新型加气砖生产线自动化控制机械设计本科毕业设计.doc

中央广播电视大学（芜湖分院） 中 央 广 播 电 视 大 学二号华文中宋 毕 业 论 文四号黑体 题 目 新型加气砖生产线自动化控制系统的设计 姓 名 韩 鹏 学 号 1334001203626 专 业 机械制造与自动化技术 三号黑体入学时间 2013.03 指导教师 胡朗 完成日期 2015.11.19 摘 要 进入80年代以来，随着建筑业发展迅速，对建筑材料的需求量与日俱增，加气砖作为一种新型的环保墙体材料同样具有广阔的市场前景。本文先介绍了加气砖的优点比如重量轻、强度高、保温、隔热、防火。同时生产加气砖的材料更是多种多样，可根据当地不同的原材料，不同的条件来量身定造。目前虽然国家多次提倡使用环保材料，国内也开始在各地有加气生产线出现。但国内加气砖的推广使用情况却不容乐观还不能真正的取缔黏土实心砖，应用比例相对较小。主要原因在生产中存在着工艺设备落后，技术水平低下，导致工厂生产规模小，产量一直提高不上去。产品质量也存在着参差不齐、应用技术也跟不上推广要求。针对这些情况，为了实现加气砖产量和质量的提高，通过研究加气砖生产工艺，我提出了新型加气砖生产线自动化控制系统的设计这一方案。本文对生产线的自动控制系统进行了全面的规划设计，首先介绍加气砖生产历史以及发展现状，再详细的描述加气砖的生产工艺流程，根据工艺流程给出合理、详细的设计思路。在本文中运用举例和规范分析相结合的方法详细的阐述了控制系统核心西门子plc的结构、原理和应用，以及加气砖控制系统的设计、软件编程的介绍、西门子plc的通信方式和组态画面的制作步骤和设计，通过对如今加气砖生产线工艺流程所遇到的问题提出了下线先进行下位机plc的程序设计；上线应用wincc组态软件对上位机监控画面的设计。通过上线与下线相结合完成生产线的自动化生产和监控的整体设计。下位机面完成生产现场的数据收集及过程控制，上位机完成对下位机的监控和管理等等。通过如今的设计实现优质、高产、低耗和提高劳动生产率的目的。关键词： 加气砖 plc wincc 自动控制 abstract since entering 80,with the rapid development of the construction industry,the demand for building materials.as a new type of environmental protection material,gas filling brick has a broad development prospects.aerated brick has many outstanding advantages compared with the clay brick.for example light weight、high thermal insulation、fire etc.at the same time,the production of aerated brick materials are varied.it can be determined according to the different raw materials.for example,its raw materials selection of sand fly ash ore and other waste materials.although the state advocates the use of environmentally friendly materials in china also began to have aerated brick production line,but the domestic promotion of aerated brick or not ideal.the main reason is that due to the backward technology and