基本自动化.doc

基础自动化 第一节 概述 罩式退货项目自动化系统分成三级：第一级为基础自动化级，第二级为过程控制级，第三级为生产管理级。各生产机组的基础自动化系统包括电气传动和自动化仪表系统两大部分。它与生产过程控制计算机一起，形成完整统一、协调控制的自动化系统。系统中硬件配置合理，机型先进，网络结构可靠，软件丰富，具有良好的人机界面。 1．硬件配置 各机组的可编程序控制器和工控机均为当代具有领先水平的机型，并且是基于成熟使用经验开发出来的适用于工业控制的产品。特点是：多CPU结构，多任务处理，具有RISC(Reduced Instruction-Set Computer精简指令集计算机)性能的处理器,运算速度高，存储容量大，并且具有自纠错功能。 2．软件功能 除功能强、可靠性高的系统软件外，应用软件也很丰富。系统中广泛采用各种不同工艺要求的数学模型、控制模型、自学习、自适应模型，以满足不同工艺生产的要求，如张力控制、炉温控制、延伸率控制、物料跟踪等。 机组电气自动化系统的主要功能有：钢卷小车顺序控制、带卷宽度自动测量和高度对中，拉矫、平整控制，延伸率控制，速度、张力控制，带尾自动减速和停车，自动换辊控制，机组运行联锁控制，故障收集及报警等。 3．网络结构 采用目前世界上先进、通用、标准化语言、高速通讯的开放型网络结构，EIC三电一体化，还可以兼容其它电气厂商的产品。为了满足高速性和可靠性，自动化系统中的控制网仍然保留电气商产品的专用性 4．人机接口 各机组基础自动化均设有与快速以太网连接的人机接口（HMI）,配置工程师站和操作站。通过HMI可对系统编程或修改，对现行设定值进行校正和再设定，显示生产过程的设定值和实际值，显示和控制各传动装置，显示辅助设施的运行状态，具有先进的、完善的故障诊断系统，对机组控制系统进行在线诊断和应急报警监视。 第二节 PLC系统 一．PLC的工作原理 （一）扫描技术 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 输入 输入端子 输出状态寄存器 输出锁存器 输出端子 程序执行 输入状态寄存器 输入锁存器 读 读 写 输入采样 输出刷新 程序执行 扫 描 周 期 1．输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入输入状态寄存器。输入采样结束，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，输入状态寄存器内数据也不会改变，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 2．用户程序执行阶段 在PLC在执行阶段，按先左后右，先上后下的步序，执行程序指令。其过程如下： 从输入状态寄存器和其它元件状态寄存器中读出有关元件的通/断状态，并根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关的状态寄存器中。 此阶段输入点I/O映像区状态和数据不会发生变化，其他输出点I/O映像区或系统RAM存储区内的状态和数据随程序执行结果发生改变。前面的程序结果会对后面的程序线圈或数据状态产生影响，后面的程序结果在本扫描周期内不会影响前面的程序，而要等到下一扫描周期。 3．输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设，这才是PLC的实际输出。 （二）硬件系统 西门子PLC采用插槽式、模块化、无风扇和坚固的设计，一个PLC系统包含电源模块（PS）、中央处理单元（CPU）、信号模块（SM）、通信处理器（CP）、功能模块（FM）等，具有强大的扩展、通讯能力，可实现分布式系统。并通过PROFIBUS-DP总线与ET200、编码器以及传动相连接。 西门子PLC有多种通讯方式，如MPI（多点接口），它集成在所有CPU内；可同时连接编程器和个人计算机、人机界面（HMI）系统、其他西门子PLC系统；还可通过通讯处理器连接到PROFIBUS和工业以太网，用于功能强大的点对点链接。 PSCPU PS CPU IM S7-400可编程序控制器机架 SM DI SM DO SM AI SM AO CP FM 电源模块PS将AC220V电源转换成DC24V电源供CPU和I/O模块使用。 中央处理单元CPU是PLC的控制中枢，可以接收、存储从编程器输入的程序，当PLC投入使用时可以扫描输入装置及缓存区各数据状态，处理用户程序。 西门子S7-300/400各模块后面集成有背板总线连接器，可以方便的与机架上的背板总线连