西门子6ES7223-1BL22-0XA8现货充足

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    1 引言

    矿用隔爆兼本质安全型六回路电磁起动器简称矿用组合开关。矿用组合开关在含有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井环境，用于额定电压为1140V或660V供电线路的单台或多台（不超过六台）三相鼠笼式异步电动机起动停止进行控制和保护。矿用组合开关是性能可靠、抗干扰能力强、操作方便、人机界面良好的智能化矿用电机专用监控系统，矿用组合开关具有至少一组处于电源与负荷之间的主隔离开关组及一组辅助隔离开关组，每组主隔离开关组包括主隔离开关、真空接触器、漏电闭锁检测、电压互感器及电流互感器，辅助隔离开关组包括辅助隔离开关、电源变压器、滤波器、隔离变压器及电源模块，还具有数据处理模块、显示模块、控制模块及先导模块。智能矿用组合开关产品如图1所示。

图1智能矿用组合开关

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    2 系统解决方案

    2.1硬件配置

    基于PLC系统的矿用组合开关控制系统硬件组成如表1所示。

    表1硬件组成   

    2.2系统原理

    （1）系统架构。系统由主辅两套PLC和台达触摸屏构成人机操作界面。台达10.4’高亮度TFTLCD触摸屏DOPA10THTD1的3组串行通讯端口，具有同时连接不同的通讯格式控制器能力，本案同时接入两台不同品牌的PLC，构成异构集成自动化系统，如图2所示。   

图2系统架构

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    （2）主控制器。组合开关保护与主控制系统采用德国西门子S7-200系列PLC，实现系统监测监控，并完成漏电闭锁、过载、短路、断相、欠压和过压等保护功能，具有智能化程度高、性能稳定、动作可靠等优点

户外广告箱分布较广、分散。全国各地都有分布，被控制点初步估计有70个左右，系统要求由一台系统监控主机能够有效控制70个被控点的灯箱的定时开关和状态显示及故障报警，每个被控点广告灯数量不一，多可到400台，每台灯的功率大约为40W.

系统介绍：

本方案由我公司根据以上控制要求制定，技术部经过详细制定，决定控制系统采用目前市场较成熟系统：GSM远程控制系统。由安装在电脑主机上的监控软件下达控制命令和监控运行状态，命令下达后通过西门子GSM猫控制命令到70个被控点，被控点分机接受到信号后，识别命令，执行动作后，将运行状态以信息形式回传至主机服务器，主机服务器分析GSM命令后显示被控点运行状态。

本系统核心部件均为进口西门子部件，我公司核心技术已相当成熟，关键的弱电控制强电技术和信号转换技术在国内外市场均已经过严格的考验。通讯信号采用国际市场通用的第二代通讯技术“GSM移动通信技术”，实现无线远程控制及监控，方便、快捷。系统采用模块化设计，通过监控软件可详细报警指示具体分布报警，单一设备损坏不影响其他设备运作，且系统具有可扩展性，随意扩展被控点数量。

系统功能：

1：自动开关（定时控制）

本系统支持用户使用软件对被控灯箱进行定时控制，如在软件上编辑信息“每天8：00开，20：00关”，用命令将此命令发送至全部被控点，被控点将执行8：00开，20：00关的命令，每天均统一执行此命令，定时时间段可更改。

2：手动开关

管理员可由监控软件上点击全部按钮，同时将70个被控点全部打开或逐一打开每个按钮，如点击济南打开按钮，软件将立即将打开信息发往济南被控分机处，济南被控分机将立即执行打开动作，同时分机配带的断电检测将检测外部电路的通与断，将相关信息反馈给监控软件，软件将实时显示被控点状态。

   二、立体车库车辆身份识别系统

    立体车库车辆身份识别系统是采用超高频RFID技术（915MHZ），实现车辆信息的远距离识别，并将车辆与车库的对应信息如车位编号、交费情况等传递到车库的控制系统，实现快速停车、快速取车、不停车收费等功能。

