第1章 緒論

　　1.1 西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)概述

　　1.1.1 全集成自動(dòng)化概念

　　工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制和信息通信提出了更高的要求。工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)從單機(jī)的PLC控制發(fā)展到多PLC及人機(jī)界面（Human Machine Interface，HMI）的網(wǎng)絡(luò)控制。目前，PLC技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和HMI上位監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于“制造自動(dòng)化”和“過(guò)程自動(dòng)化”兩大領(lǐng)域，包括鋼鐵、機(jī)械、冶金、石化、玻璃、水泥、水處理、垃圾處理、食品和飲料業(yè)、包裝、港口、紡織、石油和天然氣、電力、汽車(chē)等。

　　作為全球自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，西門(mén)子公司一直致力于自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品及系統(tǒng)的不斷創(chuàng)新。1996年，西門(mén)子公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)提出了全集成自動(dòng)化（To-tally Integrated Automation，TIA）的概念，即用一種系統(tǒng)或者一個(gè)自動(dòng)化平臺(tái)完成原來(lái)由多種系統(tǒng)搭配起來(lái)才能完成的功能。SIMATIC提供了一個(gè)可以包含當(dāng)今自動(dòng)化解決方案中全部所需組件的模塊化系統(tǒng)，其系列產(chǎn)品具有高度一致的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一的編程和組態(tài)環(huán)境以及標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)通信體系、結(jié)構(gòu)，為從現(xiàn)場(chǎng)級(jí)到控制級(jí)的生產(chǎn)及過(guò)程控制提供了統(tǒng)一的全集成、系統(tǒng)平臺(tái)。

　　2.1.2控制系統(tǒng)技術(shù)要求

　　自動(dòng)化生產(chǎn)線模型設(shè)計(jì)了手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式。手動(dòng)模式用于設(shè)備的調(diào)試和計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)值的復(fù)位。自動(dòng)模式下允許啟動(dòng)生產(chǎn)線運(yùn)行。

　　控制系統(tǒng)中包括緊急情況的處理以及故障診斷與顯示報(bào)警功能。

　　1急停功能

　　當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，按下急停按鈕，停止設(shè)備的一切運(yùn)行。

　　2手動(dòng)模式

　　1）在手動(dòng)模式下，可以通過(guò)點(diǎn)動(dòng)按鈕使傳送帶電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，用于調(diào)試設(shè)備。

　　2）在手動(dòng)模式下，可以通過(guò)復(fù)位按鈕對(duì)計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行清零。

　　3）在手動(dòng)模式下，可以通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置下位（PLC）控制或上位（HMI）控制。

　　3自動(dòng)模式

　　1）在自動(dòng)模式下，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，傳送帶運(yùn)行。

　　2）空瓶子到達(dá)灌裝位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，灌裝閥門(mén)打開(kāi)。

　　3）灌裝時(shí)間到，灌裝閥門(mén)關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，傳送帶繼續(xù)運(yùn)行。

　　4）在自動(dòng)模式下，按下停止按鈕，系統(tǒng)停止，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，傳送帶停止運(yùn)行。

　　4.工件計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)

　　控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)工件的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，包括毛坯數(shù)、正品數(shù)和廢品數(shù)。正品數(shù)顯示在控制面板的數(shù)碼管上。5模擬量檢測(cè)灌裝液罐的液位由模擬量液位傳感器進(jìn)行監(jiān)視。液位低于下限時(shí)，要打開(kāi)進(jìn)料閥門(mén)，液位高于上限時(shí)，要關(guān)閉進(jìn)料閥門(mén)。

　　6故障報(bào)警

　　當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，控制系統(tǒng)能夠立即響應(yīng)，控制面板上相應(yīng)的故障指示燈會(huì)閃亮故障排除后，按下故障復(fù)位按鈕，生產(chǎn)線才能自動(dòng)運(yùn)行。2.2控制方案設(shè)計(jì)原則

　　自動(dòng)化控制系統(tǒng)的被控對(duì)象一般為機(jī)械加工設(shè)備、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過(guò)程�？刂品桨冈O(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等幾部分內(nèi)容。設(shè)計(jì)流程如圖2.3所示。

　　2.2.1確定系統(tǒng)控制任務(wù)與設(shè)計(jì)要求

　　首先要了解機(jī)械運(yùn)動(dòng)與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系，仔細(xì)分析被控對(duì)象的控制過(guò)程和控制要求，熟悉工藝流程及設(shè)備性能，明確各項(xiàng)任務(wù)的要求、約束條件及控制方式。對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立的部分，這樣可以化繁為簡(jiǎn)，有利于編程和調(diào)試。

　　2.2.2制定電氣控制方案

　　根據(jù)生產(chǎn)工藝和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制要求，確定控制系統(tǒng)的工作方式，例如全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)、單機(jī)運(yùn)行、多機(jī)聯(lián)線運(yùn)行等。

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