造纸机控制系统系列：Siemens TDC_（1）.SiemensTDC系统概述.docx

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SiemensTDC系统概述

1.系统架构

SiemensTDC（TotallyDigitalControl）系统是一种全数字控制的自动化系统，广泛应用于纸浆和造纸工业。该系统为复杂的生产线提供高性能的控制和管理解决方案，通过集成的硬件和软件平台实现生产过程的优化和高效运行。SiemensTDC系统主要由以下几个部分组成：

1.1硬件组件

中央处理器单元（CPU）：

CPU是TDC系统的核心部分，负责处理所有的控制逻辑和数据运算。Siemens提供多种型号的CPU，如S7-300、S7-400和S7-1500，以满足不同规模和复杂度的生产需求。

输入/输出模块（I/O模块）：

I/O模块用于连接现场设备和传感器，将现场的物理信号转换为数字信号，并将控制信号发送到现场设备。常见的I/O模块包括数字输入模块、数字输出模块、模拟输入模块和模拟输出模块。

通信模块：

通信模块用于实现TDC系统与外界的通信，包括与其他控制系统、上位机和现场设备的通信。常见的通信模块有PROFIBUS、PROFINET、以太网模块等。

电源模块：

电源模块为TDC系统提供稳定的电源供应，确保系统的可靠运行。Siemens提供多种规格的电源模块，以适应不同的供电需求。

编程设备：

编程设备用于编写和调试控制程序，常见的编程设备有SIMATICManager、TIAPortal等。

1.2软件组件

工程软件：

SIMATICManager：用于创建和管理项目的工程软件，支持多种SiemensPLC的编程。

TIAPortal：下一代工程软件，集成了多个工具和功能，提供更高效、更直观的编程和调试体验。

控制软件：

Step7：用于编写S7系列PLC的控制程序，支持多种编程语言，如LAD（梯形图）、FBD（功能块图）和SCL（结构化控制语言）。

S7-1200/1500：支持更高级的编程语言和功能，如TIAPortal中的SCL和CFC（连续功能图）。

监控软件：

WinCC：用于创建人机界面（HMI），实现对生产过程的实时监控和数据记录。

SCADA系统：用于实现更高级的数据采集和监控功能，支持多站点和分布式监控。

2.系统功能

SiemensTDC系统在纸浆和造纸工业中具有多种功能，以下是一些主要的功能：

2.1生产过程控制

纸张质量控制：

通过传感器实时监测纸张的厚度、密度、湿度等参数，自动调整生产参数，确保纸张质量的稳定。

示例代码：

//纸张厚度控制

FUNCTION_BLOCKPaperThicknessControl

VAR_INPUT

thicknessSensor:REAL;//厚度传感器输入

targetThickness:REAL;//目标厚度

END_VAR

VAR_OUTPUT

adjustMotorSpeed:REAL;//调整电机速度

END_VAR

VAR

error:REAL;//误差

kp:REAL:=0.5;//比例增益

ki:REAL:=0.1;//积分增益

kd:REAL:=0.05;//微分增益

integral:REAL:=0;//积分项

previousError:REAL:=0;//上一次误差

END_VAR

//计算误差

error:=targetThickness-thicknessSensor;

//计算积分项

integral:=integral+ki*error;

//计算微分项

VARderivative:REAL:=0;

derivative:=kd*(error-previousError);

//计算调整值

adjustMotorSpeed:=kp*error+integral+derivative;

//保存上一次误差

previousError:=error;

纸张速度控制：

通过监测纸张的速度和张力，自动调整电机的转速，确保纸张的平稳运行。

示例代码：

//纸张速度控制

FUNCTION_BLOCKPaperSpeedControl

VAR_INPUT

speedSensor:REAL;//速度传感器输入

tensionSensor:REAL;//张力传感器输入

targetSpeed:REAL;//目标速度

END_VAR

VAR_OUTPUT

adjustMotorSpeed:REAL;