6ES7211-0AA23-0XB0选型说明

6ES7211-0AA23-0XB0选型说明

一、脱硫PLC系统的配置情况
王滩电厂脱硫PLC控制系统采用树形网络，设置两层控制网络：上层网为辅助车间集中监控网，下层网为脱硫的车间级控制主干网。全厂辅控网设有4个操作员站、1个历史站、1个工程师站及2台相互冗余、相互热备的服务器、冗余的交换机；车间级控制主干网采用100M冗余光纤以太网，分别设有3台操作员站、1台工程师站、1台历史站及冗余的交换机，配有#1FGD、#2FGD、#1-2FG、#1-4FGD 四套PLC控制系统，配有中央处理单元（CPU）140CPU53414A四套（共8块） 、双机热备模块140CHS11000四套（共8块），冗余的通讯模件140N0E77101四套（共8块），输入输出模件，专用连接电缆及连接件和实时操作系统等。PLC系统编程软件为Concept2.6，监控软件为Ifix3.5无限点中文开发版。脱硫PLC控制系统通过1000M冗余光纤以太网交换机与全厂辅控网进行通讯，通讯协议TCP/IP，通过通讯接口，脱硫系统的监控纳入全厂辅控网，由单元机组集中控制室内的辅助监控站的运行人员完成两台炉脱硫系统的监控和管理。操作员站和控制站之间的通讯网络为双冗余工业以太网，冗余交换机，通讯协议TCP/IP。I/O站之间的通讯网络采用冗余的MODICON RIO网络，即远程I/O网络。现场系统结构示意图1。

二、脱硫网通讯中断原因分析
辅控网上有两台服务器直接从所有的PLC中采集数据，在脱硫系统中现场有五台上位机从PLC中采集数据。上位机SCADA软件采用的是IFix3.5。#1FGD、#2FGD、#1-2FGD、#1-4FGD为Quantum的双机热备系统，整个脱硫系统用德国Hirschmann交换机为双网配置。
各站的内存数据分配及上位机数据请求如下表1：

