先进自动化联合实验室配置方案

ReferenceNO.共19页第1页CETTIC&SIEMENS先进自动化联合实验室配置方案及总体规划发展方向ReferenceNO.共19页第2页建设方案概述一.背景现代企业对员工的实践能力、科技开发与新技术应用能力要求越来越高，面向21世纪的高级技术人才应是复合型、创造型人才，应具备适应能力、发展能力和竞争能力；具备扎实的理论基础、广博的知识和合理的知识结构、较强的自动化工程实践能力；具备自动化大工程意识、创新意识、运用规范的自动化工程语言和各种技术信息资源解决工程实际问题的能力；具备一定的计划、决策、组织、协调和市场开拓及应变能力；具备科学、务实的思想作风和工作态度；具备善于抓住、占领现代科技发展前沿的意识和能力。开放型的工程培训及认证基地是完成这一培养目标的不可缺少的必要条件。构建“四大平台”，即工业自动化系统认知平台、基础自动化工程培训及认证平台、现代自动化工程系统培训及认证平台以及自动化综合与创新培训及认证平台，并将创新培训及认证贯穿整个自动化工程培训及认证的始终，形成了“纵向及顶”、“横向达边”的自动化工程培训及认证新体系。所谓纵向及顶，即从专业技能培养方面逐步进入该领域技术前沿；所谓横向达边，即体现人才培养中，各科知识的融合与贯通，以及学科专业的交叉和渗透，使被培养者成为复合型、创新创业型人才。二.电气实验室整体方案规划(1).实验室具备功能(2).核心理论依据(3).建设方案根据职业技术学院的实际情况制定以下规划：本试验中心包括以下几部份：1．生产自动化（FA）实验室2套装置控制器采用CPU314C-DP，自带I/O，通过CP343-1和以太网交换机X208进行工业以太网通讯，可通过232电缆学习对触摸屏的编程调试，可实现当今大多工业企业在过程控制领域中较为重要的控制解决方案。2．分布式过程控制系统DCS1套装置仪表总线控制及网络远程监控功能，控制器采用PCS7BOX，通过Profibus-DP连接分布式I/O(ET200M)，通过DP/PALink将DP转成PA网络，配置供实验用的过程控制仪表，可实现工业现场的多种控制任务。带有PROFIBUS-DP诊断中继器根据RS485系统连接PROFIBUS-DP分段。另外，提供对铜总线电缆的物理在线监控。在发生故障时，给DP主站发送诊断信息，其中包含了故障类型和ReferenceNO.共19页第3页故障地点的详细数据。3．视觉传感器系统1套装置SIMATICVS720图像传感器：紧凑型单机图像处理系统用于自动检察、产品监控和部件识别广泛应用于安装工程、打包、金属处理、饮料和制药工业因体积小而可以靠近目标使用通过使用数字信号和工业以太网通信集成到工厂自动化中用户界面友好，使用Spectation软件轻松组态测试需求通过VSLink和VSLinkPROFIBUS扩展图像传感器功能，用于被监视图像和结果表格的可视化，并可作为到PROFIBUSDP的通信网关VSLink软件用于组态监视图像和结果显示的集中输出4．矢量变频器系统1套装置SIMOVERTMASTERDRIVES变频器矢量控制;紧凑增强型/紧凑型电子箱和机架单元三相交流电源电压380V－480V和直流电源电压510V－650V5．可编程序控制器S7-300C系统1套装置314C-2DPCPU是紧凑型CPU，用于安装在分散型结构中。通过其扩展的工作内存，该紧凑型CPU也适合于中等规模的应用。集成的数字和模拟I/O使得直接与过程相连接变为可能。PROFIBUSDP主站/从站接口允许连接独立的I/O单元。这样，314C-2DPCPU就可以既用于局部单元作快速预处理，也可以用作对一个从属现场总线系统的高级控制。通过集成的与过程有关的功能，使其它的用途变为可能：计数频率测量PID控制二、实验系统说明1．生产自动化（FA）实验室2套装置系统图ReferenceNO.