WinCC在磨选分级系统中的应用

许金萍++胡平

摘要：磨矿作业是选矿厂整个生产过程的重要组成部分，对选矿厂的选矿指标和经济效益起着主导作用。为了保证最好的磨矿指标，必须强化控制操作，因此离不开功能强大的组态软件。本文结合山东华联矿业股份有限公司磨选分级系统的工艺进行分析与设计，重点介绍控制系统组态软件WinCC在磨选分级系统中的应用设计。

关键词：WinCC 组态 磨选

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0163-02

磨选分级系统是选矿生产工艺流程中最为关键的生产环节，将碎矿工序送来的粉矿磨细，经过球磨机与旋流器的闭路磨矿分级作用，产出浓度粒度符合要求的矿浆流送往选别工艺流程，满足后续磁选工艺的要求。原矿可磨性的变化、入磨粒度的波动和供水压力的波动，都会对磨选分级生产过程产生了很大的扰动。在人工操作情况下很难及时地克服这些扰动，使产品产量和质量的提高受到很大的限制。磨选分级生产过程中，设备的操作和参数的监控较多，操作工很难在第一时间内发现故障，所以对监控系统组态软件的设计就显得很重要。通过监控系统上位机操作和监控，遇到突发情况时做出提醒和相应的操作，维持工艺生产的稳定和现场安全。山东华联矿业股份有限公司选矿厂磨选分级监控系统采用了西门子组态软件WinCC，实现了磨选分级生产过程的自动化控制，提高了生产效率，降低了现场操作人员的劳动强度。

1 工艺流程概述

山东华联矿业股份有限公司四选厂三系列磨选系统采用三段球磨分级生产工艺，工艺的流程大致是：粉矿仓→皮带给料→一段球磨→一段旋流器→一段磁选机→二段球磨→二段旋流器→二段磁选机→高频细筛→三段球磨。

华联矿业股份有限公司选矿厂磨选分级监控系统实现对一段给料和球磨分级系统实行自动控制，并且保证生产系统的连续、稳定和高效，通过优化控制实现选厂生产磨矿处理能力的最大化。

2 系统总体设计

2.1 设计原则

2.1.1 可靠性

系统在满足生产工艺的条件下长期稳定运行，同时具有很好的抗各种干扰的能力，满足电磁兼容性和安全性的要求。西门子上位机软件WinCC和下位机软件STEP7是稳定可靠的、符合工业标准的工业软件，具有较高容错能力[1-2]。

2.1.2 先进性

系统结合山东华联矿业股份有限公司选矿厂的实际需要，所设计的系统硬件和系统软件是先进成熟的软件，使系统的配置水平处于国内先进水平，并且使系统技术先进、性能良好。

2.1.3 可扩展性

保证选矿厂在扩建或改造时，满足对控制系统的扩容要求，具有易维护性、开放性、完善性。

2.2 系统架构

整个系统分为三级架构，包括设备层、网络层和管理层，各层网络能够独立运行。设备层负责生产设备数据采集和实时控制，包括现场仪表、电气设备、PLC等；网络层负责数据传输，包括工业以太网、交换机等；管理层负责生产实时监控和生产指令的下达，包括工程师站、操作员站、服务器等[3]。系统架构如图1所示。

2.3 系统功能分析

2.3.1 操作级和工程师级的权限选择

软件运行后选择操作级别才能进入软件操作，分为工程师级和操作级。工程师级主要可以浏览全部画面和操控整个软件，以及对控制系统的维护和系统设备的维修。操作级主要是可以浏览监控画面以及现场操作，不能改变现场已经设置的参数值。

2.3.2 流程画面、报警画面、趋势画面的显示和操作

整个流程画面通过监控计算机显示设备的操作状态，报警画面是对生产过程中出现的现场问题进行报警。趋势画面对现场过程中的重要的参数通过趋势图来表示，实现整个生产控制过程中重要的参数监测和记录。

2.3.3 重要工艺参数的历史数据存储和检索，历史趋势记录

系统运行过程中工艺参数多且数量大，人工记录是无法实现。为了方便对系统运行过程中各参数的查询，需要通过软件自动对历史数据存储和检索，达到自动记录功能，实现对系统运行的全过程监控任务。