equipment,the technical level is low and the scale of factory can not be enlarged.the traditional aerated brick production line realizes the mechanical equipment operation of the whole production line mainly depends on the control of the relay to achieve.because of the electrical equipment will produce magnetic field interference,the relay will be easy to absorb and damage and other problems caused by the impact of production output.in view of these circumstances,in order to realize the production and quality of aerated brick,the design of the control system of plc aerated brick production line is introduced.in this paper,the automatic control system of production line is planned and designed.first of all,the production history and the development status of the gas production are introduced,and the process flow of the production process is described in detail.today automated production process is the lower machine plc on-line application of wincc configuration software on the monitor screen design.through on-line and offline combined complete automatic production and automatic monitoring of the production line,through today design to achieve high-quality、high-yield、consumption and improve labor productivity.keywords:aerated brick plc wincc automation 目 录 摘 要2一、前言51.1课题设计的来源和研究意义51.2 加气砖生产的发展趋势6二、加气砖生产工艺流程62.1加气砖的概述62.1.1加气砖原材料62.1.2加气砖生产设备7 2.2加气砖生产工艺流程72.2.2加气砖釜前生产部分82.2.3加气砖釜后生产部分9三、新型加气砖生产线控制系统设计93.1 可编程控制器的简介93.1.1 可编程控制器的介绍93.1.2 可编程控制器的基本结构93.1.3 可编程控制器的控制原理103.1.4 可编程控制器的应用领域103.2新型加气砖控制系统设计113.2.1配料系统硬件组成113.2.2配料系统的配电113.3.3加气砖配料室系统设计113.2.4加气砖配料室plc模块i/o的接线分配123.3 加气砖控制系统软件153.3.1 软件编程介绍153.3.2 下位机软件的编程153.4 下位机西门子plc的通信173.4.1配料室plc与现场编程设备的通信173.4.2配料室plc与现场单机设备的通信173.5 程序调试18四、监控系统设计184.1 监控软件的概述184.1.1 组态软件概述184.1.2工程系统组态简述194.2监控系统的设计194.2.1监控系统的创建步骤194.2.2 wincc报警画面的设计214.2.3趋势画面的设计22五、结论22致谢23参考文献24 一、 前言1.1课题设计的来源和研究意义 进入21世纪以来，我国经济的高速发展，城镇化建设的加快，建筑业逐渐成为重要的支柱产业。