共19页第4页功能概述此方案为生产自动化（FA）实验室系统，控制器采用S7-300的控制器CPU314C-2DP，Profibus-DP与ET200S连接构成高级自动控制系统。SIMATICS7-300CPU314C-2DP适合中等性能范围的自动化控制任务，具有高性能的程序存储和指令处理系统。通过CP341-1以太网通讯卡及以太网交换机将20套PLC接入控制PC，也可通过CP5512卡将笔记本电脑与PLC进行连接编程。主要性能指标保护等级：IP20工作环境：温度：0～＋60℃，湿度：10～95％绝缘试验电压：500VDC指令处理时间：二进制：0.2us,浮点数：0.6us系统总线：PROFIBUS-DP传输速度12Mbit/s最大站点数：DP64（单机扩展）WinCC+STEP7MPI/PROFIBUSES1ES20ETHERNETCPU314C-2DPCPU314C-2DPX208X208TP170BReferenceNO.共19页第5页I/O地址区：4KB诊断缓冲：200条（可调节）嵌套深度：24级光耦合器隔离：有抑制干扰电压频率：400/60/50/10Hz模块热插拔功能：有2．分布式过程控制系统DCS1套装置系统图功能概述此方案为分布式过程控制系统，总体配置采用西门子当今最先进的产品。可实现当今工业应用中的大部分过程控制系统。本系统为开放的总线控制网络构成，网络部份主要由Profibus-DP和Profibus-PA两部份构成。DP和PA网络皆可实现网络拓展，构成开放的总线网络体系。SIMATICPCS7BOX是一套完整的SIMATICPCS7过程控制系统，将PCS7的各种功能，诸如：自动化、操作、可视化和工程组态等融合在一个紧凑型PC系统中。DP/PALinkPROFIBUSPAET200M过程控制仪表PROFIBUSPCS7BOX网络诊断转发器ReferenceNO.共19页第6页ET200M分布式I/O系统，是SIAMTICPCS7过程控制系统中的分布式外围控制设备。支持热插拔技术。过程控制仪表通过PA总线与PCS7过程控制系统联接。中继器功能诊断中继器是作为一个常规的RS485中继器集成在总线系统中的，但它具有一个单独的PROFIBUSDP地址：增加的站点数量(最多127个)，在总线系统中扩展，在振幅和时间内重新生成信号连接段的光隔离通过STEP®7、COMPROFIBUS或者GSD文件进行组态。诊断功能通过STEP7或者COMPROFIBUS初始化，诊断中继器决定了连接段的拓扑结构并将它存储在内部诊断存储器中。在发生故障时，中继器自动将包含下列细节的一个标准诊断消息传递给总线主站：受影响的段故障位置(在站点X和站点Y之间)故障位置与站点X或者站点Y的距离以及故障位置到中继器的距离(单位：米)故障类型能够诊断下列错误：信号电缆A或者B断裂信号电缆A或者B与屏蔽线短路丢失端阻器松接触不允许的级联深度一个分段上站点过多站点与诊断中继器相隔太远故障报文也可以识别零星错误。错误报文在STEP7和COMPROFIBUS中以图形方式显示。它们完全集成到了SIMATIC系统诊断中(如，总体诊断，“报告系统错误”功能)。组态诊断中继器按如下方式组态：STEP7V5.1,包括ServicePack2COMPROFIBUSV5.1,包括ServicePack2第三方工具：通过GSD文件如果使用第三方主站，有可能通过COMPROFIBUS来决定拓扑结构。第三方组态工具不能决定拓扑结构。然而，如果一旦使用COMPROFIBUS确定了拓扑结构，接着第三方组态工具将会在出错的位置显示出信息。主要性能指标保护等级：IP20工作环境：温度：0～＋60℃，湿度：10～95％ReferenceNO.