    系统可实现功能：

    一卡一车，通过射频智能卡传输信息到plc数据中心，实现对每辆车的停、取做到自动化，无需人员操作。

    临时车辆管理：外来车辆可办临时标签，在办标签处通过对标签写入限制时间信息，来授予权限，可限制车辆出入时间段。对于超限车辆，系统将有报警提示。

    为使操作简单、方便、友好，系统采用全中文菜单式操作界面。

    系统可以提供完善的财务管理功能，自动形成各种报表。

    滚动式LED中文电子显示屏提示，使用户和管理者一目了然。

    车辆入、出全智能逻辑自锁控制系统，严密控制持卡者进、出场的行为合“一卡一车”的要求。

    特种车辆特殊处理功能。

    系统具备良好的兼容性、可扩展功能。

    三、系统的基本组成：

    读写器与安装在车辆上的微波识别卡构成本系统的信息传输的核心。

    读写器通过同轴电缆与板状天线相连，通过通讯线路与立体车库的PLC实现对接，读写器预设了RS232RS485WG26WG34标准传输接口，并且有能力根据的PLC的要求做出调整。

停车工作流程

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    停车工作流程：

    1、车辆接近识别范围（0~~10米）；

    2、读写器识别车辆（电子标签）信息，如车位号、进入时间、车主信息等，即时（50毫秒）传递到PLC；

    3、PLC控制车库做好准备；

    4、车辆进入停车区域，停车。

1 PLC 、IPC、PC-Based PLC
随着PC技术的飞速发展，使得IPC（工业控制计算机）以及基于IPC的应用技术同样也得到了突飞猛进的发展。同时，随着Internet技术的应用和所有生产信息过程和控制信息过程的集成与发展，并可通过Internet/Intranet浏览生产过程信息流中的制造过程、操作和监控现场智能设备等，IPC越来越多地承担着SCADA的人机交互控制任务和协同下级小型控制器或智能现场设备的控制任务。总体而言，IPC还是适合应用于自动化控制平台的。但作为传统主流控制器的PLC，它拥有稳定性好、可靠性高、逻辑顺序控制能力强等优点，在自动化控制领域具有的优势。但有一大遗憾：其封闭式架构、封闭式系统（研发必须具备自己或OEM的CPU、芯片组、BIOS、操作系统、梯形图编程软件）、较差的开放性势必会造成其应用上的壁垒，也增加了用户维修的难度和集成的成本。有人断言，在不久的将来，基于PC的控制器将会逐步取代PLC而成为主流控制设备。为了改善这种局面，传统PLC生产厂家正在逐步将PLC的功能PC化（如Siemens的WinAC）、而IPC厂家也逐步将IPC的逻辑控制功能PLC化，使PLC和IPC在功能和规格方面越来越接近，由此就出现了基于PLC和IPC技术的中间控制器：PC-Based PLC。
PC-Based PLC也称嵌入式控制器，它不再像IPC那样以机箱加主板为主体结构，再搭配诸如A/D、D/A、DI/DO等功能I/O板卡的组合产品，而是一个独立的基于嵌入式PC技术的专用系统，适合应用于小型的SCADA系统。如泓格的I-8000系列, 其主机内部是40MHz主频的 80188 CPU，操作系统为兼容DOS的MiniOS7，其编程环境是基于PC的标准C语言程序，程序开发过程与PLC极其相似：首先在PC上编写常驻任务程序，并将其编译好后传送到主机内的Flash上、再让其脱机运行。另外为了使其具备PLC的优势特性，PC-Based PLC也可使用梯形图编程，如泓格的ISaGRAF（配合I-8417/8817主机），相对于PLC而言，PC-Based PLC的优势在于拥有IPC强大的 Computing、Data Processing和Communication功能，在软件方面，PC-Based PLC支持IEC- 61131-3（LD、SFC、FBD、IL、ST）的五种语言和软逻辑。由于以上特点，PC-Based PLC将会更加开放和标准化，能适应更加复杂的控制和管控一体化信息的需求。
总的来说，IPC是开放式架构、开放式系统，PLC则是封闭式架构、封闭式系统，而PC-Based PLC介于二者之间，是开放式架构、封闭式系统。严格地说，IPC一般承担着管理控制任务和协同下级小型控制器或智能现场设备的控制任务，而PLC一般用作现地控制器。由于PC技术、信息技术、通信技术的交替发展，使得研发PC-Based PLC的投资相对减少，会有更多的厂家来共同推进PC-Based PLC的发展。因此，PC- Based PLC会有非常好的发展前景，但这并不意味着在短时间内PC-Based PLC会取代PLC，PLC和PC-Based PLC将会在竞争的发展中逐渐走向融合[1 、2]。