在巨大的经济利益带动下，建筑材料得到快速发展，同时由于环境污染的日益加剧，墙体材料的发展要顺应可持续发展战略这一要求，以实现保护土地、保护环境、节能利废的目的。在我国，目前实心粘土砖是传统的墙体材料。实心粘土砖是用粘土烧制而成的砖，其特点自重大，每年烧制粘土砖都要大量毁坏耕地，消耗巨量的煤炭。根据国家发改委公布的有关数据显示，在我国不但每年生产实心粘土砖要耗用10亿立方米粘土资源，同时每年还要因此消耗7000多万吨标准煤，而且还有超过5000万吨的二氧化碳排被排放到空气中。实心粘土砖在生产中造成的耕地被毁、大气污染、资源浪费等种种危害已经使其越来越不符合社会发展的需要，现在国内大城市雾霾现象越发严重给人们的健康、安全生活带来巨大危害，国家更是已经下达文件禁止粘土砖的使用，淘汰粘土砖的呼声越来越高。由于过度开发资源和环境的矛盾日益突出，进一步推进墙体材料的革新成为应时之需。在十一五期间，墙体材料的发展得到了政策和资金的扶持，城市城区禁用实心粘土砖任务基本完成。十二五时期是我国工业化城镇化加快的关键时期，也是进一步推进墙体材料革新，保护耕地，节约能源的关键时期。十二五不但要加大禁用粘土制品的力度，更要进一步加快新型墙体材料的发展步伐，推动新型墙体材料产业优化升级，淘汰落后生产技术和设备，提高产业规模化和设备自动化水平。作为新型墙体材料的一种，加气砖完全复合新型式的要求。加气砖是一种多孔的轻质混凝土，它采用硅、钙质材料等原材料，加入发气剂，经搅拌成型，养护而成的实心砌体。它具有质轻，保温隔热，耐火性强，抗冻性，耐久性高，干缩性小，隔音性好，绿色环保，便于加工的特点，是一种性能极为优越的新型墙体材料。当前加气砖的生产工艺已经成熟，生产线的自动控制系统也在随着技术的发展在不断地被完善。近年来国内加气混凝土行业已经发展起来，生产厂家的数量也在不断地增加，但是较发达国家相比，我国的加气砖生产和应用的现状并不乐观，还存在着很大的差距。许多厂家的控制系统还存在着很大的不足，如工艺装备落后、控制水平较低、系统不稳定、自动化程度不高、运行安全不能保障等都是普遍存在的问题。在工业生产中，可编程控制器的出现满足了生产设备和自动生产线控制系统的可靠性和灵活性。相比较而言，可编程控制器具有的可靠性高、抗干扰能力强、功能完善、适用性强的特点完全能够适应加气砖生产控制的要求。加气砖具有其它墙体材料不可比拟的优势，它的应用推广能够解决现在存在的资源和环境的之间矛盾。同时可编程控制器在加气砖生产线上的应用也能够实现精确控制产品的质量，生产效率和单线生产能力大幅度的提高。1.2 加气砖生产的发展趋势进入21世纪以来，我国提出了节能环保，绿色产业成为目前最兴盛的产业。传统的工业发展虽然为人类创造了优越的生活条件，但是同时它造成了能源的消耗、可用水的短缺、环境的污染等一系列问题，随着这些情况日益严重，已经到了一方面阻碍经济的发展，另一方面危害人体的健康。这就迫使人们必须转变产业模式，现在可持续发展的产业代替传统产业成为必然。现在随着我国经济的腾飞，建筑业更是突飞猛进。这带来了墙体材料的巨大需求。同时人民生活水平逐渐提高对生活和工作场所也有了新的要求，建筑物不仅仅需要质量、功能的完善。还要求其美观且无害人体健康，因此墙体材料的改革是必然趋势，加气砖具有轻质、保温性能好、可加工性且可循环利用等优点，从以上就可以看出加气砖的发展具有广阔的市场，有着良好的发展前景。 二、加气砖生产工艺流程2.1加气砖的概述加气砖是一种高温蒸压工艺生产的加气混凝土砌块，它的主要的原材料有沙、粉煤灰、水泥、石灰等钙质材料，是一种新型的节能环保墙体材料。