自动化系统培训讲义

1、中阳钢铁有限公司自动化系统培训讲义自动化系统培训讲义主讲人：杜海云主讲人：杜海云2014年年5月月中阳钢铁有限公司目录contents一、二、自动化设备系统概述三、PLC基础知识四、UPS不间断电源点检维护标准五、运行异常判断与分析六、工控机操作和注意事项七、打开WINCC项目工程中阳钢铁有限公司自动化系统操作工培训讲义提纲自动化系统操作工培训讲义提纲一、电器设备设计思路简介（重点三电之间的关系相辅相成）一、电器设备设计思路简介（重点三电之间的关系相辅相成）二、自动化设备系统概述二、自动化设备系统概述附件附件1（各元件之间的控制顺序及回馈关系，主要是：人机界（各元件之间的控制顺序及回馈关系，主

2、要是：人机界面面 控制站、现场执行反馈元件及附属的网络）控制站、现场执行反馈元件及附属的网络） 三、三、PLC基础知识基础知识附件附件2 重点：重点：PLC产生的历史、定义、现状发展方向、特点、基本功能、优点产生的历史、定义、现状发展方向、特点、基本功能、优点四、四、UPS不间断电源点检维护标准不间断电源点检维护标准附件附件3 重点：什么是重点：什么是UPS、为什么要用、为什么要用UPS、UPS的作用、的作用、UPS常规的使用点检维护常规的使用点检维护五、运行异常判断与分析五、运行异常判断与分析附件附件5 PLC故障灯分析故障灯分析 重点：模板的指示灯带表什么（黄、绿、红色重点：模板的指示灯带

3、表什么（黄、绿、红色 常亮、不亮（灭）、闪亮）常亮、不亮（灭）、闪亮）六、工控机操作和注意事项六、工控机操作和注意事项 重点：操作步骤、注意事项重点：操作步骤、注意事项七、打开七、打开WINCC项目工程具体讲（曲线、报警、记录）项目工程具体讲（曲线、报警、记录） 控制权限、联锁条件控制权限、联锁条件 操作员站与工程师站之间的区别（上面已经介绍）操作员站与工程师站之间的区别（上面已经介绍） 设备常规受控权限：机旁绝对优先、中控手动、中控半自动、中控全自动设备常规受控权限：机旁绝对优先、中控手动、中控半自动、中控全自动 重点：各类数据查询方法重点：各类数据查询方法中阳钢铁有限公司一、电器设备设计思

4、路简介 为了满足工艺要求，设计三电一体化系统，把工艺过程编写成程序来完善设备的运行，自动化系统配合高低压系统进行工作。生产过程中的计算机控制系统、电气传动控制系统、仪表控制系统三个自动化控制系统经常被总称为“三电”系统 。 三电系统中阳钢铁有限公司一、电器设备设计思路简介计算机控制系统人机界面PLC控制系统仪表控制系统各类一次仪表等各类执行阀等电气传动控制系统高压柜机旁操作箱低压及传动柜三电系统中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述自动化系统中的大型成套设备，又称自动化装置。是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程。因此，自动化是衡量一个工业重要条件和显著标志

5、。中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述被控对象人机接口界面控制站现场仪表硬件：计算机或操作屏软件：各类监控软件网络通讯：实现控制站与人机接口的数据通讯硬件：PLC/DCS各类模块软件：PLC/DCS组态软件智能仪表：网络通讯常规仪表：硬接线传感器：数据采集仪表执行器：指令输出仪表中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述传感器：检测元件与变送器、检测元件：将物理量转换成电信号，如将温度、压力、流量、液位转化成电量如电压、电流、电阻等。、变送器：将点亮转化成标准信号（4-20mA，1-5V）通常在工业控制中除温度信号外检测元件与变送器为一体系化。工业常用物理量检测：温度：热电阻和热电偶；压力：压力

