6ES7277-0AA22-0XA0产品特点

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　相关设备和行业：数采、供热、远程监控、交通监控、分布式控制系统（FCS）、楼宇监控
　　
　　一、引言：
　　数采和远程监控传统以来都只有数据采集功能，在需要比较实时的控制和数据处理时，会显得力不从心。PLC作为工业控制的核心部件，其在网络、通信等方面的能力越来越强，适应能力也越来越强。
　　数采和远程监控系统传统以来都用不起PLC，但随着国产PLC市场占有量的tisheng，PLC的价格也比以前更加有优势，使用PLC做DAS系统或者用PLC平台开发数采系统将是大势所趋或者说相当有吸引力的选择。
　　德维森公司的V80小型PLC在供热、交通监控、楼宇监控等行业有相当多的成功应用，下面以V80在东北某供热网监控为例进行讲解。
　　
　　二、远程监控系统：
　　供热网远程监控系统的示意图如下：
　　

　　V80负责现场换热子站的温度、压力、liuliang采集，并根据这些采集量进行liuliang控制，以达到节能的作用。同时V80根据室外气温的变化通过调节一级管网电动阀门的开度来及时控制二级管网的供回水温度，通过调度给定的控制曲线，各个换热站可以独立运行，保证运行参数始终在给定的范围内运行。同时调度在中央调度室可以根据需要随时干预子站的运行，调度可以遥控子站的电动阀门，调整运行参数。系统配置GPRS DTU，可以实现温度的控制、补水泵变频的远程控制。
　　上位机可以选用组态王、FIX等商用组态软件，并与数据库结合起来，对所有数据进行存储和分析，并可以配合优化软件进行优先控制。
　　
　　三、德维森的远程监控系统解决方案：
　　

　　德维森公司针对前面提到的各种问题，提出了一个更为优胜的方案：
　　
　　该方案的特点于下：
　　1、强大的网络和通信功能
　　德维森的所有PLC型号都可以同时支持2个以上的通信口，并可以利用RS485通信口进行组网，把多达128台V80小型PLC组进同一个现场总线网络内，为主的PLC上带一个GPRS DTU模块，为监控网络提供一个透明的上网的通道。
　　选用GPRS DTU代替无线RTU也可以在成本上大大的降低，在有电话线的地方仅可以选用Modem，使整个系统的造价达到优。
　　
　　2、功能强大的CPU模块：
　　M32DT模块是16路数字量输入和16路晶体管输出的CPU模块，本身带有两个通信口，一个RS232和一个RS485，内部带MODBUS主从通信协议和FREE通信协议，可以与各种HMI或者各种组态软件通信，目前德维森为各吹塑成型机厂商提供的通信协议库文件也使各厂商自行开发上位机软件提供了相当多的便利。
　　M40DT内带FLASH存储器，可以将各种参数存储在本地，同时还带有掉电保持的RAM芯片，可以保证使用的可靠性和便利。
　　M40DT高速的运算速度和完备的数学运算能力更使其在需要大更通信和模拟量处理的环境从容应对。
　　
　　3、可靠性高，抗干扰能力强
　　整个系统的宽温和宽电源供电设计使其可以在任何恶劣的环境中游刃有余，另外V80全系列产品都通过了CE认证，也为用户产品的出口打下了良好的基础。
　　
　　4、编程简单方便
　　V80 PLC支持IEC61131-3的PLC语言标准，可以简单方便的进行复杂控制编程，同时其支持在线编程，也就是在运行态下可以进行调试和修改程序，使监控现场的在线升级和扩展变得相当简单。
　　
　　5、
　　一个32点经济型V80小型PLC M32DT-AC-E的价格比同样点数的数采模块还要便宜，同时还带有强大的图形化编程功能使其成为了一个强有力的分布式监控平台。
　　
　　6、可与其它厂商的产品方便的互通
　　可与任何第三方厂商的数采模块、人机界面、触摸屏、文本屏、变频器、智能仪表进行通信。
　　
　　7、商业的组态软件
　　选用商业的组态软件，使监控的灵活性和通用性得到大大tigao，并可以加挂各种数据库。
　　
　　四、结论：
　　德维森作为国内技术力量强的国产PLC研发、生产、服务提供商为众多的数采和远程监控系统提供全面的解决方案，为客户将采集、控制、远程监控和优化合而为一。