2 基于PC-Based PLC架构系统的应用技巧
2.1 AI模块
AI（Analog bbbbbs）的多寡对系统的运行的实时性和稳定性有较大的影响，尤其是当AI模块较多时其影响更大。主要原因为：I- 8000模块的CPU仅仅是一款主频只有40MHz的80188的控制器，其数据处理能力、存储空间有限，导致其运算、逻辑处理以及事件响应的快速性就没有IPC那么强大，由于CPU要完成一次A/D的整个过程必须要进行采样、保持、同步、转换、存储、处理以及运算等一系列的过程方可完成，比较费时，因此，当要完成的AI通道数较多时，必然会影响采样的实时性和系统的稳定性。通常而言，在一个I-8000模块中，一般不要超过两块如I-8017H系列的 AI模块为佳。
2.2 继电器输出模块
继电器输出模块对整个系统的影响大，处理不好，将会导致整个系统崩溃和经常出现当机、主机板烧坏等现象，由于I-8000模块的供电一般为 10～30VDC，总的输入功率为20W，不像IPC的输入功率为250W那么大，假如继电器输出模块尤其是大功率继电器模块插放的太多，由于系统供电能量不足，将会导致其输出不正常，控制系统经常误动作，导致系统崩溃、当机，甚至会导致主控板烧坏，使系统的稳定性、安全性以及可靠性存在许多隐患因素。一般而言，像I-8060、I-8058、I-8063、I-8064、I-8065、I-8066、I-8068、I-8069等不要超过两块，尤其是 I-8060、I-8063、I-8064、I-8065、I-8069这些功率模块好为一块。假如系统要控制的功率继电器较多，可以采用普通光隔开关量输入/输出模块如I-8042利用多级放大的原理连接。
2.3 通信处理
在由PC-Based PLC架构的控制系统为重要的一个环节便是与上位机进行的实时数据通信过程，而这一环节往往是制约系统实时性和稳定性的因素，它容易出现数据瓶颈。因为上位机通常为bbbbbbs操作系统，应用程序一般有人机交互界面和实时显示界面，而往往将人机交互界面和实时显示界面设计为前台窗口，数据通信、分析以及存储设计为后台运行，但bbbbbbs 并不是作为实时操作系统设计的，是抢先式、多任务、基于消息传递机制的操作系统，但仅凭消息调度机制，显然不能满足实时系统的要求，难以保证准确实时地完成前后台控制任务。因此在bbbbbbs环境中，采用多线程技术，可以有效地利用bbbbbbs等待时间，加快程序的反应速度，tigao执行效率。用一个线程管理计算机数据通信，另一个线程进行数据处理、分析与存储，这样在满足数据连续采集的同时，增强了系统事件响应和通信控制的实时性。
PC-Based PLC与上位机一般采用RS-485、CAN、ModBus或者Ethernet，假如采用RS-485、CAN、 ModBus时，则要合理分配通信口，一般RS-485、CAN、ModBus的通信适配器卡有两个口，因此假如控制系统有两个I-8000模块，上位机可以采用一个通信口与两个下级控制器通信，但是假如有四、六个……，好将其分成两组，上位机则采用两个通信口分别与其通信，上位机采用两个线程编写通信程序，配置图见图1所示。

图1：配置图

2.4 电源配置
假如一个控制系统有多块I-8000模块，考虑到系统的经济性以及安全性，好每两块I-8000公用一个开关或者线性电源，考虑到电源本身的功耗，此时电源的功率必须大于60W，并且每个电源模块分别接入～220VAC或者～380VAC的电源，千万不要串接。选择开关电源时要注意选用系统功率因数大于0.99且纹波电压Vrms≤1.0%、纹波系数≤0.2%的功率密度大、电磁兼容性好、低纹波开关电源。同时将控制器I/O通道和其它设备的供电采用各自的隔离变压器分离开来，有助于tigao控制系统的抗干扰能力。
2.5 信号地的处理
正确、良好的接地可以将混入电源和I/O电路的干扰信号引入大地，消除或减小干扰的影响，是安全保护和抑制噪声的重要手段，对tigaoI-8000 系统的稳定性、可靠性极其重要。为了尽可能减小电磁噪声影响，电源回路和控制回路要分别设立接地极。在控制系统中难免有变频器之类的功率器件，注意要将变频器散热器、电源中性线、变频器外壳和中性端、电机外壳和Y型接法中性端要可靠接于电源回路接地极上，所有接地线不可形成接地回路。变频器接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于4mm2，长度应控制在20m以内。屏蔽层、数字信号地接于控制回路接地极。为防止形成回路，屏蔽层应单端接地。控制器的接地线与电源线、动力线分开。I-8000好单独接地，也可以与其他设备公共接地，但严禁与其他设备串联接地。