加气砖按照原材料可以分为粉煤灰加气砖和砂加气砖，通过加工可切割成砌块或板材，应用于保温块、墙板或屋面板等。加气砖是将硅质、钙质原材料磨细后与发气剂加水搅拌，在一定的温度下它们会发生化学反应，再通过浇注成型、预养切割、蒸压养护等工艺过程即完成加气砖的生产过程。2.1.1加气砖原材料(1)粉煤灰粉煤灰是煤炭废渣，主要来源于燃煤电厂。粉煤灰中是生产时的主材料。 (2)砂砂是加气砖的核心原材料之一，砂的主要组成是细小的石头颗粒，在加气砖生产中要选用较细的砂作为原料。 (3)水泥水泥在加水搅拌后，与砂石等材料胶结在一起，是加气砖强度保障的主要来源。 (4)石灰石灰的主要成分有氧化钙，一方面在加气砖生产中石灰与硅质材料通过化学反应生成硅酸钙，另一方面石灰与水反应还可以为加气坯体的凝固提供热量。 (5)石膏石膏的主要成分是硫酸钙，在生产中，石膏是发气过程的调节剂。其调节作用主要是延缓生石灰消解和料浆稠化速度，同时可以提高砖的强度及砖的碳化、抗冻性能。在生产中加入量一般控制在5%以内不宜过多。 (6)发气剂粉煤灰加气砖在生产中还需要添加铝粉作为发气剂，在蒸压的过程中发生化学反应产生气泡，让加气砖内部形成轻质多孔的结构。 (7)稳泡剂发气剂通过化学反应产生的气泡，由于气泡壁厚度不一造成气泡不稳定，在蒸压时可能会造成气泡瞬间破裂，影响加气砖的质量。因此需要在料浆中加入稳泡剂以降低气泡表面张力和增加液膜表面弹性，可以提高气泡的稳定性。2.1.2加气砖生产设备 （1)原材料预处理设备:加气砖生产中预处理设备主要有颚式破碎机和球磨机。 （2）原材料计量设备：现在主要用传感器计量。 （3)搅拌浇注设备：主要实现搅拌和浇注两个功能，搅拌可以是物料充分反应，在充分搅拌后，启动卸料阀浇注。 （4）全自动空翻切割切割机：料浆注入模具后，经过静养形成坯体，要把坯体安照要求切成加气砖块。在生产过程中，翻转吊机把坯体放置在磨具小车上，小车在电机带动下前进，前进过程中先纵切后横切，经切过的加气砖坯体放在蒸养小车上，编组送入蒸压釜进行蒸养。 （5）蒸压釜：蒸压釜是一种大型压力容器，经过蒸养出釜的加气砖，经过检测合格后即为成品。 （6）锅炉：为料浆罐和搅拌罐提供蒸汽，保持工艺要求温度，让原材料的反应更加充分和迅速同时为蒸压釜和预养窑提供热能。 （7）辅助设备：辅助设备主要有模具、模具车、蒸养车等等。2.2加气砖生产工艺流程加气砖生产工艺流程主要包括原材料的处理、原材料的计量、物料搅拌和浇注、空翻切割机切割、蒸压釜蒸养这几个环节。按照生产又可划分配料、釜前和釜后。首先其配料如下图图2.1 图2.1 加气砖配料生产流程图 流程描述如下： （1）首先测料浆温度视情况看是否要注入蒸汽。 （2）再用料浆泵将料浆打入斗浆称1. （3）螺旋输送机1和螺旋输送机2分别将量好的石灰和水泥送入斗料称2. （4）开始搅拌，计算好时间再将铝粉送入斗料称3. （5）在此期间按照生产工艺的要求加水。 （6）按照工艺要求依次打开卸料阀，把原料送入搅拌罐，开始搅拌。 （7）计算好时间，打开料将阀将料浆注入模具。2.2.1加气砖釜前生产部分 (1)加气砖的预养 浇注结束后，将浇注好的模具车送入蒸养室进行发气，室温保证在60度左右，蒸养约2个小时。蒸养到时空翻吊机将加气砖的坯体至于切割小车上，运送开始横纵切割。 （2）加气砖的切割 蒸养时间到后，翻转吊机抓取坯体放置于切割小车上，切割小车运送坯体通过横纵切割机切割。 （3）加气砖的蒸养切割完成后，用摆渡横移车将加气砖坯体送入釜前轨道再由小车送入蒸压釜内进行蒸养作业，压强1mpa、温度180度、时间约12个小时。蒸压完成后送出釜。2.2.2加气砖釜后生产部分 (1)加气砖的分掰 蒸养出釜后，输送小车将加气砖成品运送到分掰机下分掰。 （2)加气砖的输送 夹坯机将分掰好的成品砖夹起，再将其放到输送轨道上，经过输送链条输送到打包机打包，叉车将其运走。三、新型加气砖生产线控制系统设计 新型加气砖控制系统设计的体现在于整条生产线达到自动化生产，自动化控制的核心是可编程控制器（plc），新型加气砖生产线系统设计是通过应用可编程控制器和hiv画面完成加气砖自动化控制的设计。