1 引言
深圳某泵站位于深圳水库库尾，供水规模为50万m3/d，投资金额近2百万，是为解决宝安区中西部片区供水水源不足而新建的应急工程。该泵站有3套机组，均为异步电动机，其中2套作为工作机组，1套作为备用机组。总装机2000kW，设计liuliang5.79m3/s，设计扬程16.4m。电气主接线为10kv供电系统专线。电气及自动化控制系统按3套工作机组设计，全微机控制，实现无人值班，少人值守。
泵站的控制系统采用施耐德Modicon TSX Premium系列PLC为控制核心。Modicon TSX Premium系列PLC适用于大、中型控制系统，具有强大的浮点运算能力。配套的编程软件PL7Pro可以用指令表、梯形图，结构化文本等语言编程，允许用户创建自己的功能块(DFB)和图形的运行画面。控制柜上采用专门面向PLC的MT500系列触摸屏人机界面，配套编程软件为Eas Builder500。上位机操作系统采用微软的bbbbbbs 2000 Professional，应用软件为国产的组态王6.5。控制系统主要分两部分:机组部分和公用部分。本文主要介绍机组部分。
2 系统方案
系统方案如图1所示。机组高压柜和电容馈线柜中装有ALSTOM智能保护装置，可将I/O参数通过MODBUS总线传输到PLC中。机组和辅助设备的各状态接点和控制接点接到PLC上。数据经过PLC处理后，通过串口通信送到触摸屏显示，通过以太网传输给上位机。现阶段，工作人员通过触摸屏实现开停机组、开停辅助设备和开关蝶阀的操作。

图1 泵站机组控制系统图

3 系统的主要功能和具体实现
为便于介绍，下文以1#泵机组为例。根据泵站控制的工艺要求和系统特点，本控制系统主要实现报警、机组启停、机组辅助设备及蝶阀控制、数据处理和通讯等功能。
3.1 报警功能
高压柜和电容馈线柜出现事故和故障、辅助设备出现故障的时候，PLC有专门的输出接点指示。同时，触摸屏上弹出事故和故障报警界面，等待工作人员处理。高压柜、风机等设备的事故作用于停机。
3.2 机组启停
工作人员在触摸屏上按了开机或停机键以后，PLC将自动完成开停机过程。当有事故发生时，PLC完成事故停机过程。机组启停流程如图2和图3。

图2 泵开机流程

图3 泵正常停机和事故停机流程
3.3 机组辅助设备及蝶阀控制
机组辅助设备主要包括电机风机和稀油泵，蝶阀包括进口蝶阀和出口蝶阀。在机组启停流程图中可以看出，机组启停的流程包含了对机组辅助设备及蝶阀的控制。此处另设的控制程序，为针对单个设备的手动控制，便于机组控制系统的安装与调试。
3.4 数据处理功能
根据系统需要，PLC处理的模拟量包括泵组进口压力和出口压力、电机定子温度和油水温度。前者的采样周期较短，为20ms;后者采样周期较长，为0.5s。本文为数据处理自己定义了一个功能块(DFB)，输入信号包括功能块复位(EBOOL型)、模拟量通道地址(WORD型)、采样次数(WORD型，本文定为10次)、采样周期脉冲(EBOOL型，由定时器实现)，输出信号为模拟量信号在通讯输出缓冲区中的地址。数据处理程序不是简单的求平均值，而是先将数据依次赋值给功能块的公用变量，然后将10次的采集结果求和，减去大值和小值后再平均。功能块的输出值即为处理后的模拟量值，其对应的地址即为该值在输出缓冲区中的地址，便于触摸屏采集和显示。

