基于mcgs軋鋼機模擬控制系統(tǒng)設計說明書畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 口,通信非常方便。依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出網(wǎng)絡就是控制器的觀點說法。 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信現(xiàn)在主要采用通過多點接口（MPI）的數(shù)據(jù)通訊、PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng)進行聯(lián)網(wǎng)。 PLC的國內(nèi)外狀況 世界上公認的第一臺PLC是1969年美國數(shù)字設備公司（DEC）研制的。限于當時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術人員使用控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件器命名。此時的PLC為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點是世界編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制控制設備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。 我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設備及產(chǎn)品中不斷擴大了PLC的應用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計算機廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家。可以預期,隨著我國現(xiàn)代化進程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應用天地。 21世紀，PLC會有更大的發(fā)展。從技術上看，計算機技術的新成果會更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡的發(fā)展情況來看,可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術的發(fā)展方向。目前的計算集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應用。伴隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展,可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡和國際通用網(wǎng)絡的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領域發(fā)揮越來越大的作用。 控制主電路圖,共有四臺電機,其中主軋電動機一臺,傳送電動機三臺。三臺傳送電動機需要實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，還設置了過載保護，各電機機殼接地。 西門子S7200系列PLC西門子S7200是西門子公司小型可編程序控制器，可以單機運行，由于它具有多種功能模塊和人機界面可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成PLC網(wǎng)絡。同時它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制系統(tǒng)的設計時更加方便簡單，幾乎可以完成任何功能的任務，同時具有可靠性高，運行速度快的特點，繼承和發(fā)揮了它在大型PLC領域的技術優(yōu)勢，有豐富的指令集，具有強大的多種集成功能和實時特性，其性價比高，所以在大規(guī)模不大的領域是較為理想的控制設備。 S7200 PLC特性S7200系列PLC功能強、速度快、擴展靈活，具有模塊化、緊湊的結(jié)構。使用范圍可從替代繼電器的簡單控制到復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測、自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括電力設施、民用設施、機械、機床等領域。S7200系列具有極高的可靠性、極豐富的指令集、易于掌握、操作方便快捷、內(nèi)置豐富的集成功能、實時特性，強勁得通訊能力、豐富的擴展模塊。S7200系列的強大功能使其無論是在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡都能實現(xiàn)復雜控制功能。所以它具有極高的性價比。S7200系列可以根據(jù)對象的不同，可以選用不同的型號和不同數(shù)量的模塊。并可以將這些模塊安裝在同一機架上。 S7200主要功能模塊介紹1． CPU模塊S7200的CPU模塊包括一個中央處理單元、電源以及數(shù)字I/O點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設備中。CPU負責執(zhí)行程序，輸入從現(xiàn)場設備中采集信號，輸出部分則輸出控制信號，驅(qū)動外部負載，從CPU模塊的功能來看，CPU模塊為CPU22*.其中CPU226有24點輸入/16點輸出，I/O共計40點，可用于點數(shù)較多，要求較高的中、小型系統(tǒng)。