电子皮带秤集散配料控制系统设计.pdf

电子皮带秤集散配料控制系统设计

徐州矿务集团质量技术监督处毕思武

【摘要】本文介绍了电子皮带秤集散配料控制系统的设计方法。从集散控制系统的体系结
构、集散配料控制系统的设计、PLC编程与组态软件的应用等几个方面进行了讨论。该系统
构成灵活、操作管理便捷、控制功能丰富、信息资源共享、安装调试简单、安全可靠性高、
性能价格比高，深受广大用户欢迎。
【关键词】电子皮带秤集散控制系统配料控制PLC组态软件
电子皮带秤是一种无需对质量细分或者中断输送带的运动，而对输送带上的散装物料进
行连续称量的自动衡器。电子皮带秤一般由秤体（秤架、称重托辊、输送皮带）、称重传感
器、速度传感器、电机、称重控制仪表等组成。按照承载器的不同，可将电子皮带秤分为称
量台式承载器和输送带式承载器两种；按照带速不同，可分为单速（恒速）皮带秤和变速（调
速）皮带秤两种。电子皮带秤的准确度等级分为0.5、1、2三个等级。电子皮带秤在冶金、
矿山、化工、水泥、电力、高速公路等对输送带散装物料计量和配料中得到了广泛的应用。
集散控制系统（DistributedControlSystem,DCS）又称为计算机分布式控制系统，它
是利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。它是
计算机技术、通信技术、控制技术和CRT显示技术（简称4C技术）相互渗透发展的产物。
集散控制完全适用现代工业的生产和管理需求，它的出现是工业控制的里程碑。电子皮带秤
与集散控制系统相结合，组成基于电子皮带秤的集散配料控制系统，具有称重计量和配料控
制精度高，管理控制集中方便，故障风险分散等优点,进一步提高了电子皮带秤的应用水平。
1.集散控制系统的体系结构
集散控制系统由集中管理部分、分散控制检测部分和通讯部分组成。集中管理部分可分
为运行员操作站、工程师工作站和管理计算机；分散控制监测部分按功能可分为控制站、监
测站；通信部分用于完成控制指令以及各种信息的传递和数据资源的共享。
DCS的典型体系结构如图1所示。按照DCS各组成部分的功能分布，所有设备分别处于
四个不同的层次，自上而下分别是：现场控制级，过程控制级，过程管理级和经营管理级。
与这四层结构相对应的四层局部网络分别是现场网络（FieldNetwork,Fnet）,控制网络
（ControlNetwork,Cnet），监控网络（SupervisionNetwork,Snet）和管理网络（Management
Network,Mnet）。

图1集散控制系统的体系结构
1.1现场控制级

现场控制级设备直接与生产过程相连。典型的现场控制级设备主要有各类传感器、变送
器和执行器。它们将生产过程中的各种工艺变量转换为适宜于计算机接收的电信号（如常规
变送器输出的4～20mADC电流信号或现场总线变送器输出的数字信号），送往过程控制站或
数据采集站；过程控制站又将输出的控制器信号（如4～20mADC信号或现场总线数字信号）
送到现场控制级设备，以驱动控制阀或变频调速装置等，实现对生产过程的控制。

1.2过程控制级

过程控制级主要由过程控制站、数据采集站和现场总线接口等组成。过程控制站接收现
场控制级设备送来的信号，按照预定的控制规律进行运算，并将运算结果作为控制信号，送
回到现场的执行器中。过程控制站可以同时实现反馈控制、逻辑控制和顺序控制等功能。

1.3过程管理级

过程管理级的主要设备有操作站、工程师站和监控计算机。

操作站是操作人员与DCS相互交换信息的人机接口设备，是DCS的核心显示、操作和管
理装置。一般配有具有较强图形处理功能的微型机、以及相应的外部设备，如CRT或LCD
显示器、大屏幕显示器（选件）、打印机、键盘、鼠标等。开放型DCS采用个人计算机作为
人机接口。

工程师站是为了便于控制工程师对DCS进行配置、组态、调试维护而设置的工作站。一
般由PC配置一定数量的外部设备组成，例如打印机、绘图仪等。

监控计算机的主要任务是实现对生产过程的监督控制，如机组运行优化和性能计算，先
进控制策略的实现等。一般来说，监控计算机由超级微型机或小型机构成。

1.4经营管理级

经营管理级是全厂自动化系统的最高层，只有大规模的集散控制系统才具备这一级。

2.集散配料控制系统设计

2.1系统组成结构

集散配料控制系统由主控制台（PLC、称重控制显示器），变频器柜、工控机（服务器）、
现场操作箱，现场总线，恒速皮带秤给料电机、调速皮带秤运行电机，恒速秤、调速秤和螺
旋秤/减量秤组成。采用SIEMENSS7系列可编程控制器和DXK2002称重显示控制器作为下位
机，研华610工控机做上位机，构成集散控制系统。局域网采用B/S模式，上位机为工控机
（服务器），下位机为各客户终端机等。其组成