运城西门子S7-300代理商

1 引言
　　PLC（可编程逻辑控制器）由于其可靠性高、功能强、可扩展性好等特点，而被广泛应用于油气田各类生产监控系统中。在海上天然气平台的生产过程中，被处理介质往往是高温高压、易燃易爆的气体或液体，故生产安全性问题尤为突出。在这种情况下，须将控制生产处理流程的生产控制系统与专职实现保护功能的设施保护系统分开设计与安装。这样，就确保了当生产控制系统出现掉电、系统失控等故障时，设施保护系统仍能将泵、压缩机、压力容器等生产设备切换到安全状态，从而实现生产设施的安全保护。

　　2 系统结构
　　由于设施保护系统运行在现场，各种电磁干扰大，工作环境恶劣，因此选用抗干扰能力强的PLC作为系统控制主体。系统由主从处理器、远程I/O以及人机界面等构成。系统框图如图1所示。 

　　由于I/O点数较多、数据处理量大，故在美国A-B公司的PLC5系列处理器中选用处理容量较大的PLC5/40处理挨。考虑到设施保护系统本身负责生产处理设备的安全保护功能，其自身可靠性非常重要，将处理器部分设计为冗余配置。两台处理通过DH+通信同步工作，但只有主处理器从远程I/O中读写数据。当主处理器发生故障时，从处理器立即接管远程I/O，同时升级为主处理器。

　　远程I/O部分选用A-B公司的1771远程I/O适配器。该适配器通过A-B公司的DH+数据总线与主处理器通讯，并刷新各输入/输出模块的I/O点状态。与远程I/O相连的现场设备，不仅包括各类传感器、执行器，还包括一些分散在现场的本地控制器，例如仪表气空压缩机控制器、干气压透平压缩机控制器，均为PLC5系列可编程控制器。考虑到设施保护系统对通信的高可靠性与实时性的要求，这些现场本地控制器不采用串行方式与设施保护系统通信，而使用0/24V开关信号直接受设施保护系统的控制。

　　人机界面，则由美国费舍尔-罗斯蒙特（Fisher-Rosemount）公司的RS3集散控制系统完成。该集散控制系统既是设施保护系统的人机界面，又是控制处理流程的生产控制系统。出于安全性方面的考虑，生产控制系统不对设施保护系统进行任何控制，仅对设施保系统监视。为了达到企业管理和生产自动化的紧密结合，系统报表功能由一台与企业局域网相连的报表服务器完成。该服务器定时从生产控制系统与设施保护系统中读取数据，并将数据存入数据库，再自动调用Lotus Notes，将生产数据以电子邮件的形式投送到生产经理、生产监督等管理人员的电子信箱中。

　　3 设施保护功能的实现
　　为了达到保护生产设备的目的，需要通过梯形图程序对设备参数进判断并产生相应的关停指令。关停指令共有四种级别，依次是：Fire ESD（Fire Emergency Shut Down，火警紧急关停）、ESD（Emergency Shut Down紧急关停）、PSD（Process Shut Down，处理流程关停）以及USD（Unit Shut Down，生产单元关停）。

　　Fire ESD指令级别高，由火灾报警盘报告火警信号产生。其动作是，关停生产平台的一切设备，同时启动海水消防泵与海水喷淋系统。ESD指令由一些表示严重生产事故的信号产生，例如，检测到天然气泄漏。其动作是，除应急发电机以外，关停其他一切设备。PSD指令由一些重要设备的非正常状态产生，例如压缩机喘震，仪表气压力低等。其动作是，关停3整个生产处理流程，但保持发电机、仪表气压缩机的运行。USD则是由局部非正常生产状态产生，例如PID控制回路大幅度震荡、分离器液位高等。其动作是，关停发生故障的生产设备。

　　整个设施保护系统的工作过程是：PLC处理器通过远程I/O对生产设备的压力、温度、liuliang、转速等状态进行判断。一旦检测到非正常工作情况，则立即将生产设备进行全部或局部关停，同时通过人机界面向操作员报警。