6、变送器；流量：孔板、电磁、质量流量计等；液位：压差、超声、雷达液位计等。执行器：常用有调节阀、变频器、步进电机等，调节阀又有电动调节阀和气动调节阀（1）、现场仪表：模拟量模拟量，是指变量在一定范围连续变化的量；也就是在一定范围（定义域）内可以取任意值（在值域内）。中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述传感器：压力开关、温度开关、液位开关等，阀、电机的故障及反馈信号，行程开关信号等。执行器：电磁阀、开关阀、非调速电机等。（1）、现场仪表：开关量开关量，是指非连续性信号的采集和输出，包括遥信采集和遥控输出。它有1和0两种状态，这是数字电路中的开关性质，而电力上是指电路的开和关或者说是触点的接通和断

7、开。一般开关量装置通过内部继电器实现开关量的输出。中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述（2）、控制站构成电源模块CPU模块I/O模块通讯模块特殊功能模块根据CPU模块与I/O棋块的通讯方式，可分为就地扩展和远程扩展。就地扩展：利用CPU的自身带的总线进行与I/O模块进行数据通讯，一般能通讯距离较短。远程扩展：利用现场总线进行进行与I/O棋块进行数据通讯，一般能通讯较远的距离。中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述工程师站：对控制站和操作员站进行编程和组成和维护，一般装有控制站组态软件和操作员站组态软件，一般由仪表工程师来维护和操作操作员站：是操作员益视和干预工北生产的接口 ,般安装操作员站运

8、行软件（3）、人机界面（4）、网络通讯实现控制站与工程师站/操作员站的 数据交换的路由，通讯协议有很多种，常用的用 串口通讯和以太网通讯。串口通讯：RS232, RS422, RS485,或基于以上原理的用户协议，如PROFIBUS、MODBUS等以太网通讯：现在最常用的通讯协议（TCP/IP, MAC)中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述MPI适用于小型工厂CPU集成了MPI接口PROFIBUS标准化现场总线(EN 50170)适用于高性能要求中型工厂工业以太网适用于有高性能要求中型到中型工厂可以与管理层通讯（TCP/IP）通讯方式通讯速率（bite/

9、s）可连接站点数通讯距离（m）通讯介质MPI12M(S7400)187.5K(S7300)319100双绞线PROFIBUS12M12790000 双绞线光缆IndutrialEthernet100M1000 150000双绞线同轴电缆光缆中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述用于PLC组态信息首次下装用于与上位机HMI通讯釆用PC适配器CP5611采用MPI电缆与AS站MP旧相连无需扩充通讯口中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述 与其它系统通讯（SAP R/3 etc.，PCS 7 Warehouse，Cornerstone) 分散型I/OET 200 MDP / PA -联接器 PROF

10、IBUS PASIMATIC NETOSOSOSES 中央操作控及监视系统组态，编程及故障诊断标准以太网PROFIBUS服务器服务器过程控制器S7-400过程控制器S7-400过程控制器S7-300分散型I/OET 200 MPROFIBUS_DPPROFIBUS_DPPROFIBUS_DPPROFIBUS_DP中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述中阳钢铁有限公司二、自动化设备系统概述中阳钢铁有限公司 一、 PLC的产生与历史 二、 可编程控制器的定义 三、 PLC的现状及发展趋势 四、PLC的特点 五 、PLC的基

11、本功能 六、 PLC与其他工业控制系统的比较PLC基础知识(2).ppt三、三、 PLC PLC基础知识基础知识中阳钢铁有限公司四、UPS不间断电源点检维护标准UPS的定义所谓UPS(Uninterruptible Power System)，不间断电源系统，就是当停电时能够接替市电持续供应电力的设备，含有储能装置，后备动力来自电池组，由于电子元件反应速度快，停电的瞬间在4-8毫秒内或无中断时间下继续供应电力。为什么要用UPS现在全世界各国的大众供应系统都是交流电源，一个理想的交流电源，应该满足以下几个条件：频率稳定电压稳定（10%内）不含谐波失真（5%）没有噪声干扰（符合IEEE 587，F

