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1、SIEMENS自动化系统的架构设计及硬件功能解析SIEMENS自动化系统的架构设计及硬件功能解析岳临萍济钢宽厚板厂导语：本文着重介绍了SIEMENS控制系统中硬件功能和架构组成，对架构设计方案及模块的功能应用进展了分析和讲明。简介本文着重介绍了SIEMENS控制系统中硬件功能和架构组成，对架构设计方案及模块的功能应用进展了分析和讲明。 关键词SIEMENSSIMATICPLC机架前言在电气控制系统中，SIEMENS的自动控制系统广泛应用于国内外较先进的轧钢产线，是对传动设备与计算机控制系统亲密联络的主流硬件设备和软件应用。其特点是功能强大，标准通用性强，可以同时用于多种主/副传动控制系统，实现
2、对传动系统的参数设置、设备运行控制、操纵界面、程序监控、数字信号、图形曲线、传动设备的实际状态、故障信息报警功能、远程连接等多种功能的控制。1、SIEMENS自动化系统的描绘西门子使用基于微处理器的系统，实现根底自动化的所有功能工艺控制，程序功能，支撑功能及介质系统。自动化系统分为假设干自动化单元，每个单元单独控制。各CPU平行运行，合作处理程序。各自动化单元连接至不同的设备，用以感应及促动包括电源及传动控制。直接输入工艺控制，如压下系统，旋入系统及主斜坡生成器等，通过实时线缆总线连接副机架内部的平行总线，不同副机架的光纤耦合相互通讯，确保控制间的高动态换接，这对总体性能及轧制结果有重大影响。
3、通过智能终端箱远程I/O发生连接，通过总线电缆连接至中央控制器。2、SIEMENS控制系统架构2.1数据SIMATIC以太网：星形网络配置。所有数据终端经过收发设备电缆点对点连接至星形耦合，或者附加至光学收发设备-双光纤电缆。2.2以下系统将连接至SIMATIC以太网总线系统：数字控制系统SIMATICTDC、数字控制系统SIMATICS7、专业计算机及操纵工通讯及监控系统、SIMATIC网络外部系统。2.3现场总线网络PROFIBUS：SIMATIC网络PROFIBUS是一种功能强大的总线系统，用于中低媒介范围才能。SIMATIC网络PROFIBUS可连接可编程控制器，小型现场单元，以及各种
4、自动化组件，如编程单元及计算机的组件。2.4SIMOVERTMASTERDRIVES及SINAMICSSM120用于所有传动系统。2.5SIMATICTDC用于高速工艺控制，二进制互锁，自动程序及轧机内开闭环控制2.6SINAMICSSM150用于控制粗轧机及精轧机主传动电机2.7SIMATICS7用于普通工艺控制，介质系统程序控制，冷床区，剪切线，精轧机区。3、硬件功能解析3.1SIMATICTDCPLCSIMATICTDCPLCCPU用于自动化系统的主控制数据处理，程序速度斜坡生成器；粗轧机，立辊假如使用，精轧机机架控制功能。本系统以机架为根底，根据自动化功能及快速控制环中直接连接在PLC
5、的传感器数目、类型选择组件。3.1.1副机架UR5213副机架UR5213是SIMATICTDC的机械根底。副机架有集成系统电源及系统风机。高性能的64位后连线版总线允许数据在机架内部模块间传输。3.1.2CPU551CPU模块可进展普通开闭环控制及算术任务，约含有2.5x计算机SIMADYND性能最新一代SIEMENSHWCPU模块PM6.：8数字输入，其中4个可中断57LED点矩阵就地效劳串行RS232界面MC5xx程序记忆模块插槽取样时间100s32MBSDRAM512KB同步高速缓存266HZ64位RISC浮点CPU4MBflashCPU在板电池支持缓冲3.1.3通讯模块CP50M1C
6、P50M1通讯模块含有两个PROFIBUSDP/MPI界面及缓冲记忆，用于建立CPU间的通讯。界面可用作PROFIBUSDP/MPI主台，PROFIBUSDP从设备，同时亦可PROFIBUSDP/MPI从设备，PROFIBUSDP主台，MPI节点站。3.1.4通讯模块CP51M1CP51M1通讯模块提供工业以太网界面。使用这一模块可执行以下任务：可同其他CP51M1，SIMATIC工业以太网模块交换处理数据使用WINCC可视处理数据及信息：3.1.5I/O模块SM500I/O：一块面板含有以下I/O容量：8AO+/-10V,8xAI+/-10V16DO24V,16xDI24V4SSI绝对值编码
7、器输入，4增量编码器输入4中断输入5VCP52M0全局数据记忆GMD形式GMD系统中央记忆大小为2MB，位于CP52M0全局记忆模块。这一模块处理耦合机架程序间传输的全部数据。后连线板总线处理CP52IOGDM界面模块与CP52M0间的数据传输。CP52M0读出所有CP52IO光纤电缆界面错误及诊断记录器，安装在GDM副机架内部。探测所有光纤电缆界面中央操纵状态并估算。结果输出至CP52M0数字输出，用于附加估算。3.2.1CP52IOGDM界面模块：在副机架的CP52A0GDM通道模块通过光纤电缆连接到CP52IOGDM界面模块。3.2.2CP52A0GDM通道模块：每个副机架配置CP52A