共19页第7页绝缘试验电压：500VDC指令处理时间：二进制：0.08us,浮点数：0.48us系统总线：PROFIBUS-DP传输速度12Mbit/sPROFIBUS-PA传输速度31.25Kbit/s最大站点数：DP126（单机扩展）PA32（单机扩展）I/O地址区：64KB诊断缓冲：3200条（可调节）嵌套深度：24级光耦合器隔离：有抑制干扰电压频率：400/60/50/10Hz模块热插拔功能：有WEB客户机数量：3过程值归档:1000/s视觉传感器系统1套装置照相机功能启动/停止监视电子快门(曝光控制)整体或部分图像(像素可自由选择)图像记录与同步处理产生快速图像序列图像记录的内部或外部(中断)控制可同时控制多至4路光源通过以太网通信接入多个照相机的输出实现多台照相机监视通过工业以太网输出实况、告警和故障图像图像频率取决于使用的传感器-10,25,30,37,75帧/秒-可截取部分图像(自由编程部分)永久存贮不同测试目标的多种测试程序可视化功能VSLink和VSLinkPROFIBUS用于不带PC的现场实况、告警和故障图像的可视化，还可作为工业以太网和PROFIBUSDP之间的网关。可使用彩色和单色显示器ReferenceNO.共19页第8页支持分辨率从640x480至1280x1024工业以太网(10/100Mbit/s)和PROFIBUSDP从站一个以太网内的多个图像传感器的图像的可视化同时显示多个图像和结果表格操作者可将图像停下以便观察方便根据用户需要拆分屏幕工作模式直接评估：记录下来的图像由快速CPU通过内存中的测试程序处理高时钟频率：当前图像与前面记录的图像一起并行处理通过集成接口的通信(组态、图像传输、传递结果的生产数据、图像记录触发器)引导能力：连接好外部电源后，因为测试程序驻留在内存中，所以可以立即激活图像处理。脚本编程：控制监控任务的顺序；在同一图像上执行多项测试；对来自图像评估的数据进行数学计算；同外部设备进行通信。数字I/O信号：能够进行图像记录和产生结果以控制过程编程Spectation组态工具用于为VS720图像传感器在线/离线测试程序的生成;程序可被顺次测试并传送至图像传感器在装有Windows95,98,NT,2000,XP的编程设备/PC上执行模拟器用于优化参数和记住各种模式通过工业以太网进行组态:也可通过一台编程设备/PC组态多台图像传感器可通过因特网进行远程诊断HMI符合windows标准的菜单控制用于选择常用功能的扩展工具栏ReferenceNO.共19页第9页SoftSensor工具栏用于选择解决测试问题的SoftSensor结果窗口包含有带有SoftSensor和所赋值的结果表格，以及以曲线图和柱状图形式表示的传感器特性。通过选择和鼠标单击可以安排SoftSensor的位置测试图像和SoftSensor的图形显示全部显示或选择性地显示SoftSensor具有x,y坐标、曝光值和图像传感器利用率的状态栏功能测试和识别功能用于：出席检查确定位置模式对比识别位置和方向测量维度、间隔和角度1D/2D编码评估文本读取和对比(OCR/OCV)检查色彩质量检查色彩失真色彩区分检查色彩亮度变化模式识别检查(颜色,尺寸,坐标)用户触发的新知识以及SoftSensor参数的重新置位:搜索模式搜索目标OCR编码颜色通信功能图像传感器至图像传感器图像传感器至自动化系统(SIMATICS7)图像传感器至机器人图像传感器至VSLink或VSLinkPROFIBUS图像传感器至编程设备/PC(工程)图像传感器至编程设备/PC(生产性数据)VSLink软件用于组态VSLink和VSLinkPROFIBUS的功能。组态工具:图像传感器至VSLink或VSLinkPROFIBUS的通信组态HMI图像窗口和结果表格的组态和定位ReferenceNO.共19页第10页3．矢量变频器系统1套装置可将变频器连接到一个电压为200V－690VAC、频率为50/60Hz的三相系统。变频器结构设计：线电压和直流电压端接板带预充电接地保护的整流桥带控制板的电子箱PMU操作控制与参数化单元带采用