　　除了由传感器检测到的非正常生产状态可产生关停止指令以外，设施保护系统同时提供了手动按钮用以产生手动关停止指令。手动按钮散布在生产区各处，由操作人员根据具体事故情况决定是否发出关停指令。

　　设施保护系统还提供了旁通（Bypass）功能。当维修人员对传感器进行检测或维修时，为了防止设施保护系统产生误动作，需要在梯形图程序中设置旁通位，以便将被维护仪表产生的误关停信号进暂时屏蔽处理。

　　整个关停过程的程序流程图如图2所示。

　　4 PLC的软件编程
　　A-B PLC 5/40处理器随机提供6200系列编程软件，但在实际编程中采用了Rockwell软件公司的Logic 5软件对PLC进行编程。Logic 5是基于bbbbbbs的应用程序，相对于6200编程软件具有直观、易用、功能强大的特点。该软件运行于PC机上，通过RS 232串行口对PLC进行编程。由于程序复杂，故将程序分为若干个子程序进行编程。这些子程序块依次是，加电初始化模块、主从处理器同步模块、人机界面通信模块、模拟量高/低报警判断模块、Fire ESD/ESD/PSD/USD信号产生模块以及关停动作执行模块。经后来的系统调试实践证明，这种模块化的编程方式对安装调试提供了很大的方便，具体程序流程图如图3所示。

　　5 人机界面功能的实现
　　人机界面由RS3 DCS与报表服务器组成。

　　由于RS3 DCS提供了与PLC 5系列处理器通信的子模块，故人机界面与PLC 5处理器的通信设置相对较为简单。只需将RS3 DCS的控制块设置为PLC BLOCK，并将PLC型号设置为AB PLC 5即可建立与PLC的通信。通信建立后，便可在RS3 DCS的流程画面、历史曲线以及报警设置等组态画面中引用PLC处理中的变量。借助RS3 DCS强大的组态功能，可方便地实现对设施保护系统状态的监视与跟踪。

　　RS3 DCS提供了简单的报表功能，但相对生产管理信息系统的要求还有很大的距离。因此，在RS3 DCS原有报表功能上重新开发了报表生成系统。报表服务器的报表软件，采用Visual Basic进行编程。该程序共分为三部分，依次是，数据通信部分、数据库读写部分以及报表生成部分。程序使用串行口通信控件从RS3 DCS中读取数据，并通过ODBC使用SQL语言对数据库进行读写操作，后再调用Lotus Notes bbbbbb生成电子邮件格式的报表，并通过局域网将报表传递到生产管理者的信箱中。

    PLC  监控 数传机  通讯接口  SCADA 
 

一、概述
    某铁路供水系统由分布在十几公里内10个深井取水泵站、4个增压泵站、多个储水池、水塔及用户管网组成。整个供水系统的高低落差达150米，由于供水系统的组成及地形结构的特殊性，过去人工监控，给生产管理、供水调度带来诸多不便。 
    实施了微机监控后，它能实时监测供水系统的主要工艺参数（如压力、liuliang、水位、电压、电流等），控制深井泵、增压泵的开停，监视泵机的运行状态，同时提供生产管理所需的报表、曲线、数据查询等功能。它的运行对供水系统的安全生产、科学调度有着重要的意义。 

二、系统组成
    微机监控系统采用主从结构、分布式无线实时监控方式（简称SCADA），如图1所示。

    系统主要由监控中心、无线通信系统、现场监控终端、传感器及仪表四部分组成。 
    监控中心：由微机、无线数传机、全向天线、模拟屏及UPS组成，主要完成各现场终端数据的实时采集、监测、控制、数据存储、打印报表、数据查询等功能。 
    无线通信系统：监控中心与各泵站终端之间采用无线方式通讯。监控中心为主动站，其它终端副站为被动从站，该系统采用无线电管理委员会给定的数据频率，以一点对多点的方式与从站通讯，监控中心为全向天线，各副站为定向天线。 
    现场监控终端：核心为PLC，是一个智能设备，它有自己的CPU和控制软件，主要完成现场的数据采集、转换、存储、报警、控制等功能，并通过无线信道与监控中心微机进行数据通信。根据监控中心的命令分别完成系统自检、数据传送、控制输出等任务。 
    传感器及仪表：是PLC监测现场信号的“眼睛”，现场所有信号都需经过传感器及仪表的转换，才能输出标准信号，被PLC终端所接受。系统主要测量电压、电流、液位、压力、liuliang及耗电量等参数。   