3.1 可编程控制器的简介3.1.1可编程控制器的介绍 可编程控制器，英文名programmable logic controller,简称plc.可编程控制器是一种具有微处理器的数字运算电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器。可编程控制器是专为在工业环境下应用而设计的。现在的可编程控制器能实现许多功能，具有通用性能好、适应面广、结构灵活、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等等，广泛的应用在工业控制领域。3.1.2 可编程控制器的基本结构随着科技的飞速发展，可编程控制器应用也越来越广泛，在世界出现了许多生产厂家，主要有西门子、三菱、欧姆龙、台达等等。虽然可编程控制器有很多品牌，但是其硬件结构基本一样。主要有中央处理器、存储器、输入输出单元接口、电源及外围编程设备等。如下图图2.2 图2.2 plc硬件结构框图 (1）中央处理器中央处理器是可编程控制器的硬件核心，控制器的主要性能都由它体现。 （2）存储器 存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据，存储器分为两种：随机读写存储器和只读存储器。 （3）输入输出单元输入输出单元是可编程控制器和工业控制现场设备相连接的接口电路。 （4)电源可编程控制器的电源选用工作稳定好、抗干扰能力强的开关电源。一般选择220v交流电源或24v的直流电源，内部则用5v或24v的直流电源。 (5)编程器可编程控制器的编程可以使用专业的编程器也可以使用个人电脑运行专业的程序。编写完成后在导入存储器中，完成操作。3.1.3 可编程控制器的控制原理 可编程的cpu采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，其工作过程分为输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段，完成这三个阶段为一个扫描周期。 可编程控制器的cpu不断的重复执行三个阶段，输入采样阶段进行输入刷新，将输入单元采集到的信息存入i/o映像区；用户程序执行阶段cpu读取输入映像区中的信息并按自上而下先左后右的顺序依次地扫描用户程序，通过cpu的逻辑运算，将运算结果存入相关的寄存器。输出刷新阶段cpu读取i/o影响区的信息，刷新输出单元，驱动外部负载。3.1.4 可编程控制器的应用领域随着科学技术的进步，可编程控制器从最初主要用于开关量的逻辑控制发展到现在，已用于模拟量控制、数据采集与存储，还可以进行联网通信，对控制系统进行监控，其应用领域不断地扩大。从应用类型看，使用情况大致可归纳为1、开关量逻辑控制2、模拟量控制3、运动控制4、过程控制5、数据处理6、通信联网。3.2新型加气砖控制系统设计 按照生产我们把一条生产线分为三个部分配料楼、釜前和釜后。新型自动化控制设计同样可分为三个部分，配料系统设计、釜前系统设计和釜后系统设计，这三个系统设计都体现了新型加气砖生产线控制设计，下面就以配料系统设计来展现新型加气砖生产线控制系统。3.2.1配料系统硬件组成系统硬件由现场控制和中控组成。现场控制即指操作工人按钮操作控制。中控室主要包括操作台、料浆控制柜、粉料控制柜、plc控制柜。操作台：操作工点击组态画面上的按钮控制设备的运转。料浆动力柜：制浆及控制料浆的搅拌、废浆的搅拌和浆料的输送。粉料动力柜：控制颚式破碎机运转和球磨机物料的输送，将球磨好的石灰、水泥输送进储存罐储存。plc控制柜：当中控按钮点动后整个配料系统都由plc控制柜控制，包括浆料的输送、浆料的计量、粉料的计量、配料浇注搅拌的控制、铝粉的计量等整个浇注系统。3.2.2配料系统的配电 配料系统的配电主要由专门的配电房提供，料浆动力柜和粉料动力柜内部器件主要有断路器、接触器、热过载继电器和各类端子。