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3 集成控制技术
现代工业的发展已出现越来越多的综合型大企业，要求对生产的整个过程，全部环节所组成网络的物料流、信息流、资金流进行综合控制，使运行工况、设备状态、能源利用、经济效益、预测分析和故障处理都在化，较合理的状态。在自动化技术、信息技术与各种生产技术基础上，由工业计算机系统将工厂全部生产活动所需的信息与各分散的自动化系统，**地集成起来，构成一个能适应生产环境不确定性与市场需求多变性的柔性智能生产系统，如以离散事件为特征的计算机集成制造系统CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)。 CIMS将制造系统中的各个自动化孤岛用计算机进行**的集成，使制造系统适合于多品种、中小批量的生产，提高制造系统的总体效益和柔性。实现CIMS的基本要求是：
(1)建立有力的机构；
(2)应用系统工程理论与技术、网络技术、数据库/ 知识库技术、CAD/ CAPP/ CAM/ CAQ/ CAT技术、系统仿真技术等，实现各种信息的集成；
(3)改善现有企业组织机构。
在CIMS工程实践中，其理论和方法也是不断发展的。过去CIMS实施强调工程设计、制造过程、信息管理和工厂生产等技术、功能的集成，而现在强调经营、技术和人的集成。CIMS由过去的“技术驱动”变为现在的“需求牵引”。满足用户的需求是成功实现CIMS的关键。现在衡量CIMS是否达到化要从及时性(T-time)、高质量(Q-quality)、经济性(C-cost)、服务好(S-service)和环境保护(E-environment)方面综合考虑，实现从市场分析、产品设计、生产制造到售后服务的控制与管理的集成。CIMS的原理如图2所示。系统集成要根据总体目标，采用成熟技术及产品，促进学科交叉，从工业控制作为集成自动化的基础必须考虑到集成的需求与环境，包括开放式系统标准化、模块化设计、软件重构性、联网能力、统一的人机界面等。
21世纪的工业控制系统将不仅仅实现控制功能，而必须考虑与设计、管理决策等系统的互联，实现信息的双向共享和自动化系统的集成。在系统集成中，人的因素必须足够重视。成功的系统集成往往是经营、技术与人(和组织)的集成。在自动化与工控系统中，如何促进人机协作、协调与协同，使人的创新性能更好发挥是人们关注的一个问题。正如有位*所指出的，要在生产中发挥人的人格。系统集成给予工控界的启示是：要使工控系统便于集成，以系统集成促进工控系统的发展。
社会的进步科学的发展企业生产能力的提高这些都离不开现代控制技术，下面我就对现代控制技术分类做一下简单的介绍。
一、线性系统理论
线性系统理论是现代控制理论中较基本的组成部分，也是比较成熟的部分。要分析一下系统的特性，首先要建立系统的数学模型。经典控制论中用微分方程、传递函数和频率特性来描述，而这里则是用状态方程来描述。状态方程不但描述了系统的输入输出关系，而且描述了系统内部一些状态变量的随时间变化关系。由于其分析方法都是建立在对系统状态方程的分析上，所以这些方法也称为状态空间分析方法。
　　三 调试要点及注意事项
　　(1)常规检查。在通电之前要耐心细致地作一系列的常规检查(包括接线检查、绝缘检查、接地电阻检查、检查等)，避免损坏PLC模块(用STEP7的诊断程序对所有模块进行检查)。
　　(2)系统调试。系统调试可按离线调试与在线调试两阶段进行。其中离线调试主要是对程序的编制工作进行检查和调试，采用STEP7能对用户编制程序进行自动诊断处理，用户也可通过各种逻辑关系判断编制程序的正误。而在线调试是一个综合调试过程，包括程序本身、外围线路、外围设备以及所控设备等的调试。在线调试过程中，系统在监控状态下运行，可随时发现问题、随时解决问题，从而使系统逐步完善。因此，一般系统所存在的问题基本上可在此过程中得到解决。
　　在线调试设备开停时，必须先调试空开关的运行情况；如果设备设有运行监视开关，则可把监视开关强制为"１"(正式运行时，撤销强制)。调试单台设备时可针对性地建立该设备的变量表，对该设备及其与该设备相关的变量进行实时监视。这样既可判断逻辑操作是否正确，对模拟量的变化也可一目了然。比如调试电动执行器时，可建立一变量表，对执行器的位置信号、限位信号、过力矩信号及输出命令信号等进行实时监视，便可非常直观地观测执行器的动作情况。
　　(3)S7-300 PLC模拟量模块可通过变换信号类型卡支持各种类型信号。当改造老生产工艺线时，不可避免地会遇到多类信号。因此，设计时不把几种信号接到同一模块；同时必须先组态好模块，再接信号线，检查无误后送电。此外，应避免两线制与四线制信号、电流与电压信号的混接，以免烧坏模块。
　　(4)一般变送器的负载能力为600Ω，而模拟量输入模块的抗阻各不相同(一般在250Ω以下)。如果回路内设安全栏，必须注意抗阻的匹配；模拟量输出模块的负载能力为600Ω，一般
执行器的负载能力为250Ω；如线路较长，也存在抗阻匹配问题。此外，要加强信号的隔离，特别是要加强与支流调速装置、变频调速装置及设备配套的小型PLC之间的信号隔离，防止相互干扰。、
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图3 Modbus Enforcer 配置示意图
案例二：齐鲁石化施耐德Modicon Quantum PLC与MES网络隔离防护:
用户信息：石化齐鲁石化分公司
应用环境：齐鲁石化*****装置