上位机通讯的性能与CPU的扫描时间、数据请求量及上位机的结构有较大的关系，从上述的表中我们可以得到除了#1-2FGD以外其他站的程序量是比较大的，单机的扫描时间都在50ms以上。另外从3：X类型的数据上看，除#1-2FGD以外其他站的数据量都在50000个字以上。这些因素导致PLC在建立双机热备之后所需要的扫描周期在200ms左右，因为每个周期为保证数据的主备机同步，这些数据都需要从主机传到备机。现场检测#1FGD在建立双机热备后实际的扫描周期在196ms左右，比单机时扩大了近3倍，从而使得对上位机的响应很慢。另外脱硫系统中有共计有7台上位机直接从PLC中采集数据，也会导致上位机响应较慢。当出现通讯超时的情况时，SCADA会表现出通讯中断的现象，但此时PLC对于过程控制的处理是正常运行的。要提高数据的响应速度可以从上述的几个方面进行分析。
三、改进的可行性方案
3.1 减少直接读取PLC的上位机数量
根据实际操作的需要保留适当数量的上位机，平时不用的站将其IFix3.5关闭可以改善通讯性能。或采用客户机/服务器方式，保留两台主机服务器从PLC采集数据，其他操作员站从服务器得到数据。
3.2 合理配置上位机数据请求以减少数据请求量
在IFix中对离散量数据一个请求可以采集2000个点，对字类型数据可以采集125个字。在配置I/O数据请求时尽可能将需要采集的数据放置在同一个请求中采集以减少数据请求数量，如#1FGD、#2FGD、#1-4FGD的0:X类型的数据作优化可都可以减少一个请求。对于7台上位机来说就可以减少7个请求。但此种变动可能需要对程序作少量修改。另外现场系统采用的双网络结构，可以分配上位机从不同的NOE模块中采集数据。如辅控网从一个NOE采集数据，就地控制从另外一个NOE采集数据，这样可以有提高SCADA的响应性能。
3.3 优化程序减小双机热备时的扫描周期
现场的程序量较大，会导致双机热备时所需的热备字数量较大，从而使得双机热备时扫描周期大大增加。可以优化程序如减少非定位变量的应用，减少DFB在双机热备系统中的应用可以减少热备字数量，但此种修改工作量较大。
3.4 采用的新Unity Quantum双机热备CPU模块
以上的几种方法可以适当地改善目前的通讯性能，但若需要大幅度的提高通讯性能则采用Unity Quantum CPU。主要原因有两个：新的CPU其程序计算速度及双机热备时数据传输速度大大提高，从而使得PLC的扫描周期非常短。 Unity下的以太网通讯响应请求能力相比于Concept 下的Quantum双机热备提高了2到4倍。将#1FGD的程序转换到Unity程序后，根据测试的结果其扫描周期在双机热备的情况下可减小到40ms左右。在不变更目前上位机配置下，理论计算可以有30台上位机同时连接也能满足性能要求。 将Concept程序转换到Unity Pro的程序是比较方便的，程序结构与Concept类似只需作少量的检查工作。Unity Pro操作界面略有不同，但在Concept的基础上是很容易学习撑握的。系统的硬件及接线除更换CPU和CHS模块外无需作任何其他的改动。因此，我们选择了对原控制系统CPU控制器的升级达到减小扫描周期的目的。
四、CPU升级及注意事项
4.1 CPU升级
根据以上的分析，终确定采用方案4，将原系统中型号为140CPU53414的CPU更换为140CPU67160（要求内存为7M），通过Ethernet MTRJ-MTRJ光纤电缆将热备的两个CPU相互连接。并且为新更换的CPU增加可扩展的Unity v2 PCMCIA存储卡（SRAM）,型号为TSXMRPC007M，使该控制系统达到可靠的冗余热备。只需在Unity编程软件中对新更换的CPU以及槽号进行配置即可。升级后的PLC控制系统#1FGD、#2FGD、#1-2FG、#1-4FGD的扫描周期仅为34ms、37ms、19ms、40ms，彻底解决了双机热备时通讯中断的问题。
4.2 CPU升级的注意事项
4.2.1 工艺系统安全停运
CPU升级过程中，工艺系统的运行状态将无法监视和控制，整个升级过程少则需要一两个小时，多则可能长达十几个小时，好选择在机组停运的时候，如不能则一定要做好相应设备的安全措施，无法停运的设备切换到就地运行，如搅拌机和润滑油泵等。
4.2.2 CPU型号与NOE版本匹配
需要特别强调的是CPU的型号一定要和NOE的版本匹配，否则将无法将程序下载到CPU中。在升级过程中，程序通过MAC地址能连接到CPU，但是通过以太网和USB接口无法将程序下装，因为本次升级是在原来concept2.6的基础上进行的，且NOE模块为2005年采购安装并使用的，显然NOE版本和CPU的型号不一致。在升级前一定要在Unity Pro XL程序下，用OSLOADER功能采用相应的升级文件将NOE模块升级到Unity下匹配的版本，当系统名称、系统硬件编号和错作系统版本显示无误后才可完成程序下装。
4.2.3 IP地址的配置
Unity Pro XL在用以太网方式连接时，首先将NOE模块上写的4组十六进制的数字换算成10进制的4组IP地址，再将本机的IP地址改成同一网段的地址即可。有时候连接不上的话，可以试着配置在以太网模块上的IP的后一位加1，因为加1是带双机热备的IP地址，系统自动加了1。
方案实施后取得了较为明显的效果，实现了脱硫系统的CPU双机热备运行，且不再出现通讯中断的现象。为机组的稳定运行奠定坚实的基础，全面提高了全厂辅控系统的整体控制水平，为机组安全、稳定、经济运行奠定了坚实的基础。由于城市现代化的发展，酒店高层建筑也越来越多，由于酒店建筑都有建筑高度高、建筑面积大、用电设备多、供电要求高、人员集中等特点，这些都给建筑的安防提出了很高的要求。用本公司的RS-485 DAM-3000模块与客房连接构成安防系统，使整个系统显的更安全。　　工程中使用到的模块介绍：　　DAM-3210：隔离RS-232转RS-485转换模DAM-3501：智能交流电量采集模块，可测单相电流、电压的真有效值、有效功率、无功功率、功率因数等电量参数。采用慈隔离技术，使输入输出及供电三方完全隔离。DAM-3013：16路单端隔离数字量输入，内置双看门狗机制，可对CPU和应用程序进行监控，并在系统死机是自动恢复。

　　系统特点：1. 对客房的温湿度进行监测，便于工作人员调整2. 对客房的烟雾含量进行检测，发现烟雾含量过大立即报警3. 可监测客房的电流电压系统是否异常4. 通过对客房门禁系统进行监控，可有效的防止窃贼入内，从而保证顾客的生命财产安全客房监控系统主要是用分布式采集系统对各种信号进行快速准确地采集、处理、传输、监视、报警。各个客房的数据传输到主控中心，可以时间了解各客房的状况，主控中心可以根所采集地数据的显示来调节客房的状态，让顾客感到安全与舒心！　　应用效果：　　DAM-3000系列、RTU-6100产品不仅实现了对酒店安防系统的监控，还可以大大减少设备管理人员，降低运作成本，提高大厦的管理效率，减少顾客的损失，为顾客提供更高质量的服务，并且提高顾客的安全指数，使顾客有宾至如归的感觉