由配电房单独供电，动力柜的主电缆的选型则根据控制柜中所控制设备的功率之和来确定，动力柜的内部电压是380v。plc控制柜内部器件有微型断路器、可编程控制器、大量的中继和直流电源。plc控制柜的供电只需从料浆动力柜或粉料动力柜中引220v电即可，操作台同样引220v电。3.3.3加气砖配料室系统设计 加气砖配料控制系统设计图如下图图3.1 图3.1 加气砖配料室系统总体设计图由此图可看出上位机hiv画面是通过下位机可编程控制器控制各现场设备的运转，上位机和下位机的结合完成加气砖中控室生产是新型加气砖自动化设计的核心内容，上位机发出指令，指令信号输入可编程控制器，可编程控制器输出脉冲控制中继吸合，中继吸合接触器常开变常闭电流通过设备开始运转。此系统控制为新型加气砖生产线的自动化的核心原理。这是新老加气砖生产线最大的系统设计之不同之处，还是新型加气砖生产线先进的体现之处。3.2.4加气砖配料室plc模块i/o的接线分配(1)plc模块 如下图图3.2 图3.2 cpu模块接线图(2)数字量输入模块如下图3.3 图3.3 数字量输入模块接线图1 (3)数字量输入输出模块如下图3.4 图3.4 数字量输入输出模块接线图 本设计选用一个模块，模块提供8路的数字量输入和8路数字量输出。 (4)数字量输出模块如下图3.5 图3.5 数字量输出模块接线图 本设计选用一个模块，模块提供16路的数字量输出。 (5)模拟量输入模块如下图3.6 图3.6模拟量输入模块接线图 本设计选用一个模块，模块提供4路模拟量输入。 以上几图是配料室plc控制柜的plc模块及其扩展模块i/o的接线图，plc模块i点代表输入q点代表输出，q点输出代表设备的启动按钮，每一个q点代表每一个设备的启动，i点一般为监控、反馈和高低位信号等等，每一个plc模块都有模拟量输入输出模块，在加气砖生产线的主要作用是采集料浆称重、浇注搅拌罐温度信号等等。3.3 加气砖控制系统软件3.3.1 软件编程介绍下位机编程由可编程控制器（plc）来完成，用户程序使用模块化编程即将复杂的自动化任务划分为对应于生产过程的技术功能的较小的子任务，每个子任务对应一个“块”的子程序，可以通过块与块之间的相互调用来组织程序，这样的程序易于修改、差错和调式。一般用户程序中的块包括：组织块、功能、功能块及数据块。（1） 组织块：它是操作系统与用户程序的接口，包括程序循环组织块、启动组织块和中断组织块，控制扫描循环、启动任务、处理中断和错误等等。（2） 功能：是从另一个代码块进行调用时执行的子程序，包括完成特定的任务代码和参数。（3） 功能块：是从另一个代码块进行调用时执行的子程序，调用时，需要指定用于存储调用数据的背景数据块。（4） 数据块：用来存储执行代码时的所需数据的数据区，包括全局数据块和背景数据块。3.3.2 下位机软件的编程 新型加气砖生产线控制分为手动和自动两种操作方式，手动是指操作工人点击hiv画面按照生产步骤进行工作，自动则是操作工人只需点击自动再点击开始，设备无需工人继续操作自己按照编好的程序自己生产。通常为了更好的编写程序首先要画出程序流程图。程序图如下图3.7 图3.7 配料系统程序流程图上图为配料系统程序流程图，在编写程序时必须先了解整条流水线的运行流程，这是编写程序的根本。以上图为例，首先开始、自动。搅拌电机启动，定时器开始计时，时间到卸料阀打开物料进入中转料浆池，时间没到继续搅拌，中转料浆池启动，搅拌电机开始搅拌，定时器开始计时，搅拌时间到，渣浆泵将搅拌好的料浆送入计量称，时间没到，继续搅拌，计量数值达到后，渣浆泵停止，卸料阀打开，料浆进入浇注搅拌电机，同样浇注搅拌电机启动，定时器计时，时间到后，卸料阀打开开始浇注。plc程序梯形图如图3.8 图3.8 搅拌电机启停 在plc编程中一般常用梯形图，其简单直观明了。在画完流程图之后，了解设备运行流程，再编写plc梯形图。如上图 搅拌电机的启动和停止。3.4 下位机西门子plc的通信3.4.1 配料室plc与现场编程设备的通信 西门子plc的 cpu集成了profinet端口，它支持以太网和基于tcp/ip的通信标准，支持iso和传输控制协议（tcp），如今的设备通信是通过profinet端口实现西门子cpu与其他的cpu、编程设备、hmi设备和一些非西门子设备通信。