2.3.4 系统的自动/手动切换和手动操作

自动操作方式主要是针对系统正常工作，没有故障的时候采取自动操作，以达到自动控制的效果。手动操作方式主要是为了平时的维护，以及在有故障时能够对故障点进行单点检修。

2.3.5 声音报警和系统联锁控制

当出现设备故障时候，系统通过警报声来报警，提醒操作人员故障信息。系统联锁控制是给矿机和渣浆泵组在工作过程中出现故障时，能够自动切换备用设备以保证生产的正常进行，提高生产效率。

3 Wincc组态软件的监控系统设计

3.1 图形画面组态

磨选分级监控系统组态画面主要包括工艺流程、参数显示、参数设置、报警设置、回路控制、PID设置、报警记录、历史趋势。

通过启动WinCC软件进行项目组态，组态画面实现对整个磨选分级系统的监控和操作。安装WinCC后第一次启动软件，会自动弹出项目类型选择对话框，可以选择单用户项目、多用户项目或客户机项目。磨选分级监控系统選择单用户项目，根据现场实际工艺流程设计建立编辑画面和过程画面[4]。

3.2 系统代码设计

对于C脚本的创建，WinCC提供两个不同的编辑器。一个是图形编辑器中的动态编辑器，用于对象创建C动作；另一个是全局脚本编辑器，用于创建项目函数和全局动作。脚本语言的语法与采用ANSI的标准C语言相一致，脚本代码写入相应的图标中。

例如登录对话框代码如下：

#include "apdefap.h"

void OnLButtonDown（char* lpszPictureName， char* lpszObjectName， char* lpszPropertyName， UINT nFlags， int x， int y）

{#pragma code （"UseAdmin.DLL"）

#include "pwrt_api.h"

#pragma code （）

PWRTLogin（1）；}

例如15号皮带启动停止的代码如下：

#include "apdefap.h"

void OnClick（char* lpszPictureName， char* lpszObjectName， char* lpszPropertyName）

{#pragma option（mbcs）

SetTagBit（"15#belt_dialogbox"，！GetTagBit（"15#belt_dialogbox "））；}

3.3 通讯方式选择

上位机通过监控画面按钮对生产设备进行控制，发出的控制指令通过总线传达到下位机中，下位机执行相应的控制程序。下位机程序采用SIMATIC STEP7 软件，使用的是梯形图LAD语言编写，并下载到PLC控制器中[5]。WinCC提供了SIMATIC S7 Potocol Suite的通讯驱动程序，添加S7驱动程序后产生了在不同网络上应用的S7协议组。需要在其中选择与其物理连接相应的通道单元，与S7 PLC进行逻辑连接。本系统中PLC是西门子S7-300，采用的通讯方式是TCP/IP方式，如图2所示。

4 结语

山东华联矿业股份有限公司磨选分级系统通过WinCC组态监控画面，生产现场工艺状况一目了然，其工作性能稳定监控界面友好，在很大程度上减轻了工人的劳动强度。同时系统具有高可靠性，使维护人员工作量减少，保证了生产的连续性。本系统投入运行以来，指标达到设计的要求，系统运行稳定，提高了企业自动化和信息化水平。

参考文献

[1]甄立东.西门子WinCC V7[M].機械工业出版社，2011.

[2]刘锴.深入浅出西门子S7-300 PLC[M].北京航空航天大学出版社，2004.

[3]付家才.工业控制工程实践技术[M].化学工业出版社，2004.

[4]杨树亮，范凌霄，严凡涛，王志民.磨矿自动化控制系统在赤峰某钼矿的应用[J].有色金属（选矿部分），2012（4）：67-70.

[5]朱浪，潘丰.WinCC组态在均质生产过程监控中的应用[J].江南大学学报（自然科学版），2014.13（1）：17-22.

收稿日期：2016-08-25

作者简介：许金萍（1981—），女，安徽马鞍山人，本科，工程师，工作单位：中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，研究方向：选矿自动化。