1、 引言

随着社会经济的发展，工业的迅速兴起，使得一些10KV配电系统大幅度增加，配电系统的简便性、可靠性、安全性、节能性、性价比显得尤其重要。

目前，传统的10KV配电系统还是采用继电器系统和分布监测计量、分布控制方式，而采用PLC（可编程序控制器）系统集中控制和集中监测计量方式，有利于提高配电系统的运行管理自动化水平，保证配电的安全稳定，还能减少运行人员的工作强度提，安全可靠。

2、 继电器系统和PLC系统的比较

PLC（可编程序控制器）是近几十年来发展起来的一种新型工业控制器，由于它编程灵活，功能齐全，应用广泛比继电器系统的控制简单，使用方便，抗干扰力强，，工作寿命高，而其本身具有体积小，重量轻，耗电省等特点。继电器系统有明显的缺点：体积大，可靠性低，工作寿命短，查找故障困难，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成系统，所以接线复杂，对于生产工艺的变化的适应性差，不便实现集中控制；而PLC的安装和现场接线简便，可以应用其内部的软继电器简化继电器系统的繁杂中间环节，实现软接线逻辑构成系统，方便集中控制，除此之外，PLC还具有自诊断、故障报警、故障报警种类显示及网络通讯功能，便于操作和维修人员检查。

3、 集中控制、集中监测计量在10KV配电一次系统中的应用举例

在一个10KV配电一次系统中，有两台1000KVA变压器并联运行。图1为该配电一次系统的原理图。

图1 10KV配电一次系统原理图

3.1 PLC在集中控制中的地位

在配电一次系统中继电器系统主要集中在总受柜和变压器配出柜内，应用PLC系统来代替继电器系统，可以减少柜与柜之间的硬连线，省去很多继电器，简化工艺，降低系统制作成本，提高配电系统的可靠性，安全性和节能性。PLC系统框图如图2所示。

图2 PLC系统框图

PLC是整个系统的神经中枢，所有控制，保护，工作状态指示都通过PLC内部的虚拟继电器通过软连线配合外部给定开关量和信号来完成。控制电压在安全电压以下，可以提高工作的安全性，远离高压室进行操作，可以避免工作人员的误操作，一站式控制，可以提高工作效率，减少工作人员的劳动强度。用两条现场总线就可以实现整个系统的信号传输，通过PLC的工作状态和报警指示，便于工作和维修人员的故障排除。另外，与继电器相比，PLC的免维护性高，工作寿命长。

3.2 PLC的I/O分配

10KV配电一次系统中，除了上电断电控制外，还有对变压器的过流，欠压和瓦斯保护。我们以欧姆龙CAMP2AH40点的PLC为例进行I/O分配，如表1所示。上断电控制是开关量，选用控制按钮即可，过流，欠压和瓦斯保护涉及自动检测技术，选用智能传感器来实现，可以提高保护的可靠性。

表1 PLCI/O分配表

3.3 10KV配电一次系统集中控制、集中监测计量的设计

配电系统是供电网的神经中枢。配电系统的正常工作和我们的生活保障及工作秩序密不可分，这就要求它有更高的可靠性；配电系统的智能化、节能、操作简便、方便维护是经济高速发展的需要；配电系统操作和维护对工作人员的安全系数要求更高、劳动强度更低和设备的性价比更高是用户所希望的。综合以上几点，我们对10KV配电一次系统作了如下改进，应用PLC对系统的总受柜、配出柜实现集中控制，应用数字仪表对系统进行集中监测计量。改进后的10KV配电一次系统框图如图3所示。

图3 10KV配电一次系统框图

改进后，以综合柜为工作平台，在值班室，工作人员可以对高压室运行状态进行控制，既方便又安全；工作人员可以随时对监测仪表和计量仪表以及工作或报警状态进行记录，巡查，既方便又及时明了，还可以减少劳动强度。

采用微型计算机PLC实现继电保护和控制系统的操作，大大提高系统的自动化水平和可靠性，同时更加便于系统的集中控制和监测，方便了系统的信息化管理，大大降低成本，提高了工作的效率，具有一定的推广意义。