本系统以一个自动配料控制系统为被控对象，研究基于PLC的控制方式的过程控制系统的结构，以及各种常规控制方法，包括：被控对象特性研究、单回路控制、串级控制、前馈-反馈控制、滞后控制、工控组态软件的使用等。
 
本课题设计是用西门子可编程序控制器和WINCC组态软件在配料控制系统中的应用和研究，该项目采用的是德国Siemens公司的S7-300系列PLC,运用与之相配的STEP7编程软件,通过STL和LAD两种编程语言编制了下位机的控制程序,从而使配料系统可以按要求自动完成配料、称量、装料全过程,并自动实现称量补偿.采用了同是Siemens公司的WINCC组态软件对上位机监控软件组态,实现现场数据实时记录和监控,设计了实时称重.记录查询、报警、实时模拟等具有Windows风格的动态操作画面.PLC和设置的工控机组通过PROFIBUS现场总线组成一个混合型的工业控制系统,发挥上级工业PC和下级PLC各自的优势.通过PLC和组态软件使配料系统大幅度提高其稳定性、可靠性及配料精度，满足该控制中的各种需要。
本课题通过对高炉炼铁配料为目标对配料系统进行总体设计，以实现设计的完整性。通过本课题的设计使钢铁配料系统能具有更好的稳定性，提高钢铁生产的质量。

该选题的设计目标是:
    ——对槽下配料系统的改造项目进行总体设计，以实现设计的完整性。并使改造后的系统功能进一步完善，保证高炉的稳产和高产。
    ——通过对上、下位机硬件配置的选型，以使控制系统设计的性价比达到最佳。
    ——选择合适的重量检测装置，以使称量更为准确。
    ——上位机采用WINCC工控组态软件，设计界面。完成人机操作、配料现场设备的工作模拟显示、报警，以及数据保存、查询打印等。
    ——通过对系统整个工艺流程及控制要求的分析，采用STEP7软件，编制该系统的下位机控制程序。以实现配料、料批、皮带、矿筛、焦筛、给料机、料车、焦车的工作控制，以及矿门、仓门的开关控制。
——采用适用于工业领域的现场总线通讯方式实现上、下位机之间的通讯。
 该项目采用了一种所谓“混合控制系统”的总体方案，即下位机采用SIEMENS公司的S7-300系列PLC一套对现场设备进行控制，对现场数据进行采集和处理；上位机采用研华的工控机对PLC数据进行记录、报警和监控；并通过PROFIBUS现场总线组网实现系统的通讯。
整个系统的开发工作主要有:
   （1）根据该项目改造的实际要求，对系统进行了整体设计。设计了电气控制、PLC程序控制和计算机监控这三个系统。
   （2）上位机中采用WINCC工控组态软件，设计了实时称量显示、记录查询、报警、实况模拟、网络组态等动、静态画面。“实时称重显示”可以了解到各仓的称量值，料空、料满，及仓门的开关显示，并可对各仓的重量进行上下限值的设定。“记录查询”可以了解到不同时刻各种矿石和焦炭的重量记录，同时还可查询历史记录。“报警”在仓重超出最大允许值时会给出报警信息。“实况模拟”以动态效果显示了槽下配料系统的工作状况。“网络组态”用静态图形式说明了网络组态的情况。
   （3）通过对系统整个工艺流程及控制要求的分析，采用STEP7软件，运用“结构式程序设计”方法，将STL和LAD两种编程语言应用到编程中，编制了该系统的下位机程序。实现了配料、料批、周期的选择，称量的补偿，皮带、矿筛、焦筛、给料机、料车、焦车的工作控制，以及矿门、仓门的开关控制。
   （4）对该系统中涉及到的通讯方式进行了较为详尽的研探。
通过设计和分析可以得到以下结论:
   （1）经过半年多生产运行，实践证明，采用本方案对高炉槽下配料系统的改造是成功的，该电气控制系统设计和选型合理，自动化程度高；PLC系统的程序控制和物料称量的精度满足工艺要求；监控界面操作简单方便，高炉......
 
目   录
摘  要  Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 绪 论 1
1.1配料控制系统的概述 1
1.2 PLC及其控制的概述 1
1.2.1 PLC的发展趋势 1
1.2.2 PLC的控制特点 2
1.2.3西门子PLC的概述 3
1.3组态软件的概述 4
1.3.1 组态软件的发展趋势 4
1.3.2 西门子WINCC的概述 5
1.3.3 混合控制系统与组态软件 5
1.4现场总线的概述 6
1.4.1 现场总线的发展趋势 6
1.4.1.1现场总线的发展不会被计算机通信技术取代 6
1.4.1.2国内现场总线的发展趋势 7
1.4.2 现场总线的特点 8
1.5论文的主要工作 10
第2章 系统硬件设计 11
2.1系统原理和控制要求 11
2.1.1配料工艺过程分析 11
2.1.2系统的组成和结构图 12
2.1.3配料控制系统的硬件总体设计 12
2.2 硬件选型及模块介绍 12
2.2.1 SIMATIC S7-300 PLC 13
2.2.2 CPU315-2 DP 14
2.2.3模拟量输入模块SM331 15
2.2.4数字量输入模块SM321 18
2.2.5数字量输出模块SM322 19
2.2.6接口模块IM360和IM361 20
2.2.7通讯处理器模块CP343-5 21
2.2.8 PS 307电源模块(5A) 21
第3章 系统软件设计 24
3.1 PLC编程软件STEP7及其应用 24
3.1.1控制系统中的PLC设计 27
3.1.1.1传感器与执行机构 27
3.1.1.2 PLC的地址分配 28
3.1.1.3 PLC的程序设计 32
3.2 西门子WINCC监控软件及其应用 39
3.2.1配料监控界面的设计 39
第4章 系统的通讯实现 44
4.1现场总线与系统监控软件之间桥梁——OPC 44
4.2视窗控制中心(WINCC)与PLC之间的通讯 45
4.3 S7-300 PLC与WINCC之间的通讯实现 46
第5章 结束语 48
参考文献 50
致  谢 51