第1章 绪论
1.1 西门子工业自动化系统概述
1.1.1 全集成自动化概念
工业现代化的进程，对生产过程的自动控制和信息通信提出了更高的要求。工业自动化系统已经从单机的PLC控制发展到多PLC及人机界面（Human Machine Interface，HMI）的网络控制。目前，PLC技术、网络通信技术和HMI上位监控技术已经广泛应用于“制造自动化”和“过程自动化”两大领域，包括钢铁、机械、冶金、石化、玻璃、水泥、水处理、垃圾处理、食品和饮料业、包装、港口、纺织、石油和天然气、电力、汽车等。
作为全球自动化领域技术、标准及市场的领导者，西门子公司一直致力于自动化和驱动产品及系统的不断创新。1996年，西门子公司自动化与驱动集团提出了全集成自动化（To-tally Integrated Automation，TIA）的概念，即用一种系统或者一个自动化平台完成原来由多种系统搭配起来才能完成的功能。SIMATIC提供了一个可以包含当今自动化解决方案中全部所需组件的模块化系统，其系列产品具有高度一致的数据管理、统一的编程和组态环境以及标准化的网络通信体系、结构，为从现场级到控制级的生产及过程控制提供了统一的全集成、系统平台。
2.1.2控制系统技术要求
自动化生产线模型设计了手动和自动两种工作模式。手动模式用于设备的调试和计数统计值的复位。自动模式下允许启动生产线运行。
控制系统中包括紧急情况的处理以及故障诊断与显示报警功能。
1急停功能
当设备发生故障时，按下急停按钮，停止设备的一切运行。
2手动模式
1）在手动模式下，可以通过点动按钮使传送带电动机正转或反转，用于调试设备。
2）在手动模式下，可以通过复位按钮对计数统计值进行清零。
3）在手动模式下，可以通过选择开关设置下位（PLC）控制或上位（HMI）控制。
3自动模式
1）在自动模式下，按下启动按钮，系统启动，电动机正转，传送带运行。
2）空瓶子到达灌装位置时，电动机停转，灌装阀门打开。
3）灌装时间到，灌装阀门关闭，电动机正转，传送带继续运行。
4）在自动模式下，按下停止按钮，系统停止，电动机不转，传送带停止运行。
4.工件计数统计
控制系统可以实现工件的计数统计，包括毛坯数、正品数和废品数。正品数显示在控制面板的数码管上。5模拟量检测灌装液罐的液位由模拟量液位传感器进行监视。液位低于下限时，要打开进料阀门，液位高于上限时，要关闭进料阀门。
6故障报警
当设备发生故障时，控制系统能够立即响应，控制面板上相应的故障指示灯会闪亮故障排除后，按下故障复位按钮，生产线才能自动运行。2.2控制方案设计原则
自动化控制系统的被控对象一般为机械加工设备、电气设备、生产线或生产过程。控制方案设计主要包括硬件设计、软件程序设计、施工设计及现场调试等几部分内容。设计流程如图2.3所示。
2.2.1确定系统控制任务与设计要求
首先要了解机械运动与电气执行元件之间的关系，仔细分析被控对象的控制过程和控制要求，熟悉工艺流程及设备性能，明确各项任务的要求、约束条件及控制方式。对于较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立的部分，这样可以化繁为简，有利于编程和调试。
2.2.2制定电气控制方案
根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定控制系统的工作方式，例如全自动、半自动、手动、单机运行、多机联线运行等。
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