8、0GDM通道模块，连接到GDM.3.2.3UR5213副机架：GDM副机架不需配置应用软件。3.2.4CP52M0及CP52IOGDM模块使用特殊形式操纵，非常快。3.3SIMATICS7PLCSIMATICS7CPU线路是SIMATICPLC的介质终端。选择用以控制应用剪切及精轧线区介质系统控制，以及MULPIC，矫直机等。由于集成设计，可视化平台PCS7，使用S7-400PLC。3.3.1Sub机架UR1：UR1机架是SIMATICS7的硬件根底。有18个插槽及电源。3.3.2Sub机架UR2：UR2机架是SIMATICS7的硬件根底。有9个插槽及电源。3.3.3CPU416：普通开闭环控
9、制及算数任务CPU模块。主要参数如下所示：集成用户记忆编程0.8MB，数据0.8MB最大加载记忆64MB最大计数器512，最大计时器512UR1机架多计算最大4个CPU最小循环时间10msec集成时钟CPU在板电池支持缓冲CPU模块MPI界面集成CPU模块PROFIBUSDP界面集成3.3.4通讯模块CP443-5：提供附加PROFIBUSDP界面。3.3.5通讯模块CP443-1：提供工业以太网界面。这一模块可同其他CP443-1，SIMATIC工业以太网模块交换处理数据：使用WINCC可视处理数据及信息，TCP/IP及ISO/OSI协议等功能。3.4ET200非集中I/O系统ET200是一
10、个模块化远程I/O系统，分配SIMATICPLC控制器配置。允许程序直接相邻使用SIMATIC家族模块在中央电气室或者开关装置室或者车间内ET200通过PROFIBUS-DP连接至SIMATICPLC(S7或者TDC)，集成PROFIBUS-DP界面现场装置直接连接至现场总线。ET200具有以下特性：ET200在传感器及执行器附近。远程I/O按照现场位置分组。ET200M用于传感器，执行器及主控台。ET200B用于小控制台及控制面板。通过光纤电缆连接中央控制器及第一个ET200站。COMPROFIBUS软件通过图解符号协助提供简洁方便的系统配置更换模块方便，即使在供电状态未反向信号时亦可进展热
11、交换智能模块计数器，计时器及效验器键编码插头：防止在更换模块时错误，总线单元及模块有“锁鈅编码系统。因此，无法插入错误模块类型。3.5SIMATICS7-300F急停PLC急停系统分隔连线，诊断系统记录激活。由于通讯容量，每个急停PLC可以处理至多15个急停区域。一个轧机区故障平安控制系统SIMATICS7-300F紧急蘑菇按钮PROFIBUS连接至面板控制系统及诊断系统SIMATICS7-300F永久固定在分隔间，完全连线至终端。分隔间装有所有必要的附件，如电源，辅助回路断电器及继电器。3.6SIMATICNET通讯处理控制系统SIMATICNET使用工业通讯网SIMATICNET。所有SI
12、MATICNET产品都是专用设计，用于工业应用。对于计算机网络，使用标准通讯组件，如从CISCO系统公司。使用以下SIMATICNET产品家族总线系统：工业以太网如系统总线10Mbps，100MBps线程；PROFIBUS-DP现场总线。3.6.1工业以太网总线H1工业以太网最多可连接1000个站。运行速率100个10Mbps或者1000Mbps,提供大数据容量。支持TCP/IP协议及SINECH1OSI802.3，可使用三芯同轴电缆，工业双绞电缆及光纤电缆，以太网外形为星形。双绞电缆连接100m，多模光颖连接100m。3.6.2PROFIBUSDP现场总线PROFIBUSProcessFie
13、ldBus处理现场总线是中低性能的强大网络。PROFIBUS到达EN50170要求，确保了连接组件开放，同其他标准一致。PROFIBUS的辅助主设备和从设备存取方法使用令牌传递原理。主动与被动网路站间有不同。只有主动站接收标识，即在特定时间内，传送受权从一个主动站传递到另一个主动站。系统自动探测站是否漏失或者有新站参加网络，PROFIBUS网路外形为星形。分主动站和被动站：主动站包括PLC、工业计算机、编程单元；被动站包括ET200远程I/O单元、SIMOVERT主传动、SINAMICSSM120、整流器、传感器及执行器、外部系统、根据连接的间隔，使用双绞电缆或者光纤相关收发器光学总线终端OBT等。4、完毕语利用SIEMENS的强大硬件及软件控制功能，在宽厚板轧线自动控制系统的设计和使用经过中，为设备控制及系统运行提供强大的技术支持，进步了产品控制质量，更好的优化系统参数，具有较高的系统稳定性，是国内各大钢铁产线自动控制系统的主流应用设备。