設(shè)備 的 二 次 儀 表Parther連接，稱重設(shè)備之間的通訊由于其二次儀表遵循Profibus通訊規(guī)約，所以通過過程現(xiàn)場總線（MPI），其相互之間與編程控制器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的通訊?？删幊炭刂破鱌LC通過Profibus-DP通訊接口接收稱重設(shè)備的二次儀表傳送過來的重量信號，在中央處理器CPU模塊中，通過軟件編程，將稱重設(shè)備的重量的數(shù)字量信號轉(zhuǎn)化為模擬量信號，再進(jìn)行必要的軟件設(shè)計，就可以將重量信號轉(zhuǎn)化為流量信號。
1.2 軟件設(shè)計
利用稱重設(shè)備采集流量信號的自動配比控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計技術(shù)難點在于重量信號向流量信號的轉(zhuǎn)化，西門子公司的可編程控制器PLC具有數(shù)據(jù)運算和PID調(diào)節(jié)的功能，稱重設(shè)備的二次儀表Parther能準(zhǔn)確的即時檢測重量信號，這就確保了流量信號的準(zhǔn)確測量。
利用稱重設(shè)備采集流量信號的自動配比控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分階段：軟件總體思路確定、軟件設(shè)計編程與調(diào)試、水試和生產(chǎn)試運行。
1）軟件總體思路確定。根據(jù)工藝流程和控制條件，確定需要檢測和控制的工藝參數(shù)，各被控制參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)和互鎖，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)原理圖，統(tǒng)計所需的數(shù)字量輸入、輸出以及模擬量輸入、輸出的地址，確定重量信號轉(zhuǎn)化為流量信號的設(shè)計思路，以及PID控制回路的設(shè)計方案，畫出總體程序流程圖和中斷子程序流程圖。
2）軟件設(shè)計編程與調(diào)試。根據(jù)所確定的設(shè)計思路，編寫上位機監(jiān)控軟件和下位機控制軟件，進(jìn)行上位機和下位機軟件之間的Profibus通訊協(xié)議設(shè)置，在此基礎(chǔ)上，對所編寫的軟件進(jìn)行初步調(diào)試，進(jìn)一步細(xì)化控制條件，優(yōu)化控制軟件的質(zhì)量。
3）水試和生產(chǎn)試運行。程序編寫、初步調(diào)試以后，在現(xiàn)場首先進(jìn)行水試，修正所出現(xiàn)的問題，進(jìn)行反復(fù)的水試修正，直到所編寫的軟件滿足現(xiàn)場工況條件的要求。在水試完成以后，生產(chǎn)投入試運行階段，進(jìn)一步修正實際生產(chǎn)中所遇到的問題，使上位機監(jiān)控軟件和下位機控制軟件與生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況相符。
2 稱重設(shè)備在自動配比控制系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)驗
利用可遠(yuǎn)傳的稱重設(shè)備，將重量信號采集到控制系統(tǒng)，經(jīng)過程序設(shè)計，轉(zhuǎn)化為流量信號，來代替流量計，在現(xiàn)代控制理論中，是一個先進(jìn)的控制理念，在某些特殊的生產(chǎn)工況條件下，是一先進(jìn)的控制方案。在生產(chǎn)實踐中，針對不同工藝條件的工況，設(shè)計的帶稱重設(shè)備的自動配比控制系統(tǒng)，其穩(wěn)定性、連續(xù)可靠性都取得了滿意的效果，系統(tǒng)運行正常，實現(xiàn)了各原料之間的準(zhǔn)確配比，達(dá)到了工藝所提出的節(jié)能降耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量的控制要求。
作者：羅 玲 樊慶華
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