防护描述：企业MES数采网络与控制网络之间需要进行数据通讯，一般采用的工业协议为OPC协议，OPC协基于DCOM技术，使用动态端口进行通讯，传统防火墙无法有效的从应用协议层面对OPC协议进行防护，Tofino*有的OPC安全插件恰恰具有深度检查与防护OPC通讯协议的能力，这样通过充分发挥Tofino防火墙作为边界设备的优势，能够将数采网络与控制网络安全隔离，防御外界网络对控制网络PLC设备的非法攻击。
防护架构图：
图4 PLC与MES网络隔离防护示意图
防护策略：在Modicon PLC控制网络的OPC Server和上层MES数采机之间增加Tofino防火墙，并采用用OPC Enforcer安全插件进行防护。
图5 OPC Enforcer配置示意图
附录一：Modbus协议功能码
功能码 名称 作用
01 读取线圈状态 取得一组逻辑线圈的当前状态（ON/OFF)
02 读取输入状态 取得一组开关输入的当前状态（ON/OFF)
03 读取保持寄存器 在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值
04 读取输入寄存器 在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值
05 强置单线圈 强置一个逻辑线圈的通断状态
06 预置单寄存器 把具体二进值装入一个保持寄存器
07 读取异常状态 取得8个内部线圈的通断状态，这8个线圈的地址由控制器决定，用户逻辑可以将这些线圈定义，以说明从机状态，短 报文适宜于迅速读取状态
08 回送诊断校验 把诊断校验报文送从机，以对通信处理进行评鉴
09 编程（只用于484） 使主机模拟编程器作用，修改PC从机逻辑
10 控询（只用于484） 可使主机与一台正在执行长程序任务从机通信，探询该从机是否已完成其操作任务，仅在含有功能码9的报文发送后，本功能码才发送
11 读取事件计数 可使主机发出单询问，并随即判定操作是否成功，尤其是该命令或其他应答产生通信错误时
12 读取通信事件记录 可是主机检索每台从机的ModBus事务处理通信事件记录。如果某项事务处理完成，记录会给出有关错误
13 编程（184/384 484 584） 可使主机模拟编程器功能修改PC从机逻辑
14 探询（184/384 484 584） 可使主机与正在执行任务的从机通信，定期控询该从机是否已完成其程序操作，仅在含有功能13的报文发送后，本功能码才得发送
15 强置多线圈 强置一串连续逻辑线圈的通断
16 预置多寄存器 把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器
17 报告从机标识 可使主机判断编址从机的类型及该从机运行指示灯的状态
18 （884和MICRO 84） 可使主机模拟编程功能，修改PC状态逻辑
19 重置通信链路 发生非可修改错误后，是从机复位于已知状态，可重置顺序字节
20 读取通用参数（584L） 显示扩展存储器文件中的数据信息
21 写入通用参数（584L） 把通用参数写入扩展存储文件，或修改之
22～64 保留作扩展功能备用
65～72 保留以备用户功能所用 留作用户功能的扩展编码
73～119 非法功能




1. 将钥匙转至STOP 位置。
2. 将钥匙转至MRES 位置并保持在此位置，直至STOP LED *二次点亮并持续处于点亮状态(需要3 秒)。现在释放钥匙。
3. 必须在3 秒内再次将钥匙转至MRES 位置并保持不动，直至STOP LED 闪烁(频率为2 Hz)。现在即可释放开关。CPU 完成存储器复位后，STOP LED 会停止闪烁并始终亮起。
CPU 已完成对存储器的复位。
四、使用以下步骤格式化MMC：
如果CPU 请求存储器复位(STOP LED 缓慢闪烁)，则可以通过对选择器开关进行如下设置来格式化MMC：
1. 将开关切换至MRES 位置并保持不动，直至STOP LED 点亮并保持亮起(大约9 秒后)。
2. 在随后的三秒内，释放开关并再次将其切换至MRES 位置。STOP LED 闪烁，指示正在进行格式化。
注意：
仅在CPU死机的情况下才允许执行项“复位CPU方法”操作，并至少有工程师在场方可操作。*二项至*四项仅供学习，绝不允许操作。
通过过程控制可对生产线进行设定，管理和优化控制，实现烧结厂配料控制、混合料控制、上料铺底料控制、点火炉空煤气比例调节，烧结终点控制等等。
烧结配料控制系统组成和原理
TEXAS INSTRUMENTS 5TI-1023, 5TI Sequencer Repaired
(AG01) PANASONIC MQMZ022A1F AC SERVO MOTOR ABLE VRKF-15C-200-Z WORKING
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4716 NSFP 5054716
BAILEY CONTROLS NPSM02 USPP NPSM02
TEXAS INSTRUMENTS PLC 560-2122 USPP 5602122
TEXAS INSTRUMENTS PLC 2223041-3 USPP 22230413
Panasonic AC Servo Driver MSD5A3A1XX19 Free Ship
Texas Instruments 555-1101
ASEA BROWN BOVERI YT204001-BN USPP YT204001BN
