引言
在新型墙材工业中，各种原料的称量、配比和混合是新型墙材生产流程中非常关键的环节，会直接影响到最终墙材成品的质量。原有的PLC配料自动化监控系统对于保障配料过程的精确性和可靠性等具有重要作用，但依然存在诸如数据处理能力弱、人机界面不太友好等不足。
组态软件WinCC具有开发平台友好、功能丰富等特点，可直观展现现场生产状态，并支持多种数据库用于存储过程、事件等重要数据。因此，基于组态软件WinCC开发和设计配料监控系统，可进一步改进存在的不足，提高配料系统的易用性和可靠性，更好地满足工业现场需要。
1 配料工艺概述
在某新型墙材生产项目中，采用的主要原料有山砂、石灰、石膏等，其配料过程整体上可以分为生石灰入仓、砂石料入仓、混合料人仓、成型料入仓等4个主要生产环节，涉及生产设备有：料仓、定量给料机、皮带输送机、消化仓等，工艺过程¨1如图1所示。
(1)山砂经过破碎后进入砂仓；生石灰、石膏经过破碎、粉磨后进入料仓，储存待用。
(2)经连续式计量皮带秤计量后的砂、螺旋式计量秤计量的粉状生石灰和石膏等原料，按需要的质量配比，输送至双轴搅拌机搅拌混合后，输送到消化仓内，进行大约6 h消解熟化。
(3)消解好的原料经过轮碾机进行二次碾压混合，进一步提升原料塑性及混合均匀性，然后输送入成型料仓，供后续压制成型阶段使用。
图1 配料工艺过程图
配料监控系统可监控各配料设备状态参数，并具有手动／自动等控制模式，可模块化配置控制单元。
2 配料监控系统开发
2．1 系统层次结构
所设计的配料自动化系统可分为：现场操作控制、过程控制和管理层控制等3个不同层次模块，如图2所示。
配料操作层控制模块应用先进的S7—200 PLC控制系统，实现现场各生产环节的有机衔接、重要生产参数的自动检测与控制、减少能源及物料消耗、降低生产成本；过程控制模块通过专用的WinCC V6．2组态软件对中央监控机进行组态，通过总线通讯的模式，将配料操作层的设备运行状态和现场数据，直接传至中央监控机，使管理者完成对现场生产装置的管理和控制，并自动生成生产、故障等统计报表；管理层控制模块通过增加网络访问模块，可使企业异地管理者或技术工程师对生产装置的运行状态进行远程的控制和管理。
图2 配料监控系统结构图
2．2 现场设备监控分析
PLC现场操作控制系统选用S7—200可编程控制器，CPU选用S7—216CN，使用STEP 7 MirowWIN_V4专用软件进行PLC编程，组成功能模块和仪表如表1所示。
表1 主要功能模块与现场仪表
在配料过程中，PLC主要工艺控制流程为：
(1)生石灰／石膏入仓阶段：生石灰／石膏经鄂式破碎机破碎，进入雷蒙磨机磨辗到工艺要求后，经空气提升机提至石灰料仓存放备用。各生产设备启、停采用生石灰料仓高、低位料位开关量控制(手／自)，当料仓高位时该设备组启动禁止并报警，当料仓低位时具有启动提示功能。
(2)砂石料入仓阶段：砂石经振动筛筛选后，由输送皮带送入对辊机碾碎，进入提升皮带机，送入砂石料仓备用。各生产设备采用开关量控制，其启、停受砂石料仓高、低料位开关量控制(手／自)，当料仓高位时该设备组启动禁止并报警，当料仓低位时具有启动提示功能。
(3)混合料入仓阶段：粉状生石灰采用螺旋定量给料机计量称重，砂石料经调速皮带定量给料机计量称重，补水采用三级水量控制，人工选定方式加入，按工艺重量配比，进入搅拌系统搅拌，达到标准时间后，由输送皮带送入消化仓消解陈化。
各消化仓装配有高、低位料位开关，混合料的人仓可由系统自动分配，在一个仓满仓后，自动分配到下一个仓，采用模拟量和开关量控制。
(4)成型料入仓阶段：混合料在消化仓经过标准时间的消解陈化后，经调速皮带定量给料机计量称重，补水采用三级水量控制，人工选定方式加入，按工艺重量配比进入轮碾机轮碾，达到工艺要求时间后，由输送皮带送入成型料仓。在压机成型料仓满料时，自动停止向成型料仓输送料，采用模拟量和开关量控制。
特别对于皮带输送机和皮带提升机设备而言，为保证各工艺阶段皮带机设备在下次启动时，不会因为物料堆积过重打滑，影响各皮带机正常启动运转，需要确保物料不要堆积在各皮带机上，在各设备组间设置一定的联锁控制逻辑，在后端设备停机指令下达后，需按照物料运行顺序要求，各皮带机和提升机先后自动运行l圈后停止。