12、CCC,CE等标准规定）低输出阻抗中阳钢铁有限公司四、UPS不间断电源点检维护标准UPS的作用:停电保护：交流输入中断时UPS立即将电池直流电源转换成交流电继续供电。后备供电时间长短由电池容量、负载大小等因数决定。高低电压保护：市电电压过高或过低时UPS内稳压器(AVR)将做适当的调整，使UPS输出的电压保持在可使用的范围，若电压过低或过高超过可使用范围，UPS将电池直流电源转换成交流电继续供电，以保护用户设备。波形失真处理：由于电力经由输配电线路传送至客户端，各种机器设备的使用往往造成市电电压波形的失真，因为波形失真将产生谐波干扰设备，且会使电力系统变压器温度升高，一般要求失真率5%，一般U

13、PS设计失真率3%。中阳钢铁有限公司四、UPS不间断电源点检维护标准UPS的作用:频率稳定：市电频率分为50Hz/60Hz两种，所谓频率就是每一秒变动的周期，50Hz就是每秒50周次，中国是50Hz。发电机运转时受到客户端用电量的突然变化造成转速的变动将使转换出来的电力频率飘移不定，经UPS转换后的电力可提供稳定的频率。电压稳定：市电电压易受电力输送线路品质的影响，离变电所较近的用户电压较高约240260V，离变电所较远的用户电压较低约180200V，电压太高或太低会使用户设备缩短寿命，严重时会烧毁设备，使用在线式UPS可提供稳定的电源电压，可延长设备寿命及保护设备。抑制差模噪声：差模噪声产生

14、在火线与零线之间。中阳钢铁有限公司四、UPS不间断电源点检维护标准UPS的作用:抑制共模噪声：共模噪声产生在火线/零线与地线之间。突波保护：一般UPS会加装突波吸收器或尖端放电设计吸收突波，以保护用户设备。瞬时响应保护：市电受干扰时有时会造成电压凸出或下陷或瞬间中断，使用在线式UPS可提供稳定的电压，使电压变动在较小范围内，可延长设备寿命及保护设备。监控电源：配合UPS的智能型通讯接口及监控软件可显示UPS电压、频率、负载、电池、温度等实时状态信息，在市电中断后显示倒计时关机时间，并在电池耗尽前安全自动关闭系统及UPS电源。中阳钢铁有限公司四、UPS不间断电源点检维护标准UPS的使用:正常的开

15、机顺序由于一般负载在启动瞬间存在冲击电流，而UPS内部功率元件都有一定的安全工作区范围，尽管这些器件都留有一定的余量，但是过大的冲击电流还是会缩短元器件的使用寿命，甚至造成元器件损坏。因此，在使用时应尽量减小冲击电流带来的损害。一般UPS在旁路工作时，抗冲击能力较强，我们可以利用这一特点在开机时采用以下方式进行，先送市电给UPS，使其处于旁路工作，再逐个打开负载，先开冲击电流较大的负载，再开冲击电流较小的负载，然后UPS面板开机，使其处于逆变工作状态。开机时千万不能将所有负载同时开启，也不可带载开机。中阳钢铁有限公司四、UPS不间断电源点检维护标准关机顺序关机顺序如下：先逐个关闭负载，再将UP

16、S面板关机，使UPS处于旁路工作而充电器继续对电池组充电。如果需要UPS无输出，将UPS关机，则再将输入市电断开即可。后备式UPS的使用后备式UPS一般在市电状态下没有负载检测功能，只靠输入保险丝起保护。如用户使用时不注意这点，在市电时很容易过载使用，虽然市电状态下，UPS还可能继续工作，但一旦市电异常转电池逆变工作时，UPS就会因过载保护而关机,严重时会造成UPS损坏，以上情况都会造成输出中断，给用户带来一定的损失。因此在使用后备式UPS时应特别注意不要过载。 UPS的使用:中阳钢铁有限公司四、UPS不间断电源点检维护标准使用UPS的注意事项:UPS的使用环境应注意通风良好，利于散热，并保持