3.5 通讯功能
现阶段，本系统的通讯主要包括两部分:与触摸屏的串口通讯;与智能保护装置的MODBUS总线通讯。
触摸屏MT500是专门针对PLC的人机界面，其集成了包括施耐德、西门子、三菱等几十种PLC的串口通讯程序，与PLC的通讯只需要进行简单的组态操作即可实现。本文在EasyBuilder500中将触摸屏系统参数中的PLC类型设置为bbbEMECANIQUE UnibbbWay，即施耐德PLC。通讯参数包括:RS－485、波特率9600、数据位8、无校验位、停止位1。PLC上也进行同样的设置。然后触摸屏在编制界面时，将控制信号和显示信息的地址填写为PLC输出缓冲区中对应的地址，即实现了通讯。
MODBUS通讯协议是施耐德公司设计的一种用于工业控制的主从结构式串口通讯协议，可用于实现简单的主从结构式网络监控。该协议具有两种传输模式:RTU模式和ASC模式。本文采用的是RTU模式，其报文格式如表1所示。

表1 MODBUS协议RTU模式报文格式

它没有起始位和停止位，而是以至少3.5个字符间隔时间(T1－T2－T3－T4)标志开始和结束。信息帧由地址域、功能域和CRC校验域构成，所有字符位由16进制数组成。本系统中PLC为主站，高压柜为从站1，电容馈线柜为从站2。PLC以轮巡的方式访问从站，读取数据。PLC通过MODBUS访问从站的指令为READ_VAR，参数包括网络号、从站地址号、数据类型、数据首地址、数据个数、接收缓冲区地址和大小等。由于CRC校验是以Byte型数据为基础，而PL7 Pro编程软件绝大多数指令不支持Byte型数据，因此本文在执行CRC校验前设有专门的子程序将Byte型消息段转化为高8位为16进制数00的WORD型数据段。本文的CRC检验子程序流程如图4所示。

 引言

　　PLC（Programmable Controller,可编程控制器）是专门为工业自动控制而设计的一种控制装置，在工业自动化领域中得到了广泛的运用，其特点是抗干扰能力强、可靠性高、体积小、设计、使用和维护方便等.随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展，自动化控制也逐步向智能化、网络化、远程化方向发展.为了适应市场的需要，PLC厂商都相继推出了具有网络通信能力的PLC及其相关产品。

　　SIEMENS s7—200系列PLC在各个行业中的运用均很普遍，而消防火灾报警及其处理系统对于保障发生火灾时人员生命和财产的安全具有十分重要的意义。但是目前国内利用PLC来实现消防报警及处理系统的控制还不十分广泛。本文结合实际，重点讨论了使用PLC来实现消防报警及处理系统的设计与应用。

2 消防报警及处理系统的硬件构成

　　系统的结构图如下所示：

图1消防报警及处理系统结构图

　　主要组成部件有：

　　1上水箱。2下水箱。3上水箱水位传感器。4下水箱水位传感器。5上水箱供水泵A。6上水箱供水泵B。7 下水箱供水阀。8声光报警器。9排烟风机。10烟感和温感传感器。11 喷淋泵。12 喷淋头。

　　本实例选用西门子公司的SIEMENS s7—200系列PLC，此系列的PLC具有结构紧凑、模块化、可扩展性强、指令集丰富等特点。所选用的CPU型号为CPU 224 可扩展7个模块，大达94DI/74DO,16AI/16AO（模拟量输入/模拟量输出）并且提供14个数字量输入和10个数字量输出。输入/输出接口电路均采用了光耦合电路，对外界接口具有很强的适应性。由于使用了电动调节阀，所以还扩展了一个EM 232模拟量输出模块。该模块具有2路模拟量输出，电流输出量程为0～20mA，电流全量程分辨率为11位，25°C时的精度为±0.25% ，稳定时间为2ms。可满足比较复杂的控制系统的要求。