3 实际应用案例
在小型石油公司中，要进行大量的油料计量工作如轻油、0＃汽油、90＃汽油等，其计量过程往往是车队从货运站拖回公司后经公司磅房过磅称毛重、卸料、车辆出厂时，再过磅称车重等等，过磅过程、手续、登记极其繁琐，有时还容易出现错磅和漏磅现象，极不容易管理，并且给统计、计量工作带来了极大的困难，过磅工人的劳动强度大，经常出现车队排队过磅的现象，办事效率极其低下，为改变这种局势，采用PC-Based PLC I-8411嵌入式控制，并配以模拟信号输入模块I-8017H、模拟信号输出模块I-8024、光隔离数字输入/输出模块I-8042、I-8060继电器输出模块以及 RS232/RS485转换器I-7520，并利用计算机控制技术，为其不同的油料的进站计量、出站计量、统计等开发了一套分布式的油料计量、统计管理系统，省时又省力，深得用户喜爱。系统架构图件图2所示。

。图2：基于I－8411的分布式计量架构图

3.1 功能模块
1） 利用I-8017H的差分输入的6路分别采集运输车油罐的液位、液体温度、两个LUGB系列涡街liuliang变送器的liuliang值（备计算用，取两个liuliang计的平均值作为真正的liuliang值）、存储油罐的液位值以防液体溢出、温度等；
2） 利用I-8024的D/A功能，输出0～10V的直流信号作为Siemens公司的Micro Master通用型变频器的变频控制输入信号，以使变频器能进行V/F转换，变成0～50Hz的交变信号实时控制三相异步电机，达到使电机变频运行、促使液体恒速流动的目的。
3） 利用I-8060功率继电器输出信号实时控制各种liuliang继电器、liuliang控制电磁阀、电气接触器的开启；
4） 利用I-8042的数字I/O进行各种开关的检测与控制，同时实时检测liuliang继电器、liuliang控制电磁阀、电气接触器的闭合状态
5） 利用I-7520作为RS-232/RS-485的转换器，使I-8411与上位机服务器的串口进行数据通信。

3.2 安全可靠措施
1） 尖峰脉冲的处理：由于在本系统中用到了大型的可控硅，其闭合与断开要产生巨大能量的尖峰脉冲，这一脉冲一旦进入信号系统中，不仅会引起控制系统的误动作，更为甚者，会烧坏控制设备、死锁控制信号输入通道。尤其是对I-8017H、I-8024、I-8042等模块影响较大，为了减少其影响，在每个控制模块的输入或输出端加入一阻容保护电路，以吸收其尖峰脉冲。同时信号地和电源地要分开。
2） 变频器过压的处理：在本系统中利用变频器拖动大惯性的牵引电机，由于变频器输出的速度比较快，而负载靠本身阻力减速比较慢，使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高，电动机处于发电状态，而变频器没有能量回馈单元，因而变频器支流直流回路电压升高，超出保护值，出现过压故障。因此必须增加再生制动单元，否则会干扰SCADA系统。
3.3 系统功能
1） 数据显示：对每种油料以数字、棒图、曲线的方式显示实时采集的liuliang、温度、开关状态、电机转速等各项参数；
2） 可进行liuliang和总量的计算，生成日报、月报、年报等；并可存储多年的历史记录；
3） 数据修复维护：具有参数设置和数据丢失修复功能。
4） 与公司的MIS系统实时交换数据

   应用摘要

    制药行业是受政府管制为严格的行业之一，因为不合格的药品会威胁人的生命和健康。各国相应的管理机构都建立了相关的法规和标准，用于药品的生产和控制，药业企业也需强制遵守相关的法规与标准。GMP(药品生产质量管理规范)认证是一个建立规定文档的过程，这些文档提供了一种保证，即某个生产过程可以稳定的生产出符合规范和质量的产品,严格按照GMP进行规范管理和组织生产。目前，美国食品与药品管理局和各国响应的管理机构都越来越多地强调计算机系统的作用，相应的标准也在不断的tigao，制剂车间监控系统就是要满足计算机系统认证新标准的要求。杭州某药厂为了tisheng产品生产的管理和控制水平，计划在新建的制剂车间采用计算机联网方式集中监控制药机具和车间的安全生产，以满足国际和国内对中药生产质量控制的要求。