2．3 过程监控软件设计
WinCC 6．2组态软件包含有变量管理、图形编辑器报表编辑器、报警记录等多种模块，可快速生成一个符合要求的、针对特定工业现场的配料监控系统，从而实现对现场运行情况的监控管理，设计的配料监控系统软件功能如图3所示。
图3 配料监控软件设计图
该配料系统具有配料工艺流程图、设备运行状态、故障报警和报表等不同的功能画面，配料主要工艺流程图如图4所示，配料生产过程的整体物料流程，各生产设备的运行状态、过程等都有形象地表现。
单击该流程图子流程按纽，即可进入生石灰入仓、砂石料入仓、混合料入仓和成型料入仓等各生产环节。同时，双击配料生产流程画面中的设备图标，则会弹出对应设备的控制窗口画面，便于修改设备的控制和工艺参数。
该配料系统提供了手动、自动2种控制切换模式，通过不同级别的监控管理权限，在启停设备、工况发生变化、调整工作流程等情况下，可选用不同的过程控制方法；现场重要参数设定有报警功能，有新报警产生时，可自动弹出报警画面，并自动记录报警发生时间、报警类型等信息。
图4 配料工艺流程界面图
要实现WinCC 6．2对S7—200 PLC的当前过程值的访问，需在WinCC 6．2与S7—200 PLC之间组态一个通讯通道。使用WinCC 6．2自带有PROFIBUS—DP专用通道，直接在WinCC 6．2“变量管理”中添加“SIMATIC S7”通道，再在“SI—MATIC S7”通道下建立WinCC 6．2与s7—200 PLC之间的逻辑连接，最后在该逻辑连接下，使用WinCC变量管理器组态过程变量，WinCC 6．2与现场s7—200PLC之间的数据交换可通过上述过程变量来完成。
2．4 数据和报表管理
配料监控系统可根据需要，手动或自动创建生产、设备、报警和用户等数据报表，除具有自己的实时数据库和历史数据库外，还可实现与Excel文件数据交换。用户使用记录对软件维护而言非常重要，由于不便于对用户数据直接进行归档数据，需利用SQL2005软件专门创建用户记录数据表，并在配料监控系统运行时访问和显示该数据表，可实时完成对该数据表的更改维护工作。
为实现该用户使用记录功能，主要开发步骤如下：
(1)在SQL2005数据库软件中建一个本项目专用的wince数据库，在该数据库中建名为啪r-datarecord的用户使用记录表，如表2所示。
表2 用户使用记录表
(2)在WinCC 6．2软件中变量管理组态模块内部变量组中，定义user logintime、user—exittime等内部相关变量，编写记录用户使用数据的Getlogintime()、Getexittime()、Getonlinetime()等全局C脚本函数，分别完成记录用户登陆、退出、在线数据等功能。
(3)在用户管理画面“用户使用记录数据报表”中插入VB6．0的listviewctrl控件，并在该控件column headers属性中依次插入序号、用户名，登陆时间，登出时间，在线时间五列，通过在“画面对象”的“打开画面”动作㈣中加入下列VBS代码：
在每次调用用户管理画面时，触发该动作，调用上述VBS代码，实现从SQL2005 wince数据库的user_datarecord表中获取用户使用记录数据，显示在该界面中listviewctrl控件中，如图5所示。
3 结束语
开发基于WinCC 6．2的配料监控系统，可以根据生产现场需要，灵活使用多种方式，对配料生产过程中的各种被控设备对象和过程组态。从该系统测试和实际使用过程来看，该系统使工艺设备运行过程的修改变得更加灵活方便，同时可对配料生产过程的重要参数进行记录、存档及报表打印，较好地实现了预期目标。在以后的工作中，可进一步优化过程界面和丰富运行趋势分析功能，以更好地满足生产需求。
图5 用户使用记录报表图
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