西门子6ES7322-1BP00-0AA0型号介绍

西门子6ES7322-1BP00-0AA0型号介绍

过程控制的三大系统，PLC,DCS,FCS,它们在工业自动化生产线中都能够非常好的满足生产需要，成为工业生产不可缺少的技术。

    FCS
（1）基本任务是：本质（本征）安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。
（2）全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。
（3）用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制中心，取代每台仪器两根线。
（4）在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。
（5）多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。
（6）是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。
（7）用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。
（8）由现场电脑操纵，还可挂到上位机，接同一总线的上一级计算机。
（9）局域网，再可与internet相通。
（10）改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。
（11）制造商：美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、AB/Rockwell、Elsag— Bailey 、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、欧Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 proces—Data、 ABB等。
（12）3类FCS的典型
1）连续的工艺过程自动控制如石油化工，其中“本安防爆”技术是**重要的，典型产品是FF、WorldFIP、Profibus—PA；
2）分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车，典型产品是Profibus—DP、CANbus；
3）多点控制如楼宇自动化，典型产品是LON Work、Profibus—FMS。
从上述基本要点的描述中，我们是否注意到一点，用于过程控制的三大系统，没有一个是针对电站而开发的，或者说，在他们开发的初期，都并非以电站做系统 的可以选择控制对象。而在这些系统的使用说明中也绝不把电站做为可以选择适用范围，有的在适用范围中根本就不提电站。现在奇怪的是，这三大控制系统，尤其是DCS、PLC，都在电站得到了广泛应用，而且效果也非常好实践证明，该系统设计合理，，减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率，为唐钢取得良好的经济效益以及通过产品结构调整增强市场竞争力提供了技术上的**。同时也充分地表明，西门子S7-300PLC在唐钢连铸电气控制系统中的应用是非常成功的。

1 引言

提高连铸自动化水平，对保证铸坯质量、提高连铸机的劳动生产率、增加连铸机的金属收得率起着至关重要的作用。为了提高产品的市场竞争力以及与世界接轨，某炼钢厂于1999年新上两台8流方坯连铸机。这种连铸机一次可拉出8条钢坯，成材，是世界冶金生产的发展方向。由于该连铸机流数多，设计拉速高，生产场地狭小，如果由人工手动控制生产流程，造成铸坯输送不畅，这一问题在短铸坯生产中尤为严重。因此，在连铸生产过程中实现全自动控制非常重要。

2 控制对象及控制任务

连铸电气控制系统由公用PLC和流用PLC两部分组成。公用PLC的控制对象包括拉矫液压站、推钢机及步进式翻转冷床。其中，拉矫液压站的控制包括油泵启/停控制、电磁溢流阀得电/失电控制、油箱油温控制以及液位高低限和油泵起动故障的声光报警；对于推钢机及步进式翻转冷床，主要是控制推钢机的前进/退回及冷床的正反转及启/停动作。流用PLC的控制对象为引锭杆、火焰切割机、辊道及翻钢机，主要控制自动送引锭过程、切割机全自动/半自动切割、输送辊道启动/停止、翻钢机翻起/退回以及翻钢活动挡板的升/降动作等。

3 控制系统的硬件组成

连铸电气控制系统的上位机采用两台研华工控机，下位机采用18套西门子S7-300PLC，分别完成两台连铸机公用设备和流用设备的控制任务。

公用PLC采用CP314*处理单元，由接口模板IM360和IM361实现*机架和扩展机架之间的数据传送，由CP342-5通讯模板建立S7-300PLC与Profibus-S7网络的联接。I/O模块为9块SM321-1FF数字输入模块及6块SM322-1HF数字量输出模块。流用PLC设计为一套PLC单独控制*生产设备，其构成与公用PLC的不同之处在于：(1)流用PLC使用2个扩展机架；(2)I/O模块为10块SM321-1FF、1块SM321-1BH和9块SM322-1HF。

