1、概述
以前一些自动配料控制系统中多采用vc或vb来设计，整个设计工作过程复杂，且不易修改，系统界面简单，实现功能较少且不全面，远不能满足现代自动化控制系统的要求。近几年来随着计算机技术的飞速发展，国内外一些组态软件不断地完善，现场应用效果较好，得到市场的认可。当前，随着自动化和人们生活水平的提高，环保问题得到足够的重视，政府也出台了相应的一些政策，在此情况下，冶金、煤炭等行业对自动配煤控制系统提出了更高的要求，须对原有的设备进行改造。本文介绍我公司利用组态软件为新钢焦化厂开发的一种自动配料监控系统。
2、系统的工艺流程及控制对象
2.1 系统工艺流程
自动配煤控制系统是将几种原煤由料仓经圆盘给料机输送给皮带输送机，当物料流经电子皮带秤时，由电子皮带秤进行计量。整个系统在计算机等控制下按一定的比例进行混合，然后进行烧结，得到焦炭。系统工艺流程如图1所示：
2.2 系统控制对象
自动配煤控制监控系统主要由操作站（计算机监控单元）和控制站组成。
2.2.1 操作站
操作站实际上是一台工业控制微型计算机，基本配置为机箱ipc-610，pⅲ650，128m内存，40x光驱，1.44m软驱，17”显示器，cpu接口卡pca-6179l，多端口通讯板 pcl-746+，打印机等。
操作站主要用于对现场的工况进行集中监视、数据记录、参数设置、定时存盘、报表打印及报警提示记录等，将切换开关置于操作站，可对现场设备进行启停操作；同时操作站与调度室进行通讯，将现场情况传送到调度室，调度人员能在上位机上直观地观察到生产过程中设备的运行状况、实时数据和历史数据等，并将这些数据进行处理存储、打印等。这些实时数据的采集、处理，可以直接地了解整个生产情况，避免以前数据弄虚作假的现象及管理人员为取得数据去现场取正而带来不必要的工作量，从而充分地提高该焦化厂生产效率、发挥人力、物力和实现高度自动化控制。
2.2.2 控制站
控制站主要由可编程控制器、智能调节器、变频器及电脑积算器等组成。该系统有46个监视参数和20个报警信号，组态王基本i/o变量156个，为此选用组态王256点，其硬件配置如下：
（1）plc：选用omron公司生产的cqm1h型，电源单元型号为cqm1-pa203、cpu单元型号为cqm1h-cpu21、输入单元型号为cqm1-id212、输出单元型号为cqm1-qc212及cpt编程软件等。
（2）智能调节器：选用宇电公司生产的ai-808型，该型号调节器具有先进的ai人工智能调节算法,无超调,自整定at功能和自动/手动双向无扰动切换及用户参数编程等功能。
（3）变频器：选用富士公司生产的frn11g11s-4cx，用于调节圆盘给料机的转速，现场控制效果很好，节约大量的能源（工作电压约70%左右），减少对环境的污染。
（4）电脑积算器：为电子皮带秤选配的电脑积算器，型号为emc1495，能同时显示累计量、瞬时流量等，具有通讯和打印功能，可同时发送2路4～20ma模拟电流信号。控制系统结构简图如图2所示。
3、组态王基本i/o点参数类型
该系统中，组态监控系统所要采集的数据主要有四类，分别为：采集电脑积算器的速度、瞬时流量及累计重量；智能调节器的上下限值、p、t、m等参数；plc的开关量参数及中控室上位机有关参数等。
4、组态软件设计
4.1 组态软件特点
“组态王”是在流行的pc机上建立工业控制对象人机接口的一种智能软件包，它以windows 98/windows nt4.0中文操作系统作为其操作平台，充分利用windows功能，图形界面较好，可以很方便地构造自己的数据采集系统，在任何需要的情况下可将现场的信息实时地传送到控制室，便于对生产情况进行监测。它能与电脑积算仪和ai智能调节器进行通讯：读取数据，发送数据；并与plc进行通讯：读取i/o状态，发送i/o指令；具有报警、故障查询及打印功能；组态画面真实反映实时状态；工程设定及配方输入多样，适应工况能力较强；软件设有不同的访问权限，可让不同权限的人操作不同的内容。具有以下特点：
（1）真正的32位系统，运行于windows 98/windows nt4.0；
（2）多任务、多线程，确保实时性，不丢失数据；
（3）硬件驱动程序采用com技术，速度较快；
（4）驱动程序配置向导，使用简单、方便；
（5）分布式数据库，支持各种sql数据操作；
（6）采用windows界面风格；
（7）支持pci总线和dde技术
4.2 界面部分设计
运行系统主画面如图3所示：
在图3的界面中可进行如下操作：
（1）配置用户及其权限
系统进入运行状态后，用户应先进行登录，在自己的权限范围内进行相应的操作，否则监控界面将锁定在系统工况状态（如图3）。图中主菜单上方圆形开关即为[用户登录及退出开关]，开关下方显示“用户名称”及“访问权限”。用户退出区别于系统退出，用户退出后系统仍按原设定运行，而系统退出后，整个监控程序结束。用户访问权限不同，能进行的相应操作也不同。访问权限达到900的用户可通过点击位于登录开关右方的[配置用户及其权限]按钮配置用户及其访问权限并能修改登录口令。
（2）利用鼠标可进行画面切换，点击“系统工况”出现如图3所示的画面，从图中可以很清楚地观察系统当前的工作状态、当前运行趋势曲线、报警状态及皮带运行速度、流量和累计量等数据。
（3）利用鼠标点击“趋势曲线”按钮，可查看系统历史趋势曲线，了解前一段时间内物料运行的情况。
（4）利用鼠标点击“工程参数”按钮，可将画面切换到工程参数画面，根据生产情况进行pid参数设定及生产设定等，满足生产工艺的要求。
（5）利用鼠标点击“动力控制”按钮，可将画面切换到动力控制画面，点击画面中的按钮，与之相关的设备进入启停运行状态。
（6）利用鼠标点击“报表管理”按钮，可将画面切换到报表状态，并可直接打印或定时打印生产报表。
4.3 配方管理
系统运行时，监控系统自动计算和称量各种配料，保持配比的准确，这一过程是通过配方来实现的。在投产之前，技术人员通过化验，检测物料成分，确定几种物料之间的配比关系及每种物料所含水分的多少，再通过管理人员向配方库中输入各种配方。生产时，操作人员从配方库中调用需要的配方，这样监控软件就可根据配方情况对下位机（调节器、变频器、plc等）进行协调控制，实现各种物料按预定的配方进行配比。
5、实时数据采集管理
画面程序在实际运行中是通过i/o设备和下位机（电脑积算器、智能调节器、plc）进行数据交换的，现场工艺实时数据经串口传送到上位机的组态王应用程序中，通过dde交换到excel中，同时组态王也从excel中读取相应数据。数据交换如图4所示：
6、结束语
通过一年多时间的使用，用户对该系统给予很高的评价：系统运行可靠性好，操作简单，维护方便，控制精度高，不但保证了产品的质量和产量，同时又克服了环境污染问题，为企业创造良好的经济效益。该系统也可用于对多种散装物料按预定的配比进行自动连续的流量控制的其它场合，例如石油、化工、冶金、纺织、制药、烟草、机械加工、建材、市政建设等。