6ES7221-1BF22-0XA8规格参数

一、 概述

作为南京的新市区副中心，XX区的经济发展和城市建设已经进入高速增长的时期。随着经济的飞速发展，该区的环境问题也日益突出。目前，工业园区的工业废水和生活污水大部分未经处理直接排放至水体，严重污染了地面、地下水系，影响了人民生活和身体健康，制约了城市的发展。同时，人们对环境保护的要求也越来越高。因此，兴建污水处理厂已成当务之急。

根据城市规划，XX污水处理厂规模分为两个阶段：一期4.0万m3/d，二期8.0万m3/d。整个生产区内有粗格栅、tisheng泵房、细格栅、旋流沉砂池、生化池、污泥贮池、污泥脱水间、鼓风机房、排水泵房及其它附属建筑物等。工艺流程图如下：

二、 控制系统设计

系统结构图

本系统采用NA400PLC作为控制站核心，共计6套，分别为1#生化池、2#生化池、3#生化池、4#生化池、鼓风机房、tisheng泵房。每套PLC配有一个触摸屏，NA400自带485口，与触摸屏直接进行Modbus通讯，实现现场操作，方便经济。

考虑到各控制站间距离相隔较远，光纤传输所提供网络传输速率和带宽要比双绞线高很多，光纤传输不受EMI、RFI、雷击和其他干扰，完全符合工业级网络性能和可靠性方面要求。

NA400系列CPU自带以太网口与光纤交换机组成TCP/IP环网，节省了通讯模块，经济可靠。

现场控制站通过现场总线与各厂家配套现场控制子站之间进行通讯，采集现场数据，对各生产工艺参数如水质、liuliang、溶解氧、液位等及电量参数如电流、电压、功率、电量等进行检测和数据处理，同时对各生产设备工作状态进行监测和控制。

三、 结束语

NA400系列PLC在各大行业的广泛应用，性能可靠，可以满足各种控制需求。作为一款自主设计研发的国产中型PLC，产品性能上的不断改进和完善，势必在不久的将来取代国外的产品，成为国人的骄

概述

随着经济实力的增长，国家正在大力发展城市轨道交通。由于地铁的环境非常特殊，客liuliang十分大，地铁的安全性，舒适性及稳定性是对地铁运营状况的重要的考核指标，因此地铁车站对通风、消防、空气调节等监控系统的要求非常高，工业化逻辑控制器的产品指标、网络性能等对整个系统的安全平稳运行至关重要、不允许有半点差错。本文根据广州地铁二号线的EMCS系统实际工程经验，介绍GE Fanuc 的系列90-30 PLC、VersaMax、HMI等产品在广州地铁EMCS监控系统中的应用方案。

广州地铁二号线，线路总长23公里，全线共设20座地下车站，地下车站大系统的空调冷源采用集中供冷的方式、所有车站的站台设置屏蔽门。车站设备监控系统（EMCS）组成中央、车站、就地三级控制系统，使车站设备监控系统对全线20个车站的通风空调系统设备、给排水设备、自动扶梯、车站公共区照明、广告照明、车站事故照明电源、屏蔽门、防淹门等机电设备进行全面、有效的监控和管理，确保车站设备处于高效、节能、佳运行状态，创造一个安全舒适的地下环境，并能在火灾或列车阻塞事故状态下，指挥控制车站设备进入救灾模式，保证乘客的安全和设备的正常运行。

系统

广州地铁二号线的通讯网络由三层环网组成：全线光纤大环网、控制中心（OCC）子环网、20个车站的站内子环网。

· 地铁全线光纤大环网

通讯提供OTN光纤大环网，OTN网络支持冗余技术，在网络某处断开或节点失效的情况下，可以自动改变数据流向，保证数据的正确传输。在每个车站的通讯设备房及控制中心（OCC）通讯设备房为EMCS系统留有一个10M的以太网，与车站子网、OCC子网等实现通讯连接，通讯协议为TCP/IP。

