前言：黑龙江建龙钢铁有限公司一座日产600吨白灰的回转窑正在运行，该系统由石灰石预热器给料系统、焙烧系统、窑尾废气处理系统、成品筛分与破碎输送系统组成。对于该系统生产过程的控制使用了西门子公司的PLC中S7-400产品，采用Step7和Wincc V6.0软件编程，在使用中满足了工艺要求。下文介绍西门子PlC在回转窑控制系统中的应用。
1.回转窑工艺流程和主要控制对象
1.1.预热器给料系统：
原料库中的石灰石(白云石)由轮式装载机装入两座受料斗，经大倾角胶带输送机把物料送入竖式预热器顶部的受料仓中。
1.2.焙烧系统：
受料仓中的物料经下料管将石灰石均匀分布到LPD型竖式预热器的环形通道内，石灰石在环形通道内缓慢下降，并经窑尾的1100℃废气预热，约30%石灰石(白云石)在预热器分解，物料经运转溜槽进入回转窑中进行焙烧，废气进入窑尾废气处理系统，焙烧后的石灰经过竖式冷却器的冷却，温度被降到40℃左右，由电磁振动给料机排出，经板式输送机及大倾角耐热输送机送去筛分系统。其中进入冷却器的冷空气被加热到600℃以上，经窑头罩进入回转窑内与燃气混合燃烧。
1.3.窑尾废气处理系统：
从预热器来的废气经管道增湿、降温后低于150℃以下，然后经布袋除尘器除尘后，经主通风机、烟囱排入大气。
1.4.成品筛分与破碎输送系统：
成品物料由大倾角耐热输送机经电控换向三通阀送到一路去振动筛进行筛分，筛上的≥5mm的石灰经移动式带式输送机直接进入5个石灰成品仓中储存(其中2个为白云石贮仓)，成品仓中的石灰经电动卸料装置装车出厂。振动筛筛下的小于5mm的石灰以及由电控换向三通阀直接进入破碎供料槽物料再经环锤破碎机破碎，通过电动三通阀，板链提升机、螺旋输送机分送到两个烧结灰贮仓，以备烧结使用。
2.组态回转窑硬件控制系统
针对以上控制系统要求，采用西门子最新软硬件PLC产品进行组态编程。车间设计有一座主控室，回转窑系统主控室设在窑头厂房内，设计两台上位机一台称为操作站(OS)，另一台主要用于工程师站(EWS)，两台上位机互为备用，机内安装西门子编程软件STEP7和监控软件WINCC6.0，通过交换机及工业以太网和下位PLC建立通信。下位机采用S7-400系列主机和ET200M分布式I/O结构，主站设计在主控室内，且在车间变电所及成品工段分设两个远程站，我们称主控室内的分站为本地站，变电所内的分站为1#站，成品工段的分站为2#站，主站和分站之间采用PROFIBUS-DP连接通信。
2.1.在 STEP7中 创建回转窑项目
在 创建项目时，首先双击桌面上的STEP7图标，进入SIMATIC Manager(管理器)窗口，并弹出标题为“Step 7 Wisatt:’New Project’”(新项目向导)的小窗口。
点击[Next]按钮，在新项目中选择CPU模块的 型号 为CPU 416-3。
点击[NEXT]按钮，选择需要生成的逻辑块，至少需要生成作为主程序的组织块OB1。
点击[NEXT]按钮，输入项目的名称：“jlhzy”,生成项目。
生成项目后，可以先组态硬件，然后生成程序。也可以在没有组态硬件的 情况下，首先生成程序。
2.2.硬件组态的任务
英语单词 configuring一般被翻译为“组态”，在PLC控制系统设计的初期，首先应根据系统的输入输出信号的性质和点数，以及对控制系统的功能要求，确定系统硬件配置。
硬件组态的任务就是在STEP7中生成一个与实际的硬件完全相同的系统，硬件组态确定了PLC输入输出变量的地址，为设计用户程序打下了基础。根据回转窑系统工艺要求，我们选择了S7-400系列最高级产品416-3DP作为主机，选择主机架为UR-2，ET 200M机架10个 ，最终构成的系统含有3个网络节点、800多数字量输入输出点，52个模拟量回路。
2.3.硬件组态的步骤
1)生成站，双击“ Hardware”图标，进入硬件组态窗口;
2)生成机架，选择UR2，在UR2中放置电源模块PS 407 4A，通常放在第1位。
3)选择CPU 416-3 DP，双击，设置属性;双击DP，设置DP属性。
4)放置工业以太网卡443-1(更名为 plc)，并双击设置属性;
5)在 Profibus线上放置10个ET200M从站;
6) 在从站上分别放置SM模块，并分别设置属性;
7)保存硬件设置，并将他 下载到PLC中 去 。
2.4.CPU模块参数设置