4 控制系统的设计策略

4.1拉矫液压站

拉矫液压站为自动工作方式时，首先进行工作油泵的选择。当系统压力≤5.5Mpa时，工作油泵启动，经过1分钟延时后相应的电磁阀得电，油泵向系统供油；当系统压力≥7Mpa时，电磁阀失电，油泵停止供油。为了**异常状况时的设备安全，在油泵和电磁阀的控制回路中串入了油箱液位低限信号，以保证在管路严重泄漏而造成低液位报警时，延时一段时间后系统自动关闭油泵和电磁阀。此时，不但在拉矫液压站进行声光报警，而且相应的报警信息也将显示在上位机的监控画面中。

 过程控制的三大系统，PLC,DCS,FCS,它们在工业自动化生产线中都能够非常好的满足生产需要，成为工业生产不可缺少的技术。

   PLC
（1）从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。
（2）连续PID控制等多功能，PID在中断站中。
（3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。
（4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。
（5）PLC网格既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。
（6）大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
（7）PLC网络如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。
（8）主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。
（9）制造商：GOULD（美）、AB（美）、GE（美）、OMRON（日）、MITSUBISHI（日）、Siemens（德）等。
     DCS或TDCS
（1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Computer， Control、CRT）技术于一身的监控技术。
（2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。
（3）PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。
（4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
（5）模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。
（6）一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。
（7）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。
（8）缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。
（9）用于大规模的连续过程控制，如石化等。
（10）制造商：Bailey（美）、Westinghous（美）、HITACH（日）、LEEDS & NORTHRMP（美）、SIEMENS（德）、Foxboro（美）、ABB（瑞士）、Hartmann & Braun（德）、Yokogawa（日）、Honewell（美国）、（美）等。

 PLC叫做可编程控制器，主要用来做逻辑控制的，它是由一个微电脑主机和输入输出单元组成的。输入输出主要是开关信号，现在已经发展有模拟信号；主要原理是控制器接受到输入信号，按照一定的逻辑关系，在控制器上进行运算，并将输出送到输出单元。

在使用者看来,不必要详细分析CPU的内部电路,但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算,在控制器指挥下工作。寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数,它们决定着PLC的工作速度,IO数量及软件容量等,因此限制着控制规模。

四、I/O模块

PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI）,开关量输出（DO）,模拟量输入（AI）,模拟量输出（AO）等模块。开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号,模拟量是指连续变化的量。

常用的I/O分类如下:开关量:按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量:按信号类型分,有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外,还有特殊IO模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其较大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受较大的底板或机架槽数限制。

五、电源模块

PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有:交流电源（220VAC或110VAC）,直流电源（常用的为24VAC）。

六、底板或机架

大多数模块式PLC使用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的联系,使CPU能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。

七、PLC系统的其它设备

1、编程设备:编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件,用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况,但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器,目**般由计算机（运行编程软件）充当编程器。

2、人机界面:较简单的人机界面是指示灯和按钮,目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛,由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。

3、输入输出设备:用于*性地存储用户数据,如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器,输入模拟量的电位器,打印机等。

八、PLC的通信联网

依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此,网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显着,甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口,还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信,还未实现互操作性,IEC规定了多种现场总线标准,PLC各厂家均有采用。

对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲,选择网络非常重要的。首先,网络必须是开放的,以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展;其次,针对不同网络层次的传输性能要求,选择网络的形式,这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行;再次,综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题,确定不同层次所使用的网络标准。

 PLC叫做可编程控制器，主要用来做逻辑控制的，它是由一个微电脑主机和输入输出单元组成的。输入输出主要是开关信号，现在已经发展有模拟信号；主要原理是控制器接受到输入信号，按照一定的逻辑关系，在控制器上进行运算，并将输出送到输出单元。

一、PLC的发展历程

在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,**采用程序化的手段应用于电气控制,这就是**代可编程序控制器,称ProgrammableController（PC）。

个人计算机（简称PC）发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC）,现在,仍常常将PLC简称PC。PLC的定义有许多种。国际电工（IEC）对PLC的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。

上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展较快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。

二、PLC的构成

从结构,PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。

三、CPU的构成

CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。