演示线方案设计说明.docx

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演示线方案设计说明

演示控制系统

方案说明

2008年11月19日

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确认人

081119

2008-11-19

演示控制系统方案说明

一、电控设计依据

1．1设计遵循标准

1．遵循国际电工委员会标准和国家关于工业设备电气设计的相关标准规范。

2．遵循中华人民共和国劳动安全生产的相关法规。

3．遵循广州工研院物流实验室输送分拣系统招标方案的技术要求。

1．2、设计原则

设计的合理、规范，要为系统以后的升级预留空间，对系统的维护可以很简捷的完成重大意义。

必须符合以下原则：

系统的先进性、成熟性、实用性、开放性、兼容性、可靠性、安全性、易操作性、柔性、易修改性、可扩充性、可维护性；

使物流的流程、流向、流量、流速、载体等要素合理、优化、简洁、协调、有序、标准、集成；布局合理、满足系统设计指标的要求；

通道宽度适宜、运行速度较快，而又能提高密集储存程度、提高空间利用率；性价比最高原则；

物流设备的选取要考虑实用、能够减轻人员劳动强度并具有先进性；

5.2、设计说明

系统采用以现场总线技术为基础PLC控制系统。

操作员在中央控制室通过操作WINCC和WMS软件观察和操作物流实验室输送分拣系统实现物流实验室输送分拣系统机电设备在中央站的集中监测和控制；ET200M远程I/O作为现场控制分站，通过PROFIBUS总线连接的I/O模块实现机电设备控制、现场传感器的信号、条码信息的采集并根据工艺流程控制完成各输送分拣设备的控制功能；中央控制室的监控计算机和WMS调度系统通过网络通讯，采用工业以太网接方式，连接到主控PLC实现数据的传输。

设计的基本功能

1.操作模式

操作模式包括手动模式和自动模式两个种类：

其中，手动模式用于调试和设备维护时用。

自动方式用于与上位监控计算机结合的系统联动控制。

2.异常警报

在各运转区域发生异常时，工控计算机上的监控系统将显示异常名称、异常代码、常发生区域的同时发出异常声光警报，以通知周围的作业人员。

区域发生报警时运转区域内输送线自动停止。

3.异常停止区域的界定

异常停止区域是指异常发生时的停止范围。

4.自动停止

自动运转中，点下控制柜面板的“系统停止”按钮.。

“系统停止”指示灯点亮，系统按节拍停止下来。

自动运转结束后，“自动停止”指示灯消失，自动状态表示灯从点灯状态切换到闪烁状态。

5.紧急停止开关

按下“紧急停止”按钮、工控计算机上的监控系统显示异常名称、异常发生的区域，该控制区域的系统可及时停止。

6.警报蜂鸣器

自动起动提示：

系统自动起动时，蜂鸣器鸣响5秒钟以作警示作用。

异常发生：

异常发生时，蜂鸣器鸣响、并且三色红灯常亮。

7.低速、中速、高速切换运行功能

系统会针对不同展示需要，通过系统对变频器的控制可以切换成相应的运行速度，满足展示需要。

8.系统实施运行监控功能

系统具有图形界面监控功能，操作人员在机房就能从图形监控街面上实施了解系统的运行状况：

正常运行、停机、故障、故障点等信息。

二、系统构成

2．1系统结构

根据演示线控制系统的招标要求，演示输送分拣系统由设备监控计算机和主控PLC、现场设备控制和条码信息采集构成。

其原理架构图如下：

2．2设备监控和调度管理

采用PentiumIV处理器、1G内存、120G硬盘或以上配置的计算机；具有标准的串行通信接口和带以太网络接口RJ45的10/100M自适应PCI网卡；支持TCP/IP协议；采用中文WindowsXP操作系统和SQL标准数据库的配置的一台计算机实现管控一体化。