本设计主要应用profinet实现西门子cpu与编程设备的连接。首先使用标准的以太网电缆，一端接profinet端口，另一端接工控机端口。同时将profinet端口参数和工控机的ip地址进行设置，在设置中要注意一定要这两个的ip地址和子网掩码设置成相同的地址。一般ip地址设置为192.168.0.10，子网掩码设置为225.225.225.0在完成设置后，先检查并测试端口，再将写好的程序下载到cpu中即可。3.4.2配料室plc与现场单机设备的通信西门子plc支持点对点协议。此协议既可实现将信息直接发送到外部设备，又可从其它设备接受信息，还可以相互间交换信息。目前新型加气砖生产线设计设备之间常用光纤收发器来进行之间的通信，光纤收发器通过光纤传输信号非常稳定且价格不高，光纤收发器上面有三个led灯，代表电源、网络和光纤，那个灯不亮就代表其中一项有问题，非常方便。新型自动化控制设计中选用的模块，要实现通讯要先对控制器进行设置，首先选择modbus兼容模式，协议模式还要选择rtu模式、偶效验，波特率选择9600bps，再对通信模块进行设置，端口的组态波特率选择9.6kbit、偶校验、数据位8位/字符，停止位为1.3.5 程序调试 在程序调试前，先检查程序点击编译按钮，看提示是否有编写错误，确认无误后，将程序下载进cpu模块中，点击程序状态监控，设备开始运转，监视程序运行状态，如有误，立马停止。观察程序运行状态找出不对之处改正，周而复始，完成程序调试。 四、监控系统设计4.1 监控软件的概述组态软件是数据采集和过程控制的专用软件，能够使用户快速建立人机界面。组态软件的应用领域很广，在机械、钢铁、电力、水处理、石油化工、纺织等方面的数据采集与监视控制及过程控制都有广泛的应用。本文用的是西门子wincc来实现监控画面的设计。4.1.1 组态软件概述 工程组态软件wincc（windows control center)是一个集成的人机界面（hmi）和监控管理系统，它是西门子公司在过程自动化领域中的先进技术和微软公司强大的软件功能相结合的产物，是世界上第一个集成的人机界面（hmi)软件系统。它真实地将工厂控制软件集成到自动化过程中。hmi人机界面系统作为基础自动化系统重要组成部分，用于控制系统的各种数据的设定、显示、故障报警，以及相应操作和设备的在线调试和维护，发挥越来越重要的作用。通过自动化控制程序接收过程计算机（pcs）和操作人员通过hmi输入的数据进行处理，处理后再将过程数据信息、机组状态信息和各种测量数据以符号、数值、曲线、图表及历史纪录的形式在hmi画面上显示。实现在hmi上能看到相应的信息，帮助操作人员和设备维护人员快速准确的了解系统当前状态及其相关信息的设计目标。一般在上位机用wincc组态软件设计的人机画面，主要包裹以下几个方面内容： (1)图形系统：使用图形编辑创建系统监控画面。 (2)变量管理与通信：用于组态系统变量管理与通信。 (3)报警记录：记录了进行组态的过程，使用报警记录编辑器创建报警记录。 (4)归档系统：用于对数据的归档，使用变量记录编辑器。 (5)报表系统：使用报表编辑创建报表布局。 (6)脚本/编程系统：使用脚本编辑器创建脚本文件。 (7)用户管理：用于对用户进行管理。 (8)文本库：项目的大多数文本都集中在文本库中进行管理。4.1.2工程系统组态简述 工程系统组态包括单用户系统、多用户系统以及分布式系统。单用户系统用于较小的控制系统，整个系统只使用一个操作终端来完成独立系统控制和可视化。多用户系统则是由一台服务器和多个客机组成的。负责实现连接自动化系统、协调客户机、归档数据、画面和协议所有的公共功能。分布式系统是用于处理大量数据的大型系统，在分布式系统中，应用程序可分布在几个服务器上，每一个客机都有单独的组态，如果服务器上的数据被修改，则客户上的数据自动进行更新。