SAJF// PANASONIC MSD043A1XX AC SERVO DRIVE USED
ASEA BROWN BOVERI 3ADT220071R000​6 FNFP 3ADT220071R000​6
ASEA BROWN BOVERI 57088648 NSFP 57088648
NEW TEXAS INSTRUMENTS MODEL 500-5032 ISOLATED INPUT
ASEA BROWN BOVERI 3HAA3563-AHA/2 USPP 3HAA3563AHA2
TEXAS INSTRUMENTS PLC 5TI-1021 USPP 5TI1021
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-7016 USPP 5057016
ELECTRO CRAFT 9101-1133 USPP 91011133
ASEA BROWN BOVERI 57287853 USPP 57287853
SIEMENS 6SC6-1012A7 USPP 6SC61012A7
ASEA BROWN BOVERI 064851-001 NSFP 064851001
Texas Instruments 435-CPU
PANASONIC MSD203A1W AC SERVO DRIVER (MATSUSHITA ELECTRIC) , NEW
COMPUMOTOR 2100-2-488 NSPP 21002488
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-CP1434TF USPP 505CP1434TF
FOXBORO 230SM-A USPP 230SMA
USED Perceptron 147 Serial Board 495-0102-01 031594-004
PANASONIC MSMA082A1A AC SERVO MOTOR 116 V, 4.3A, 200Hz, 3000 r/min, 0.75 kW OUT
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-5892 NSPP 5005892
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-5840 NSFP 5005840
WEG USCFW090016T38​48ESZ NSFP USCFW090016T38​48
MEMOTEC 30033107-000 USPP 30033107000
LAMBDA LM-EE014 USPP LMEE014
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-7012A NSPP 5057012A
Panasonic AC Servo Driver MSDZ043A1A Free Ship
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-6851 NSPP 5056851
ASEA BROWN BOVERI 3GAA063001-CSA NSPP 3GAA063001CSA
TEXAS INSTRUMENTS PLC 510-3103 USPP 5103103
SABROE 1572.008 NSPP 1572008
FANUC A06B-0143-B075 USPP A06B0143B075
GE FANUC IC600RB751 USPP IC600RB751
ARO 39566013 NSPP 39566013
Panasonic AC Servo Driver MDD083A1VV Free Ship
ALLEN BRADLEY 1336E-MC1-SP23​A NSPP 1336EMC1SP23A
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-ATM-0440 NSPP 505ATM0440
Texas Instruments 505 Power Supply Rack w/ Accessories
SQUARE D LAF3640032MV10​27 USPP LAF3640032MV10​27
PANASONIC SERVO MOTOR MDM202A1G
GENERAL ELECTRIC DS3800HIOA1C1E USPP DS3800HIOA1C1E
TEXAS INSTRUMENTS PLC 335-1NIM NSFP 3351NIM
XYCOM PM8500 USPP PM8500
ASEA BROWN BOVERI 1923RA00140000​0STD USPP 1923RA00140000​0S
ALLEN BRADLEY 1774-LA2 NSFP 1774LA2
505-4932A Texas Instruments Siemens TI 505-4932 A N6
Panasonic AC Servo Driver MBDDT2210003 New in box Free Ship
TEXAS INSTRUMENTS PLC 560-2132 USPP 5602132
SAJF// PANASONIC ADKF5085AA AC SERVO DRIVER UNIT USED


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