2．3主控PLC

主控PLC采用西门子公司的S7-300系列的S7315-2DP控制模块。

通过以太网控制模块与上位监控计算机相连。

通过PROFIBUSDP总线与远程I/O的ET200M和SICK（CLV420）条码阅读器相连。

控制整个系统运行。

2．3．1．PLC性能介绍

模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用

大范围的各种功能模块可以非常好地满足和适应自动控制任务

由于简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活

方便用户和简易的无风扇设计

当控制任务增加时，可自由扩展

由于大范围的集成功能使得它功能非常强劲

2．3．2PLC应用

----S7-300是模块化中小型PLC系统，它能满足中等性能要求的应用。

----模块化，无排风扇结构，易于实现分布，易于用户掌握等特点使得S7-300成为各种从小规模到中等性能要求控制任务的方便又经济的解决方案。

----多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。

----当任务规模扩大并且愈加复杂时，可随时使用附加模块对PLC进行扩展。

2．4PROFIBUS概述

PROFIBUS是一种开放的标准通讯协议，它是针对一般工业环境下的应用而设计和开发的。

协议的标准由EN50170（卷2）规程加以规定，而且已经被世界范围的许多制造商开发，赞同和采用。

目前，PROFIBUS控制有很多种产品（由各个不同的公司生产）可供选用，这些公司还制造传动设备，执行机构，阀，以及可编程序控制器（PLC）和其它的系统控制器。

PROFIBUS的运行可以通过各式各样的硬件连接介质，例如光纤和RS485。

有三种版本的PROFIBUS：

FMS、DP和PA，所有这些版本都可以使用。

常用的版本是DP，适用的控制对象是一般的工业应用。

这是由西门子传动产品支持的版本。

2．5PROFIBUS使用

为了连接成PROFIBUS系统，必须采用PROFIBUS模板。

在PROFIBUS模板的底板上装有一个9针的“D型”插头/座（这是PROFIBUS标准的要求）。

PROFIBUS系统以类似于USS的方式对变频器进行控制和监测。

PROFIBUS协议较之USS协议更为复杂，但采用专用软件进行的控制程序开发也最好。

虽然PROFIBUS系统比某些协议，例如USS协议，更为复杂，但是，它具有以下一些优点：

是开放的，定义透明的系统。

由不同的制造商开发了多种产品。

在工业应用中证明效果很好。

减少了现场布线的数量；便于（不用更改布线）重新编程，监测和控制。

速度快，可达12Mbaud。

一个DP系统最多可以连接125个从站。

可以由一个主站或多个主站进行操作。

通讯方式可以是点对点或广播方式。

有支持和开发软件供使用。

2．6现场设备控制

1）、现场设备控制采主控PLC集中I/O（主控制柜）和一个ET200M远程子站（分控制柜），采集、监控整个系统的输送分拣设备运行。

通过通过PROFIBUSDP总线与主控PLC相连接。

系统会针对不同展示需要，通过系统对变频器的控制可以切换成相应的运行速度，使输送机达到系统所设定的速度，满足展示需要。

2）、ET200M简介

ET200M是高密度配置的模块化I/O站,保护等级为IP20.它可用S7-300可编程序控制器的信号,功能和通讯模块扩展.由于模块的种类众多,ET200M尤其适用于复杂的自动化任务.可插入模拟量HART的输入和输出模块意味着,ET200M适用于过程工程.它也适宜于与冗余系统一起使用.ET200M是在PROFIBUS-DP上的被动站（从站）.最大数据传输速率为12M位/S.ET200M也可以在运行过程中,在有电源情况下配置S7-300I/O模块的有源总线模块.其余模块仍继续运行.

ET200M由以下部分组成

IM153接口,用于与PROFIBUS-DP现场总线的连接

各种I/O模块,用总线连接器连接或插入在有源总线模块内,系统运行时可更换模块

电源（如有必要）

S7-300自动化单元的所有I/O模块,都可应用（功能和通信模块只用于SIMATICS7/M7主设备）

HART模块

最多可扩展8个I/O模块

每个ET200M的最大地址区:

128字节输入和128字节输出

PROFIBUS-DP和ET200M之间的隔离

保护等级IP20

数据传输速率最大为12M位/S

诊断数据的集中和分布的分析可运行两种型式的ET200M

总线连接器设计:

在运行过程中不能更换模块

有源总线模块设计:

在运行过程中能更换模块

3）、西门子变频器MM420简介

西门子变频器MM42系列是全新一代模块化设计的多功能标准变频器。

它友好的用户界面，让你的安装、操作和控制象玩游戏一样灵活方便。

全新的IGBT技术、强大的通讯能力、精确的控制性能、和高可靠性都让控制变成一种乐趣。

主要特征：

200V-240V±10%，单相/三相，交流，0.12kW-5.5kW；

380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-11kW；

模块化结构设计，具有最多的灵活性；

标准参数访问结构，操作方便。

控制功能：

线性v/f控制，平方v/f控制，可编程多点设定v/f控制；

磁通电流控制（FCC），可以改善动态响应特性；

最新的IGBT技术，数字微处理器控制；

数字量输入3个，模拟量输入1个，模拟量输出1个，继电器输出1个；

集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP通讯模块/Device-Net模板；

具有7个固定频率，4个跳转频率，可编程；

"捕捉再起动"功能；

在电源消失或故障时具有"自动再起动"功能；

灵活的斜坡函数发生器，带有起始段和结束段的平滑特性；

快速电流限制（FCL），防止运行中不应有的跳闸；

有直流制动和复合制动方式提高制动性能；

采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接。

保护功能：

过载能力为150％额定负载电流，持续时间60秒；

过电压、欠电压保护；

变频器过温保护；

接地故障保护，短路保护；

I2t电动机过热保护；

采用PTC通过数字端接入的电机过热保护；

采用PIN编号实现参数连锁；

闭锁电机保护，防止失速保护。

4）.强电控制柜

电控系统配置一台强电控制柜。

安装输送分拣机械设备现场，负责对系统的强电供配电。

按现场区域提供三相380V交流动力电源，单相220V交流辅助电源，24VDC控制电源，电控柜内设置有多路受控上电主令开关、分配空气开关，全部选用施耐德公司产品。

供电方式采用三相五线制供电方式。

5）.远程控制柜

根据物流设备布局，选择适当位置在设备旁设置远程控制柜，在柜内配置有西门子ET200I/O模块及变频器等，用于控制局域的I/O设备。

ET200I/O模块通过DP总线与PLC连接，交换控制数据，从而实现PLC的分布式控制。

远程控制柜的设置原则，主要是集中原则。

选择控制点相对集中位置设置，有利于安装、调试、维护。

2．7条码采集

1）、条码信息通过两台SICK公司的CLV420系列扫描仪采集，扫描以DP从站的模式连入总线系统中，主控PLC把采集到的条码采集传到上位监控计算机。

2）．扫描仪介绍：

1、提供德国SICK

2、型号CLV420

主要指标

供电电压范围：

4.5V～30VDC

阅读范围：

20～400mm

扫描频率：

400～1200HZ

尺寸：

59（L）×62.5（W）×35.2（H）

3、特点

“ReflectorPolling”内置镜反射式自动触发功能，可使用条码参数设定卡来设定阅读器的参数，“Autosetup”参数自动设定功能，可编程的内置提示蜂鸣器小巧、工业标准金属外壳

2.8系统功能：

设备监控

1）图形显示和操作

设备监控软件是基于西门子WINCC软件开发的，提供面