目前根据现场实际情况在新型加气砖生产线上一般用单用户系统。4.2监控系统的设计4.2.1监控系统的创建步骤 （1）wincc下创建新项目 创建时要设置项目类型、项目名称、项目路径和项目属性。 启动wincc，选择单用户项目，输入项目名称，在选择存放盘符。 （2）创建wincc变量 wincc变量包括过程变量和内部变量，过程变量用于wincc与自动化系统通信，由过程提供值。内部变量则是内部使用的变量。 （3）创建组态画面 用图形编辑器创建画面，并将画面进行变量关联，达到远程操作设备及监控设备。 通过wincc图形编辑器生成可视化和操作的画面。主画面包括系统的控制手动和自动的选择、系统的急停和复位、备妥及运行状态、搅拌机搅拌时间设置、粉煤灰高低料位显示、石灰库高低料位显示、水泥库高低料位显示、浇注机温度显示、浇注电机电流显示、料将重量显示、石灰计量称重量显示、铝粉计量称重量显示、一些按钮等等。 系统主流程画面显示如图图4.1： 图4.1 系统流程画面实现对现场各设备的控制与状态控制画面中实现除尘器的启动停止以及备妥运行指示，浆罐搅拌的启动停止。 图4.2粉煤灰配料画面 画面中实现中转料浆池备妥指示、搅拌电机和渣浆泵启动停止以及运行指示、料浆料斗启动以及备妥指示、料浆卸料阀和上水阀启动停止以及运行指示。水泥和石灰配料画面如下图 图4.3 水泥和石灰配料画面 画面中除尘器启动停止以及备妥运行指示、水泥库和石灰库的吹气装置和螺旋输送机启动停止以及运行指示、石灰计量称启动机备妥指示、卸料阀启动停止以及指示。铝粉配料画面如下图 图4.4 铝粉配料画面 画面中实现铝粉搅拌机启动停止以及备妥运行指示、中转泵启动停止以及运行指示、铝粉计量称启动及备妥指示、铝粉卸料阀启动停止以及运行指示。浇注机画面如下图 图4.5 浇注机画面画面中浇注搅拌机启动停止及备妥运行指示、加热阀和卸料阀启动停止及运行指示。以上画面均用组态软件所画，创建画面在图形编辑器中进行，通过其生成工厂可看到和操作的画面。（4）运行和调试画面组态完成后，设置计算机属性和启动画面，激活项目。4.2.2 wincc报警画面的设计 报警记录由组态和运行系统组成，组态是通过报警记录编辑器对报警信息进行设置。运行是通过报警记录运行系统负责执行已定义的监控任务。打开wincc中的报警记录可以查到报警型式、内容和时间。这样极大的方便查找事故的原因，为维修带来了方便。报警编辑画面如图4.6 图4.6 wincc报警记录的编辑画面 4.2.3趋势画面的设计在工程组态中，趋势画面主要针对于模拟量。加气砖画面设计中，要描述的模拟量有电机电流、温度、压力等等。在组态画面中创建趋势画面，首先要选取五个变量值，进行归档。使用变量记录编辑器创建归档名称，并在其下面添加五个模拟量，设置采样周期为1s，归档周期为15s。在趋势控件中添加选取的五个模拟量值，按照要求对模拟值进行字体等常规设置，最后激活、运行。五、结论 2015年9月，我开始写我的毕业论文，时至今日，论文基本完成。从刚开始的举步艰难，到渐渐的进入状态，经历了选题、明确设计思路、提出论文写作要求、审阅初稿、明确写作思路和最后定稿六个环节，三个月的奋斗，毕业设计终于落下帷幕。回想这段时光，经历与感受令人难忘。 此次毕业论文是一次难得的理论与实际相结合的机会，通过这一次论文设计把过去3年的工作实践和理论知识从头梳理了一遍，既解决了实际工程能力，同时也提高了我查阅文献、设计资料、设计规范的能力和电脑方面的专业水平。长达3个月的设计论文，不但提高了我的能力，我的意志力、抗压能力及耐力都得到了提升。 本次设计需要的知识面很多，在刚开始遇到很多困难以及对从事工作了解的深度不够等等，在这时，我都会向我的老师、同事以及朋友请教避免产生原则性错误，从这些我深刻的认识到要想做好一件事情除了自身的努力还要与别人交流，只要多交流才能将事情做的完美。 本文中加气砖生产线的工艺流程与西门子plc控制相结合，最终实现了新型加气砖生产线的自动化控制，本文利用可编程控制器的控制原理和其本身的优点设计出了先进合理、操作简单的高效的技术方案。本次设计详细的介绍