· OCC光纤子环网

控制中心（OCC）各处设备由光纤环网组成，构成计算机局域网络，具体配置如下：

♦ 两台冗余服务器，各安装GE Fanuc 公司的Cimplicity HMI Server冗余服务器软件，负责数据采集和处理、历史数据记录及网络维护的功能，当主机出现故障的时候，可以自动过渡到从机上。
♦ 两个监控工作站，安装Cimplicity HMI View 人机界面软件，供环调人员操作。
♦ 一台大背投计算机，负责大背投屏幕的画面显示和切换。
♦ 一台维修工作站，安装开发版人机界面HMI软件，同时安装PLC监控软件VersaPro 通过以太网，可以远程对任何一台PLC进行编程、监控和维护。
♦ 一套与轨道电路信号、同步时钟信号接口进行通讯的PLC90-30 完成行车位置信号、时钟信号的采集及全线网络PLC和计算机对时同步。

· 车站内光纤子环网

网络连接的设备包括：

♦ 车站内车控室监控计算机，由车站人员对设备进行操作和显示。
♦ 车站A端冗余PLC及I/O机架，负责A端ECS设备的逻辑控制。
♦ 车站B端冗余PLC及I/O机架，负责B端ECS设备的逻辑控制。
♦ 消防信号（FAS）用PLC，负责火灾信息接口。
♦ B端导向控制PLC、负责导向疏散指示灯的逻辑控制。
♦ BS控制器PLC，负责BS系统逻辑控制。

地铁环境下对设备的稳定性，抗干扰性要求非常高，在任何一个防火分区发生火灾时，要求模式启动和设备动作要足够快。车站内部设计成环型工业光纤以太网，支持冗余网络方案。车控室、A端环控室、B端环控室等各处以光纤连接，可以避免车站内电力机车的强电磁干扰对系统通讯的影响。车站两端配置独立的控制器，其中央处理模块为CPU364，CPU模块、电源模块、通讯模块、机架等均为冗余配置，保证对每个车站2000个设备监控点的高效安全控制。PLC主机配置10M以太网口，各PLC之间、PLC与计算机之间通过TCP/IP协议相互传递信息，并通过通讯的接口，与控制中心（OCC）进行数据和指令的传输。

· 工业现场总线

PLC与现场分布式I/O机架通过GE 公司的GENIUS 工业现场总线连接。GENIUS 具有优良的传输特性，三取二的纠错功能，较高的传输速率，其优越的抗干扰性在本工程中得到突出的发挥：在传输速率为153.6K，通讯长度普遍超过1200米，甚至达到1500米，有电力机车近距离干扰的恶劣条件下，所有车站的GENIUS现场总线均正常稳定的工作，不受任何干扰。

远程I/O为 VersaMax 系列模块，在地下极为潮湿，模块表面结露水的情况下，依然能正常工作，业主十分赞叹GE 的产品质量。

· 通讯接口

9030PLC与其他有各种通讯接口，GE 的 PCM 模块提供了多种可编程接口协议，协议的开发也非常方便。接口包括

♦ 时钟接口
♦ 轨道信号接口：软件协议是 3964R
♦ 冷水机组接口：Modibus软件协议进行通讯。
♦ 屏蔽门接口：双方接口采用RS485方式，自行开发软件协议进行通讯。
♦ 防淹门接口：双方接口采用RS485方式，自行开发软件协议进行通讯。

系统功能

控制中心计算机和车站计算机对所有区间隧道和各车站的设备进行监控，根据不同的操作权限和口令，实现中央级、车站级的分级控制，自动和手动操作完成通风、空调、消防、突发事故、以及照明、疏散等运行模式。在维修工作站和OCC工程师站，维护工程师能够通过网络对所有PLC和计算机进行远程监控和调试，大大减少了维修工作量。

· 通风模式控制：正常运营情况下，根据站内和站外的环境温度、湿度、焓值进行全新风、小新风、空调等运行模式的运行和切换。

· 消防模式控制：在车站火灾、区间隧道火灾时，按照消防规范，自动或人工启动通风、排烟模式、启动疏散指示

·时间表自动控制：事先设定全年的运行时间表，系统根据工作日、假日、特殊日的设定时间表，自动启动相关设备和模式，实现无人职守的功能

·PID调节：根据车站内温度湿度场的分布、进行数学计算，求解佳的控制模型，保证车站内部稳定舒适的环境

·水系统控制：控制集中冷站、空调机的水系统，为空调系统提供足够和均衡的冷源

·报警记录和统计报表：记录全线50000点的设备状态信息、
系统信息，记录和语音提示各种报警状态，记录所有设备的操作情况，对数百个传感器进行实时和历史曲线的记录和分析，生成运营和设备运行的几十种统计报表