    应用领域

    医药

    方案内容

    方案背景：

    杭州某药厂制剂车间是一座4层楼建筑，每层面积约2500平方米。每层分别安装相应制药机械，包括：5台制粒机、5台压片机、3台包衣机、2台胶囊机及2条包装流水线。

    在该建筑内规划设计内部局域网络，视频监控系统、制药机械的监控等均基于局域网建设。在每楼层上安装一台工业控制主机(带触摸屏，简称上位机)，用于控制该楼层的每台制药机的PLC系统，并负责与总监控室的服务器通信。在各车间安装24个摄像机用于安全监视，其中16台可控摄像机、8台固定摄像机。

    根据规划在一楼设立总监控室，安装24台监视器用于各车间的实时监视，安装一套大屏幕投影用于将计算机内容显示，安装三套控制台用于放置总监室的计算机。

    根据项目需要开发一套软件系统用于固体制剂车间的信息反馈记录、生产跟踪、相应报表打印、生产工艺控制、视频监视等需求。

    上位机(车间内的PC)可分别连接和监控各类制药机械的运行操作和工作状态参数,打印相应报表，并在授权级别允许情况下更改特定的设备运行参数。

    生产过程中的数据(参数和视频数据)上传到总监控室，集中监管，实时显示，可按照用户自定义要求保存重要的历史数据，并产生相应历史报表。

    可以通过设备的PLC、前台PC(上位机)和管理工作站(PC)进行参数设置，设置参数要有级别区分，别用户的设置不能由低级别用户更改。

    在设备停止状态下,可利用计算机模拟设备的运转和生产流程,有动画显示界面,相应的参数可查询。

    方案功能：

    制药机械的联网监控是本方案的重点，主要内容包括：

    1.设备监视部分：包括设备运行状态，设备操作状态的所有状态参数可上传到信息中心显示并保存到数据库，供进一步查询和统计分析，实时处理相应设备的异常信息，提醒管理人员及时排除故障。这些保留的历史信息参数可作为模拟运转的基础数据。

    2.设备控制：分级别的控制参数(如速度参数)设定,别用户的设置不能由低级别用户更改，具体级别授权由登录用户的身份确定。可以在网络的任何一台工作站(通过授权)，也可以通过设备的PLC、上位机进行参数设置(同样通过授权)。

    3.车间的各个设备运行于生产线的各相应位置，在同类设备相对集中的区域安置一台PC机(上位机)，通过RS232线路与设备之间相联;各台PC机之间通过IP网络连接，并通过局域网连接服务器，各设备的上传参数集中存放到中心的数据库服务器中。

    4.任何联网的PC可作为工作站，任何工作站都可以实时监控车间各工位的操作情况和设备运行情况，并根据实际需要对部分设备的运转参数进行远程控制。

    5.PC机上运行的系统由以下几个部分组成：

    工位视频监控：显示操作现场的实际画面

    设备运行监控：现实设备运行状况

    报表产生和打印：通过自动统计设备的工作能力和时间，计算出日报单，也可以随意统计各时间段的工作量，通过配置的打印机打印

    设备运行控制：部分设备的参数设置和控制

    系统模拟显示：根据工艺流程通过动画显示运行状况和流程

    统计分析：根据各种指标对于日常工作进行多方位的统计分析，供管理层参考。

    技术路线

    网络是本系统实现的基础，不仅要考虑系统的合理性，更要考虑系统的可靠性和可扩展性。所以在设计贵公司网络系统时要综合分析多种网络系统和产品各自的特点，保证建成的综合布线系统的合理、稳定、可扩展性，又有好的性能价格比。

    网络连接拓朴图如下：

网络连接拓朴图

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    我们选用华为的S3526三层交换机(24口)作为本系统的主干交换机，选用S3026二层交换机(24口)作为终端设备接入设备，提供100M到桌面的网络带宽。

    S3526安装在1层总监控室的机房中，2-4层各安装一台S3026交换机，3台S3026与S3526直接连接;在1层的所有系统服务器、网络视频服务器设备、管理机、上位机等直接连接在S3526交换机。2-4层的上位机、网络视频服务器设备连接到各层的24口交换机上。

    制药机联网示意图如下：

制药机联网示意图

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    制剂车间各层制药机械通过由设置在各层的上位机与其PLC控制器连接，每层中各种类型制药机械统一由该层的上位机控制，并通过网络与总控室的服务器连接。