17、环境的情节。UPS输出插座应明确标识，勿加入无关负载或使其短路。切勿带感性负载，如点钞机、日光灯、空调，以免造成损坏。半波整流型负载亦不适合。若用户在市电停电期间使用发电机供电，应保证发电机功率大于2倍UPS额定功率。必须在发电机启动稳定后才能接入UPS。开启UPS负载时，一般遵循先大后小的原则。中阳钢铁有限公司四、UPS不间断电源点检维护标准UPS输出负载控制在60%左右为最佳，可靠性最好。定期对UPS内部进行清洁，防止UPS积尘太多，影响UPS的正常操作。UPS的日常维护应在保证负载正常工作的基础上进行，所以在作维护时一定要注意负载的情况，尽量不要影响负载的工作。在维护的过程中要注意人身安

18、全，因为UPS内部有高压，在维护以前确认UPS工作状态无误才能进行。使用UPS的注意事项:中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析PLC故障灯分析：S7300CPU前面板说明中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析 模式选择开关用来选择CPU的运行方式。有的该开关是一种钥匙开关，改变运行方式需要插入钥匙，用来防止未经授权的人改变CPU的运行方式。模式选择开关各位置的含义如下：（1）RUNP（运行编程）位置：CPU不仅执行程序，还可以在线读出和修改程序及改变运行方式；（2）RUN（运行）位置：CPU执行程序，可以读出程序，但不能修改程序；（3）STOP（停机）位置：CPU不执行程序，可以读出和修改程

19、序；（4）MERS（清除存储器）位置：可以复位存储器，使CPU回到初始状态。此位置不能保持，当松开后，又会回到STOP的位置。中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析状态和故障指示灯（1）SF（系统故障指示，红色）：CPU硬件故障或软件出错时常亮；（2）BATF（电池故障，红色）：电池电压低或无电池时常亮；（3）DC 5V（5V电源指示，绿色）：CPU和S7300总线5V电源正常时常亮；（4）FRCE（强制指示，黄色）：至少有一个I/O被强制时常亮；（5）RUN（运行指示，绿色）：CPU处于RUN运行方式时常亮，重启动时以2Hz的频率闪亮，HOLD状态时以0.5Hz的频率闪亮；（6）STOP（停

20、机指示，黄色）：CPU处于STOP、HOLD状态时常亮；请求存储器复位时以0.5Hz的频率闪烁；正在复位时以2Hz的频率闪烁；（7）BUSF（总线故障指示，红色）：ProfibudDP接口硬件或软件故障时常亮。中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析AS-400控制站电源模块中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析电源模块各个指标灯的含义“BAF”电源后备故障指示灯为红色表示后备电池电压低，灯熄灭则表示正常。“BATTF”后备电池故障指示灯为黄色表示后备电池空或没有，灯熄灭则表示正常。“INTF”内部错误指示灯为红色表示有内部错误；灯熄灭则表示正常。“DC5V”指示灯为绿色表示正常，灯熄灭则表示5

21、伏输出电压故障。“DC24V”指示灯为绿色表示正常，灯熄灭则表示24伏输出电压故障。中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析400CPU前面板上的指示灯中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析指示灯表示的含意RUNSTOP亮灭CPU在运行状态。灭亮CPU在停止状态。如果是由于故障引起CPU停止，内部或外部错误指示灯亮。闪亮2Hz闪亮2Hz CPU在有问题状态。内部、外部错误或强制指示灯闪亮。闪亮亮CPU在保持状态，或CPU在重新启动。X闪亮清内存。中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析指示灯表示的含意 INTFEXTFFRCE亮XX内部错误（程序或参数设置错误）。X亮X外部错误。XX亮 有强制命令

22、在执行。中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析指示灯表示的含意 BUS1FBUS2F亮X在MPI或Profibus-DP1上发生故障。X 亮在Profibus-DP2上发生故障。闪亮X一个或多个设备在Profibus-DP1上无响应。X闪亮一个或多个设备在Profibus-DP2上无响应。中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析AS-400控制站-通讯模块中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析停止（黄）运行（绿）内部错误（红）外部错误（红）CP状态亮闪亮灭灭正在启动灭亮灭灭运行闪亮亮灭灭正在停止亮灭灭灭停止亮灭灭亮由于外部错误停止闪亮灭灭灭等待固件刷新，10秒后上电。闪亮灭亮亮等待固件刷新，由于