2．I\O擴展模塊當CPU的I/O點數(shù)不夠或需要進行特殊功能的控制時，就要進行I/O擴展，I/O擴展包括I/O的擴展和功能模塊的擴展。典型的數(shù)字量I/O擴展模塊有：輸入擴展模塊EM221有兩種：8點DC輸入/AC輸入；輸出擴展模塊EM222有三中：8點DC晶體管輸出/AC輸出/繼電器輸出；輸入/輸出混合擴展模塊EM223有六種：分別為4點（8點、16點）DC輸入/4點（8點、16點）DC輸出、4點（8點、16點）DC輸入/4點(8點、16點)DC輸出、4點（8點、16點）DC輸入/4點（8點、16點）繼電器輸出。3．功能擴展模塊 當需要完成某些特殊功能的控制任務時，CPU主機可以擴展特殊功能模塊。典型的模擬量I/O擴展模塊有：模擬量輸入擴展模塊EM231有三種：4路模擬量輸入，2路熱電阻輸入和4路熱電偶輸入。模擬量輸入擴展模塊EM232具有2路模擬量輸出。模擬量輸入/輸出擴展模塊EM235有4路模擬量輸入/1路模擬量輸出。 S7200PLC工作原理各種PLC都采用掃描工作方式，具體工作過程大同小異。西門子S7200PLC的工作過程：PLC上電后，首先進行初始化，然后進入循環(huán)工作過程。一次循環(huán)過程可歸納為公共處理、程序執(zhí)行、掃描周期計算處理、I/O刷新和外設端口服務五個工作階段。一次循環(huán)所用的時間稱為一個工作周期，其長短與用戶程序的長短以及PLC機體本身性能有關，其數(shù)量級為ms級，典型值為幾十ms。各階段完成的任務如下：1）公共處理：復位監(jiān)視定時器，進行硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等。檢查正常后，方可進行下面的操作。如果有異常情況，則根據(jù)錯誤的嚴重程度發(fā)出報警或停止PLC運行。2）程序執(zhí)行：在程序執(zhí)行階段 ，CPU按先左后右，先上后下的順序?qū)γ織l指令進行解釋、執(zhí)行，CPU從輸入映像寄存器一個輸入映像寄存器，和元件映像寄存器讀出各繼電器的狀態(tài)，根據(jù)用戶程序給出的邏輯關系進行邏輯運算，運算結(jié)果再寫入元件映像寄存器中。3）掃描周期計算處理：若設定掃描周期為固定值，則進入等待循環(huán)，直到該固定值到,再往下進行。若設定掃描周期為不定的（即決定于用戶程序的長短等，為不定值），則進行掃描周期的計算。4） I/O 刷新：在此階段，進行I/O刷新。輸入刷新時，CPU從輸入電路中讀出各輸入點狀態(tài)，并將此狀態(tài)寫入輸入映像寄存器中；輸出刷新時，將輸出繼電器的元件映像寄存器的狀態(tài)（I/O）傳送到輸出鎖定電路，再經(jīng)輸出電路隔離和功率放大，驅(qū)動外部負載。5）外設端口服務：完成與外設端口連接的外圍設備部編輯器或通信適配器的通信處理。CPU從輸入電路的輸出端讀出個電路狀態(tài)，并將其寫入輸入映像寄存器；在程序執(zhí)行階段，CPU從輸入映像寄存器和元件映像寄存器中讀出各繼電器的狀態(tài)，并根據(jù)此狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，執(zhí)行結(jié)果再寫入元件映像寄存器中；在緊接著的下一個I/O刷新階段，將輸出映像寄存器的狀態(tài)寫入輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路傳遞到輸出端子，從而控制外接器件動作。 組態(tài)軟件與MCGS 什么是組態(tài)軟件組態(tài)軟件，又稱監(jiān)控組態(tài)軟件，譯自英文SCADA,即 Supervision,Control and Data Aquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制),組態(tài)軟件的應用領域很廣，它可以應用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)(RTU System,Remote Terminal Unit)。組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應該能支持各種工控設備和常見的通信協(xié)議，并且通常應提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡功能。對應于原有的HMI（人機接口軟件，Human Machine Interface）的概念，組態(tài)軟件應該是一個使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功能都受到嚴重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來，可以利用組態(tài)軟件的功能，構建一套最適合自己的應用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I/O設備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。在組態(tài)軟件中，通過組態(tài)生成的一個目標應用項目在計算機硬盤中占據(jù)惟一的物理空間（邏輯空間），可以用惟一的一個名稱來標識，就被稱為一個應用程序。在同一計算機中可以存儲多個應用程序，組態(tài)軟件通過應用程序的名稱來訪問其組態(tài)內(nèi)容，打開其組態(tài)內(nèi)容進行修改或?qū)⑵鋺贸绦蜓b入計算機內(nèi)存投入實時運行。 組態(tài)軟件的結(jié)構按照系統(tǒng)環(huán)境劃分，從總體上講，組態(tài)軟件是由兩大部分構成的：：是自動化工程設計工程師為實施其控制方案