·口令与权限：可以对控制中心和各车站操作人员、维护人员进行口令和操作权限管理

实施结果

广州地铁二号线项目是广州市市政重大工程，在此之前，广州地铁一号线的 EMCS 系统选用了另一家公司的产品，结果响应速度远远达不到设计要求，火灾模式无法及时进行，因此广州地铁二号线EMCS系统项目成为广州地铁公司上上下下十分关注的重点项目。通华公司使用GE的GE FANUC产品，按工期、高质量的成功完成了EMCS系统工程。作为5万点的大型监控项目，从OCC发指令到车站设备实际动作的时间不到2秒，实现了市消防局消防验收一次通过的佳绩。广州地铁二号线已经于2003年6月28日正式投入商业运营，目前EMCS系统运行正常稳定，广州地铁公司对此十分满意

当前轮胎公司对轮胎设备生产自动化及过程自动化控制要求越来越高， 轮胎公司要生产高质量轮胎， 要tigao工厂管理的自动化， 要求实时数据传输， 要求定位精度的tigao， 要求远程诊断功能， 都对设备控制系统提出了更高的要求； 贝加莱工业自动化有限公司，提供了一些面向生产自动化及过程自动化的控制产品及完整的解决方案。贝加莱公司的产品已经用于六角形钢丝圈挤出联动生产线、方断面钢丝圈挤出联动生产线、裁断机生产线等轮胎设备。下面以六角形钢丝圈挤出联动生产线为例对贝加莱系统的特点简单作一些介绍。

六角形钢丝圈挤出联动生产线的配置： 控制部分选用B&R Power Panel 200 系列，完成主控及显示工作（TFT 真彩，VGA 显示，256 色，10.4 in 触摸屏）；伺服系统选用B&R ACOPOS高精度全数字伺服， 使用高速实时工业以太网POWERbbbb 控制伺服运行； 远程采用接线简单的CAN 通讯协议。系统配置图如图1 所示。下面分别介绍一下编程软件、PCC（ 可编程计算机控制器）、ACOPOS 高精度全数字伺服驱动器的特点、通讯网络。

1 编程软件B&R Automation Software

现在大多数工控设备上要完成显示功能、控制功能都要用相应的软件来完成， 如工控机软件、组态软件、人机界面软件、PLC 逻辑软件、伺服控制软件， 这么多软件同时应用在一台设备上对设备的前期开发和后期维护带来了不便。

图1 系统配置图

贝加莱公司推出了Automation Software软件， 它提供了统一的编程、透明的通讯方式和清晰的诊断界面， 简化了项目的规划、配置、编程、文档和诊断， 其中的常规功能和自动化组件保证了工作的有效性， 并除去了不必要的界面，实现了“一个工具，多个目标”。

Automat ion Software 软件平台具有丰富的函数库， 标准库函数中的所有功能块可以用任意一种语言来调用， 也可以在库管理器中添加新的库。软件还嵌套了方便的测试工具， 如项目检测、LAD 监视、PV 变量检测（ 包括强制模式）、实时轨迹追踪和源代码调试。该软件将内容丰富的帮助系统集成在软件中， 提供了项目创建过程的所有帮助， 为了编程的方便提供了梯形图、语句表、流程图、Basic、C 等编程语言。

另外，软件中的Visual Component，人机界面部分可以和控制程序部分一同编写、测试。由于所有部件充分地集成在一起， 可以明显tigao工作效率。所有任务被存储在一个项目中，Visual Component 以完全图形化的方式来生成可视化界面， 定义硬件， 画图， 插入位图， 配置输入和输出。界面图像可以使用图像编辑器完成。

2 人机界面系统B&R Panel System

贝加莱的Panel System 有三种： ① Panel ware： 是模块化面板功能； ② 工业级PC： 它带有标准操作系统， 是可编程控制的操作和显示终端； ③ Power Panel（ 如图2 所示）：它适应于小型与中型机械与系统， 包含了操作面板和控制器， 六角形钢丝圈挤出联动生产线就是使用的该产品， 下面对其进行详细介绍。