西门子S7系列模块参数使用STEP7软件来设置，在STEP7的SIMTIC管理器中 点击“hardware”(硬件)图标，进入“HWCONfig”(硬件组态)画面后，双击CPU模块所在的行，在弹出的”Properties”(属性)窗口中点击某一选项卡，便可以设置相应的属性。回转窑系统CPU参数设置包括启动特性参数、时钟存储器、系统诊断、保持区的参数设置、保护级别的选择、运行方式的选择、日期-时间中断参数的设置、循环中断参数的设置、中断参数的设置、通信参数的设置、DP参数的设置等。对于有PROFIBUS DP通信接口的CPU模块，双击DP所在的行，在弹出的DP属性窗口的“General”(常规)选项卡中点击“Interface”栏中的 “Properties”按钮，设置站地址为2，传输波特率为1.5Mbps。在“Operating mode”中选择“DP-Master”。
2.5.工业以太网卡CP443-1的参数设置
双击CP443-1所在的行，点击“General”按钮在“Name”一栏改名字为plc在“Interface”栏中点击“properties”按钮，把MAC和IP地址输入，工业以太网传输速率在100Mbps。
2.6.结构化编程
西门子plc中的 程序分为操作系统(即step7)和系统用户程序。操作系统用来处理plc的启动、刷新输入输出过程映像区、调用用户程序、处理中断和错误、管理存储区和通信等任务。用户程序由用户生成，用来实现用户要求的自动化任务。Step7将用户编写的程序和程序所需要的数据放置在块中，功能块和功能相当于用户编写的程序，系统功能块和系统功能是系统提供给用户的标准子程序，这些块统称为 逻辑块。
西门子plc采用循环执行用户程序的方式，OB1是用于循环处理的组织块，相当于用户程序的主程序，它可以调用别的逻辑块，也可以被中断程序中断。
在启动完成后，不断地循环调用OB1，在OB1中可以调用其它逻辑块。Plc的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中顺序排列。在没有跳转和块调用指令时，cpu从第一条指令开始，逐条顺序执行用户程序，直到用户程序结束之处。
2.7.回转窑经典程序设计
预热器推杆程序是回转窑所有程序中的经典回转窑预热器共有12个推杆，他们负责将预热器中的物料推到松到回转窑本体中，12个推杆构成一个圆形结构，按照对侧推的原则工作，这样可以防止一侧的料过多，另一侧的料空的现象发生，即1#工作完后，延时一段时间后与1#对面的推杆开始工作，因为这个工作原理，我们把现场的设备采用1和2、3和4、5和6、7和8、9和10、11和12对面编号形式，在程序上按照从1号到12号顺序编程工作，由于延时时间长短工艺上可以用来控制生产节奏，我们把延时时间做到上位机画面上，由生产工人自由输入;又由于推杆总行程长度为305，工艺上在控制生产节奏时要求推杆不要完全走完整个行程，因此我们也把推杆行程设定做到上位机画面，由操作工人自由输入。在操作上，我们设计了PLC自动循环推动和由操作工在画面上手动推两种模式， 手动时，操作工只需要在 上位机中输入推杆行程，时间间隔由操作工自己掌握就 可以了。
3.组态回转窑的Wincc项目
3.1.启动Wincc/建立一个叫JLHZY_crystal的项目
启动Wincc，单击开始〉SIMATIC〉Wincc〉WindowsControl Center6.0菜单项。第一次运行wincc时，出现一个对话框，选
择建立新项目的类型包括以下3种：
—单用户项目/—多用户项目/—客户机项目。如果希望编辑和修改已有项目，可以选择“打开已存在的项目”。
1)选择单用户项目，并点击确定。
2)在新项目对话框中输入JLHZY_crystal作为项目名。
3)打开Wincc资源管理器。窗口的左边为浏览器窗口，包括所有已安装的组件。窗口的右边显示左边组件或文件夹所对应的元件。
4)设置计算机属性。
在导航窗口中单击“计算机”图标，在右边窗口中将显示与用户的计算机名一样的计算机服务器。右击此计算机，在快捷菜单中选择“属性”菜单项，在随后打开的对话框中可设置Wincc运行时的属性。
3.2.添加逻辑连接/建立过程变量
若要使用Wincc来访问回转窑自动化PLC的当前过程值，则在回转窑Wincc与自动化系统间必须组态一个通讯连接。添加一个通讯驱动程序，右击浏览窗口中的“变量管理”，在快捷菜单中选择“添加新的驱动程序”菜单项，在对话框中，选择一个驱动程序，SIMATIC S7 ProtocolSuite.chn,并单击打开按钮,所选择的驱动程序将显示在变量管理器的子目录下。右击Industrial Ethernet通道单元，在快捷菜单中选择“新驱动程序的连接”菜单项。建立一个名称为“j”的变量组，打开j的属性，在随后打开的“连接属性”对话框中输入以太网网址和机架号及插槽号，单击“确定”按钮。右击出现的节点j，在快捷菜单中选择“新建变量组”菜单项，建立3个变量组“ bendi”、“yuangcheng1”、“yuancheng2”。右击其中之一，在快捷菜单中选择“新建变量”菜单项，按照本地、远程1#站和远程 2#站的分组方式建立变量。