三、现场PLC终端
    现场PLC监控终端是工业现场与监控中心之间的桥梁纽带，一方面它采集现场仪表、变送器、设备运行状态等信号，另一方面它又与监控中心通讯，执行有关命令。现场终端一般无人值守。因此，终端机的性能和质量对系统的可靠性影响很大。经充分论证，选用西门子S7-200系列PLC作现场终端具有较高的性能价格比，它具有体积小、易扩展、性能优等特点，非常适合小规模的现场监控。 
  1、PLC硬件设计 
    现场某一终端需测控开关输入信号12路，开关输出信号14路，模拟量输入信号9路。因此，我们选用S7-214基本单元，一块继电器输出扩展单元（EM222），三块模拟输入扩展单元（EM231）。这样系统共有开关输入14路，开关量输出18路，模拟量输入信号9路，满足现场要求。 
  2、通讯接口 
    S7-214PLC基本单元提供一个RS-485接口，为了与无线信道的数传机（电源、Modem、进口电台三者合一）相连，我们专门设计了RS-485接口的专用Modem，并采用光电隔离技术，使二者在电气上完全独立，避免相互干扰，由于数传机发射时需要RTS信号，而RS-485接口又不提供RTS信号，解决这个问题有两处方法。其一，由无线Modem根据PLC的发射信息产生RTS信号，这就要求该Modem必须智能化，同时PLC在发送信息之前需先与Modem通信，让其输出RTS信号，并回送RTS已产生信息，然后PLC再发送现场信息。其二，采用PLC的某一I/O输出点，产生RTS信号，由PLC在发送信息前现接通该点，控制数传机发射，延时一段时间后（电台建立载波时间），再发送信息。后一种方法简单、实用，较好的解决了无线通信的接口问题。 
  3、抗干扰设计 
    为tigao系统的可靠性，现场终端、数传机、PLC、直流温压电源及部分变送器装于一个控制柜内，各部分相对独立，便于维护。PLC开关量输入、输出与现场之间家继电器隔离，模拟信号采用信号隔离器和配电器隔离，电源采用隔离变压器供电，以减小电源“噪声”，同时系统设置良好的接地。   

四、PLC软件设计
    PLC终端软件采用梯形图语言编写，为tigao终端的抗干扰能力，软件设计中采用了数字滤波、故障自检、控制口令等措施，保证控制操作的正确性和可靠性。程序设计采用模块化、功能化结构，便于维护、扩展。终端软件主要由下列模块组成。 
    1、初始化程序：设定各寄存器、计数器、PLC工作模式、通信方式等参数初始值。 
    2、数据采集子程序：对各路模拟量数据采集、滤波、平均等处理。 
    3、累计运行时间子程序：对泵机等设备的运行时间进行累计。 
    4、脉冲量累计子程序：对电耗、liuliang、仪表的输出脉冲进行累计，并进行标度变换。 
    5、遥信子程序：检测电机、阀门、报警开关等设备的运行状态。 
    6、置初值子程序：由监控中心对时间、电耗、liuliang等累计参数按用户的要求设定初始值。 
    7、故障自检子程序：检测PLC的故障信息、校验信息，并发往监控中心。 
    8、控制子程序：根据监控中心的命令，或现场自控条件输出相应的操作。 
    9、通讯子程序；完成与监控中心的各种通信功能。 

    通讯程序中，接收命令采用中断处理，通过ATCH指令使中断事件8在接收不同特征命令下执行不同的程序。对串行通信的超时限制则通过设定内部定时中断来控制，其事件号为10，定时时间由SMB34的值确定。为减少通信的误码，采用偶校验及异或双重校验措施。 