图2 Power Panel 外观

B&R 的Power Panel 200 系统是集控制、驱动、操作界面和通讯于一体的控制设备， 用户可以根据实际项目的需要进行灵活的模块化扩展。PCC 可编程计算机控制器， 是对传统PLC 功能的极大tisheng, 其组网的灵活性、系统平台的开放性以及智能性可使复杂的控制项目得以完美的实现， 在过程自动化领域中得到广泛应用。

Power Panel 200 系统的技术参数：

Inbbb based 266 MHz 处理器；
大64 MB SDRAM；
TFT 液晶显示屏（10 in）；
自带Ethernet 10/100 通讯接口；
自带RS232 串行通讯接口；
2×USB（可以选配软驱或打印机）；
Flash 插槽（可以外接存储卡）；
无风扇，采用DC24V 供电；
实时时钟；
aPCI 扩展槽（CAN 总线、X2X I /O 扩展、ETHERNET Power bbbb 扩展等）。

项目的控制任务和本地的人机界面任务均在Power Panel 200 系统中运行， 其可以通过灵活的现场总线（CAN、X2X、ETHERNET Powerbbbb）分别与伺服系统、I /O 扩展站等相连接。同时Power Panel 200 又可以通过自带的以太网口和其他的B&R 面板相连。

贝加莱公司的PCC 主要特点是：可靠性高、抗干扰能力强， 对所有I /O 接口电路均采用光电隔离，有效地抑制了外部干扰源。

3 B&R Motion System

伺服系统选用B&R ACOPOS 高精度全数字伺服，使用高速实时工业以太网POWERbbbb 控制伺服的运行。

贝加莱电机反馈采用了光电正弦编码器（ENDAT）， 它汇集了增量编码器与编码器的优点，还补偿了这两类编码器的缺点。

ENDAT 编码器系统具有非易失的、不需维护的电路板EEPROM 数据寄存器，操作驱动器所需要的数据储存在这里， 减少了调试和维修的次数。

六角形钢丝圈挤出联动生产线正是采用了ENDAT 编码器的优点， 不但减少了接近开关传感器的数量而节约了成本，又tigao了定位的精度。

4 通讯网络

六角形钢丝圈挤出联动生产线伺服用的是B&R ETHERNET Power bbbb 实时以太网总线，I/O 点用的是CAN。下面分别介绍一下这两种通讯网络。

4.1 ETHERNET Powerbbbb 实时以太网总线介绍

ETHERNET Powerbbbb 是个可靠的、开放的实现微秒级实时数据传输的工业以太网系统。系统的技术参数如下：

标准快速以太网：100Mbps；
标准双绞线；
拓扑为星型或树型；
网段长度100 m；
网络时滞 < 1μs；
循环时间 < 200μs（ 站点数为10 时<500μs）；
实时循环时间可设定。

该总线主要应用在那些数据交换量大， 对实时性要求很高的场合。结合六角形钢丝圈挤出联动生产线的实际特性， 要求1 台主机带3台从机作速度和位置同步。由于Powerbbbb具有网络实时性的特点， 可以使4 个伺服轴在0.5 ms 的循环时间内进行位置和速度同步， 同步精度极高。从而使六角形钢丝圈挤出联动生产线生产的钢丝圈质量得到tigao。

4.2 局域网CAN

控制器局域网CAN（Control Area Network）属于现场总线的范畴，它是一种在自动化领域广泛使用的多线路协议和有效地支持分布式控制或实时控制地串行通讯网络。

CAN 的主要特点有： 多主站依据优先权进行总线访问， 无破坏性的基于优先权的仲裁，借助接收滤波的多地址帧传送， 远程数据请求，配置灵活， 全系统数据相容， 错误检测和出错信息， 发送期间若丢失仲裁或由于出错而遭败坏的帧可自动重发送， 暂时错误和性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离。

六角形钢丝圈挤出联动生产线的I /O 点就是采用的CAN 通讯， 是由PP220 自带的CAN口和EX470 进行通讯。

5 小结

通过贝加莱系统在六角形钢丝圈挤出联动生产线的实际应用， 加深了对贝加莱系统的进一步了解， 同时使六角形钢丝圈挤出联动生产线的控制精度得到了tigao， 解决了对跳步位置、跳步长度的设定等问题， 使六角形钢丝圈挤出联动生产线生产的钢丝圈的质量得到了tigao。