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SIEMENS 上海詩(shī)幕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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SIMATIC ET 200 有豐富的分布式 I/O 系統(tǒng)可供選用，既可以用在控制柜中，也可以直接用在不帶控制柜的機(jī)器上，還可在危險(xiǎn)區(qū)域中使用域。模塊化的設(shè)計(jì)讓您能夠輕松、快速地調(diào)整和擴(kuò)展 ET200 系統(tǒng)。已集成的附加模塊可以降低成本，同時(shí)拓寬了應(yīng)用范圍。您可以從多種不同的組合方案中進(jìn)行選擇：數(shù)字量和模擬量輸入/輸出、帶 CPU 的智能模塊、安全系統(tǒng)、電機(jī)啟動(dòng)器、氣動(dòng)裝置、變頻器以及各種不同的技術(shù)模塊（例如，計(jì)數(shù)、定位等）。
通過(guò) PROFIBUS 和 PROFINET 進(jìn)行的通信、統(tǒng)一的工程組態(tài)、透明診斷功能以及 SIMATIC 控制器和 HMI 單元的最佳接口，都證明全集成自動(dòng)化具有獨(dú)一無(wú)二的集成功能。
PROFINET 是自動(dòng)化領(lǐng)域中的開(kāi)放式、跨供應(yīng)商工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) (IEC 61158/61784)。
PROFINET 基于工業(yè)以太網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（IO 設(shè)備）和控制器（IO 控制器）之間直接通信，能夠用于運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用的同步驅(qū)動(dòng)控制解決方案。
PROFINET 基于符合 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)，可將現(xiàn)場(chǎng)層的任何設(shè)備連接管理層。
這樣，PROFINET 可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)范圍內(nèi)的通信、工廠范圍內(nèi)的工程組態(tài)，并將 Web 服務(wù)器或 FTP 等 IT 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)一直應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)層?？梢苑奖愕丶山?jīng)過(guò)反復(fù)檢驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)（如 PROFIBUS 或 AS-Interface），無(wú)需對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行任何改動(dòng)。
PROFIBUS 是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) (IEC 61158/61784)。它是唯一經(jīng)認(rèn)可的在加工制造和過(guò)程工業(yè)兩種領(lǐng)域均可進(jìn)行通訊的現(xiàn)場(chǎng)總線。
PROFIBUS 用于將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如分布式 I/O 設(shè)備或驅(qū)動(dòng)器）連接到自動(dòng)化系統(tǒng)（如 SIMATIC S7、SIMOTION、SINUMERIK 或 PC 機(jī)）。
PROFIBUS 是標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)場(chǎng)總線，符合 IEC 61158 規(guī)范，是功能強(qiáng)、開(kāi)放式、堅(jiān)固耐用、響應(yīng)時(shí)間短的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。PROFIBUS 有多種規(guī)格，可用于各種應(yīng)用環(huán)境。
PROFIBUS DP 用于連接分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如 SIMATIC ET 200）或響應(yīng)時(shí)間極快的驅(qū)動(dòng)器。PROFIBUS DP 用在傳感器/執(zhí)行器分布在機(jī)器或廠房?jī)?nèi)的情況（如，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)別）。
AS-Interface 是符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) (IEC 62026/EN 50295)，可代替電纜束，只需一條雙股線即可極其經(jīng)濟(jì)可靠地將傳感器和執(zhí)行器連接起來(lái)。這條雙股線還用于為各個(gè)工作站提供電力。這樣，AS-Interface 就成為 PROFINET 和 PROFIBUS DP 的理想接口。借助于 ET 200SP 中的 AS-Interface 通信模塊，可將 AS-Interface 和分布式 I/O 靈活組合。AS-Interface 在同一個(gè) AS-I 網(wǎng)絡(luò)中傳送標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和安全數(shù)據(jù)，安全等級(jí)高達(dá) PL e / SIL 3。AS-Interface 不僅適合高效傳輸數(shù)字量和模擬量 I/O 信號(hào)，還適用于用戶友好地連接急停按鈕和防護(hù)門。
通過(guò)通信標(biāo)準(zhǔn) IO-Link，可將傳感器和分?jǐn)嘌b置智能連接到控制層。IO-Link 促進(jìn)了控制柜和現(xiàn)場(chǎng)層中了所有部件的集成，實(shí)現(xiàn)直至最終過(guò)程儀表的最大集成度和無(wú)縫通信。
西門子的 IO-Link 解決方案可確保任何生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最高精度和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。IO-Link 已完全集成在全集成自動(dòng)化 (TIA) 中，具有眾多優(yōu)點(diǎn)。
PLCSIM是西門子公司開(kāi)發(fā)的可編程控制器模擬軟件，它在step7集成狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)無(wú)硬件模擬，也可以與WinCC flexible一同集成與Step7環(huán)境下實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控模擬。S7-PLCSIM是學(xué)習(xí)S7-300必備的軟件，不需要連接真實(shí)的CPU即可以仿真運(yùn)行，直接安裝即可，支持Windows 7
一、PLCSIM的主要功能
1.顯示對(duì)象工具欄
目前，空壓站的自控系統(tǒng)通過(guò)西門子S7-300可編程控制器，將部分空壓機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)RS422/485通訊接口采集進(jìn)PLC控制系統(tǒng)，并將數(shù)據(jù)傳送到現(xiàn)場(chǎng)控制室計(jì)算機(jī)上進(jìn)行顯示，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀表。但是沒(méi)有對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行控制。