23、CP有不完整的版本固件。灭亮灭亮运行，但Profibus有错。闪亮闪亮闪亮闪亮模块错误或系统错误。中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析Profibus-DP接口模块IM153-2中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析指示灯表示含意SF故障(红灯)BF总线故障(红灯)ACT总线运行(黄灯)ON模块状态(绿灯)亮灭灭亮无效的总线地址；如在此站中有一个I/O模块的SF灯亮，则表示该模块有错误。X灭亮亮正常工作状态。在冗余系统中，则表示该站为正在运行，另一个站处于热备状态。中阳钢铁有限公司五、运行异常判断与分析指示灯表示含意SF故障(红灯) BF总线故障(红灯)ACT总线运行(黄灯)ON模块状态(绿

24、灯)灭灭灭灭模块没有上电。XX X 亮模块上电。X 闪亮灭亮模块地址设置错误，在CPU和IM153之间没有数据交换。X 亮灭亮总线没有连上。亮闪亮灭亮组态与实际配置不符。中阳钢铁有限公司六、工控机操作和注意事项工控机软硬件配置1、硬件配置：CPU：Intel Pentium 866MHZ内存：128MB SDRAM硬盘：40GB显示器：菲利谱 21寸工控网卡：西门子CP1613网卡：D-Link 10/100M配有光驱/软驱2、软件配置：操作系统：Microsoft Windoms NT4.0 Microsoft Windoms 2000 Microsoft Windoms XP Micros

25、oft Windoms 7面软件：西门子SIMATIC Wincc V5.0 V6.0 V7.0简体中文版中阳钢铁有限公司六、工控机操作和注意事项工控机正常操作步骤第一步：检查工控主机及显示器电源插头是否插好，检查鼠标、键盘、显示器数据线、网线都正常接通（必须具备）第二步：打开显示器电源（按下显示器电源开关即可）指示灯转为绿色时已开启。第三步：打开工控主机操作门，把电源开关由“0”转到“”即可（切记不能按下蓝色键“KB-LK”）.第四步：待进入Windoms系统后,根据画面提示进入登录画面(同时按下Ctrl +Alt +Del 三个键)输入用户名及密码;用户名为:administrator(一

26、般情况为默认)密码:140037注意：（1）用户名区分大小写（2）小键盘的使用(数字区)第五步：按下回车键确认输入,这时系统自动启动。系统启动后手动或自动启动Wincc 并进入主控画面。注意：在系统及Wincc启动时进行自动检测，运行时间较长属正常现象，不要乱动其它键，耐心等待进入主控制画面。中阳钢铁有限公司六、工控机操作和注意事项工控机正常操作注意事项1、确保工控机卫生清洁，（显示器、键盘、鼠标、主机），切记不要用带水或腐蚀湿布擦拭。2、不要随意乱动其它键，以免造成热键退出系统及Wincc控制画面。3、切不可把水倒入硬件内（显示器、键盘、鼠标、主机），造成硬件损坏，硬件损坏是无法挽回的。如有

27、特殊情况进水必须马上拨掉电源以免事故扩大化。4、若操作失误造成控制画面退出，为确保系统再次可靠运行，推荐重新启动工控机，因为开机自动运行的Wincc画面可屏蔽多项Windows操作系统的热键，可防止系统因操作而产生意外退出及系统瘫痪。热启动(推荐)：A、同时按“Ese +Cctrl ” 此时出现“开始” 菜单，鼠标直接依次点“开始”、“关机”B、同时按下“Ctrl+Alt +Del”三键、选择“关机” 随后选择“重新启动”按下“确定”按扭即可。接着按正常操作第四、五步自动启动。冷启动：打开工控机操作门，按下红色键“RESET”一次即可，随后按正常操作步骤启动(或按正常操作第三、四、五步重复操作)中阳钢铁有限公司六、工控机操作和注意事项工控机正常操作注意事项5、特别注意：绝对不能在系统中删除任何文件、改动文件属性及其它系统配置文件，以免造成系统瘫痪无法恢复。绝对不能擅自修改和删除Wincc画面