3 系统所要实现的功能描述如下：

　　当系统上电后，烟感报警器或者温感报警器发出信号后，系统进入运行状态。

　　（1） plc控制打开喷淋泵，并计时10s。如果10s计时结束后，喷淋管道内没有水流产生（水流传感器的水流信号）。关闭喷淋泵，并打开喷淋泵的工作故障灯，等待工作人员检修。

　　（2） plc控制打开排烟风机，当高温传感器发出高温信号时，说明此时火灾建筑物内不可能存在人员幸存，如果保持排风机开启只能增加火力，因此需要关闭排烟风机。

　　（3）当上水箱处于低水位时说明需要进行补水，因此开启喷淋泵。喷淋泵的开启规则为：A，B泵交替开启。当上水箱达到高水位时关闭喷淋泵。其间打开A，B任何泵时都进行10s的计时，如果计时时间到，补水管仍没有水流产生（水流传感器的水流信号）时，说明水泵故障，此时打开A泵（或B泵）故障指示灯，并切换到B泵（A泵），同时进行计时，如果10s后无水流感应，再次打开本水泵的故障指示灯,切换到另外一个泵,如此循环。

　　（4）当下水箱水位为低时开启下水箱补水阀，同时计时10s。如果计时时间到，且下水箱补水水流指示无信号时开启下水箱补水阀故障指示。当下水箱水位为高时停止补水。

　　以上四步为并行。当上水箱和下水箱的水位均为满时按下复位按钮，系统回到初始状态。

4 系统的SFC图如下图所示：

图2 消防报警及处理系统的SFC图

　　PLC输入/输出对应的控制量如下表所示：

表1 PLC输入/输出配置表

5 PLC程序设计

　　程序采用梯形图的形式，它沿用了继电器的触点和线圈等符号，图形表示易于理解。部分梯形图程序如下： （由于篇幅限制，完整程序无法给出，需要者可向作者索取）

　　程序所涉及的I/O和内部变量如下表所示：

表2 PLC的I/O和内部变量表

　　控制过程如下：

　　I0.6开→Q0.6，Q0.7,Q1.0亮（10秒后）→Q1.0灭→Q1.1亮→Q0.6，Q0.7亮 若I0.4开→Q0.6亮→Q0.7亮→Q1.1亮。若I0.6,I0.1开→Q0.6亮→Q0.7亮→Q0.0亮（10秒后）→Q0.0灭→Q0.1亮→Q0.2亮（10秒后）→Q0.1灭→Q0.2灭→Q0.1亮→Q0.3亮（10秒后）→Q0.1灭→Q0.3灭（如此循环）。若I0.6,I0.3亮→Q0.6亮→Q0.7亮→Q0.4亮（10秒后）→Q0.6亮→Q0.7灭→Q0.5亮→Q0.4灭。若I0.6开→Q0.6亮→Q0.7亮→Q1.0亮，若I0.7开→Q0.7灭。

　　因为消防报警及处理系统关系着公司人员生命和财产的安全，所以该PLC控制系统采取了一系列的硬件和软件抗干扰措施。如：电源的抗干扰设计采用使用隔离变压器对于抑制电网中的干扰信号具有较好的效果。软件抗干扰方面采用数字滤波和软件容错技术等经济有效的方法，进一步tigao了本系统的可靠性。

6 结束语

　　本文作者创新点在于将PLC应用到消防报警及处理的控制系统中。本系统在某区级市政公司进行了应用，取得了良好的实际效果，产生经济效益约80余万元，且安全性能良好。实践证明， 以PLC为核心构造消防报警及处理控制系统，是一种简单有效、成本低廉的解决方案，具有较高的可靠性、灵活性和经济适用性。