空壓機(jī)設(shè)備自帶的CMC控制器已經(jīng)能很好的控制單臺(tái)空壓機(jī)，但是不具備對(duì)空壓系統(tǒng)的整體調(diào)控能力。在空壓系統(tǒng)中，相對(duì)單臺(tái)空壓機(jī)的調(diào)整，空壓系統(tǒng)的整體自動(dòng)調(diào)控具有更重要的意義：
■單臺(tái)空壓機(jī)無(wú)法保證空壓系統(tǒng)整體供氣壓力的穩(wěn)定，而空壓系統(tǒng)的整體自控可以有效保持系統(tǒng)內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定。
■整體的負(fù)載平衡，減少排氣放空，可以節(jié)約更多的能源，節(jié)省人力成本。
■可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)開(kāi)機(jī)或加載空壓機(jī)以保持系統(tǒng)壓力。
■可以定時(shí)間斷地記錄空壓機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)和報(bào)警，如跳車、喘振、通訊故障、壓力等。
在已有的PLC系統(tǒng)中，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)空壓系統(tǒng)的整體調(diào)控功能。由于空壓機(jī)自帶的CMC控制器提供了RS422/485通訊接口，所有的數(shù)據(jù)采集和控制功能都通過(guò)通訊接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)比原有的控制系統(tǒng)，不需要增加硬件設(shè)備的投資，只需要改進(jìn)和增加控制軟件即可實(shí)現(xiàn)空壓系統(tǒng)的整體控制。
除空壓機(jī)設(shè)備外，還可以將與空壓機(jī)配套的冷凍式干燥器集成到RS422/485網(wǎng)絡(luò)中來(lái)，實(shí)現(xiàn)空壓供氣設(shè)備的全面自控。
空壓站其他系統(tǒng)的自動(dòng)控制
除空壓供氣系統(tǒng)外，空壓站的其他系統(tǒng)也需要進(jìn)行自動(dòng)控制，如水循環(huán)冷卻系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的控制方法與空壓供氣系統(tǒng)不同，主要是采用傳統(tǒng)控制模式。使用儀表采集需要的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。
自動(dòng)控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：
■操作簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守；
■良好的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，防止了人為因素滯后；
■具有高可靠性；
■減輕工作人員負(fù)擔(dān)；
■節(jié)省人力成本。
需要控制的參數(shù)和可能的控制方式
空壓站需要的控制需求；⑴高、低壓供氣壓力控制（機(jī)組自動(dòng)開(kāi)?？刂疲?；⑵系統(tǒng)自動(dòng)排水控制；⑶循環(huán)水液位控制和自動(dòng)加藥控制；⑷所需壓縮空氣溫度、循環(huán)水溫度等參數(shù)控制等等。
空壓系統(tǒng)的整體自動(dòng)調(diào)控一般可以使用以下2種方法之一來(lái)實(shí)現(xiàn)：
⑴采用PLC系統(tǒng)進(jìn)行通訊和控制。
⑵可以采用英格索蘭公司或自己編制的控制軟件。
第一種方法可靠性高，適用于工業(yè)控制系統(tǒng)。當(dāng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，PLC還可以按照設(shè)定的程序進(jìn)行自動(dòng)控制。
第二種方法是通過(guò)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行單獨(dú)的分析運(yùn)算進(jìn)行控制，它具有較好的靈活性，但缺點(diǎn)是如果出現(xiàn)如計(jì)算機(jī)死機(jī)等故障時(shí)，有可能影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。好在計(jì)算機(jī)的一般恢復(fù)往往不需要太多的時(shí)間。
除空壓供氣系統(tǒng)自控外，空壓站可與制冷站、熱力站系統(tǒng)一起建立設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)集中控制，或與工廠控制中心聯(lián)網(wǎng)，由控制中心的控制器實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)人值守。
系統(tǒng)構(gòu)成
對(duì)于以上討論，如果需要實(shí)現(xiàn)空壓站的整體自控，又許多成熟PLC自控系統(tǒng)可以選用，現(xiàn)以ZH公司的PLC自控系統(tǒng)為例。
該自控系統(tǒng)選用西門子S7-300系列可編程控制器，帶有RS422/485網(wǎng)絡(luò)接口，支持MODBUS等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。該系統(tǒng)可以采用專用工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)施遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)?？諌赫咀钥卦O(shè)備可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況和各設(shè)備的特點(diǎn)，以及可能存在的問(wèn)題，綜合各方面因素后確立分級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施方案，如圖1所示。
■硬件配置
現(xiàn)場(chǎng)儀表，受控設(shè)備、執(zhí)行器、帶有串行通訊接口的設(shè)備（如空壓機(jī)，冷干機(jī)等），PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
■軟件功能
選用專用的工業(yè)組態(tài)軟件（如WINCC或iFIX）用來(lái)監(jiān)視和操作整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，為控制系統(tǒng)提供通訊、顯示及報(bào)表管理等功能，各設(shè)備控制器自成一子系統(tǒng)，其應(yīng)用程序功能包括：信息采集，設(shè)備控制，故障報(bào)警，連鎖保護(hù)，以及數(shù)據(jù)處理和通信傳輸。
在系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中，還可引入故障檢測(cè)和故障診斷的處理程序，能夠提高系統(tǒng)的智能化程度，有利于進(jìn)一步改善自控系統(tǒng)的有效性和可靠性，通過(guò)優(yōu)化調(diào)度策略，軟件連鎖保護(hù)等自動(dòng)控制功能模式的應(yīng)用，有望將自動(dòng)化水平提升到更高層次，可以為確定空壓機(jī)設(shè)備狀態(tài)檢修點(diǎn)提供依據(jù)，并由此獲得更大的效益。
結(jié)論
總之通過(guò)自動(dòng)化控制可以克服由于人為因素造成的調(diào)節(jié)滯后等不利因素，減少運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)，達(dá)到減少用工和節(jié)約能源的目的。對(duì)于提升天紡控股有限公司的整體技術(shù)水平是相當(dāng)重要的。
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