 五、结论
    本系统在软、硬件方面采取了多种措施，特别是现场终端选用了S7-200 PLC，tigao了系统的可靠性，在铁路供水系统取得了较好的应用效果。本系统将无线通讯与S7-200 PLC有机的结合，解决了现场分布较散、距离较远、范围较大的系统监控问题，在供水、供电、供气、油田、气象、水文水利等部门有较好的应用前景。 

  近些年来，工业洗涤设备尤其以水洗设备为主，变频器的应用越来越普及，变频器也因此为工业洗涤设备带来了全新的技术革命，从早的不可调速的半自动洗衣机到用两个双速电机来实现四个速率的全自动洗衣机，后发展到只需一个电机就可实现多段速率的现代洗衣机。 

    全自动洗衣机的洗涤过程如下： 

    首先，加水，正反转洗涤25分钟，洗涤完毕后，排水，进入脱水阶段，脱水阶段包括均布、中脱和高脱三个过程，均布即是在有水和无水的情况下，以比洗涤过程高的转速正向旋转1.5分钟，使衣物均匀地附着在洗衣机的滚筒内侧，以使后续的脱水过程平稳；排水后，tigao转速进入中速脱水过程（2分钟），随后再进入高速脱水过程（5分钟），使衣物的含水率降至所要求的水平。 

    速度的设定方式有两种： 
1）以多段速的方式，在变频器上直接设定各阶段运行速度； 
2）通过洗衣机专用控制PC电脑板，以通讯方式设定各阶段的运行速度。 
各阶段的运行速度为： 
    洗涤：30rpm左右 
    均布：60rpm左右 
    中脱：400rpm左右 
    高脱：700～800rpm。 

   工业洗衣机要求变频器能提供高转矩、多段速、宽电压范围、自动转差补偿和方便的通讯方式；性能稳定，能适应各种宾馆、酒店洗衣房的高温、高湿的环境；要求变频器能适应工业洗衣机特定的洗涤工艺要求和特定客户群的服务要求。伟创AC60型变频器性能优异、质量可靠、，调节简单，操作方便，特别征对工业洗衣机的技术要求，采用了首创的V/F曲线自调节技术，根据洗涤状况自动诊断及调整V/F曲线，使洗衣机启动平稳，电流降低，在客户使用过程中运行稳定，受到了用户的好评。 

    AC60型变频器既有特殊的V/F曲线自动tisheng功能，也可在洗涤每个环节中根据实际需要优化V/F曲线，独有强大多段速功能（15段速度）。在工业洗衣机中，一般要求V/F曲线如下： 

    （A、a）点可以在原点，A的范围大致在0～4HZ之间，a的范围大致在0～25V之间，调节（A、a）点可影响设备的启动转矩，从而影响设备的洗涤转速。如果（A、a）点下移，则设备的启动频率低，洗衣机启动缓慢且平稳，要求变频器的低频启动转矩要大。 
    （B、b）点的调节则直接影响设备洗涤时的运行电流，这是非常重要的一点。如果（A、a）与（B、b）点之间的斜率大，即V/F曲线坡度陡，则运行电流会很大，但坡度太缓也不行，这里需要根据经验来调节。以100kg型洗衣机为例： 
    （A、a）点：2HZ，24V 
    （B、b）点：25HZ，112V 
    （C、c）点：50HZ，380V 
    经过在100kg型洗衣机上的试验（变频器为AC60-T3-11G，11kw），得出数据如下：

   以上数据是反复试验两天得出的，期间有过连续运行四小时的情况，无一次异常事故，变频器温升很小。另外，在30kg、50kg、70kg机型上均得出类似结论。100kg型全自动洗衣机洗涤时的运行电流为30A左右，必须使用15KW变频器。可以看出，伟创变频器在洗涤设备降低成本方面起到重要作用。AC60型变频器的确是一款适合洗涤设备使用的优质变频器。