西门子6ES7231-7PD22-0XA8型号大全

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二、三、四冷站各设一套主站PLC（CPU414-2DP），上图为广州大学城四号冷站末端控制系统的网络结构图，二、三号冷站的网络结构与上图相似，只是Profibus-DP网段数量和从站数量不一样。以四号冷站末端控制系统方案进行分析，根据各单体的位置，按近原则组网，采用光缆介质和Profibus专用电缆介质，选用S7-400 CPU414-2 DP可编程控制器作主站，S7-200PLC作从站来完成整个控制系统网络的组建，具体方案如下：
各冷站PLC、操作员站以及其它控制器和服务器工作在工业以太网上，服务器读写三个冷站的主站PLC。作为收费系统和监控各单体建筑机房的人机界面，各冷站的操作员站只读写对应主站PLC 。

根据西门子高端产品通讯技术参数，一个CPU414-2DP可以有至少4个多10个Profibus-DP网段，一个DP网段多不超过96个从站，一个OLM可以作一条Profibus-DP总线，该总线多不超过32个从站，但实际组网时会考虑到CPU的过程映象I/O点数量的大允许值和CPU通讯的I/O点数量以及设计余量来分配网段的从站数量。根据一条Profibus-DP总线要求和地域分布以及设计余量来分配一条Profibus-DP总线的从站数量，从而实现主站PLC（S7-400）对各单体建筑空调机房的监控。利用CPU224处理模拟量功能较强、精度较高的特点，通过扩展模拟量AI/AO模块，完成温度、liuliang、压差和调节阀门的控制；通过扩展数字量DI/DO模块，完成单体建筑空调机房水泵、压差开关、电动蝶阀等设备的监控。

三、控制系统功能

整个区域供冷末端系统约300个单体建筑空调机房，每个单体建筑机房要求独立计费、独立运行。因此，末端系统控制的关键是做好各单体建筑空调机房内设备如：变频水泵、调节阀门等的自动控制和冷热量的计量。管理人员可以在各冷站的控制室通过现场的Profibus-DP总线和工业以太网对末端系统进行远程监视和控制管理。

具体的控制任务如下：

1、 对每一栋单体建筑进行数据采集、计量、控制，现场不能修改参数，只能显示监视数据。

2、 板换二次侧供水温度T3控制在6.5℃，水泵变频控制。

3、 控制室具有数据查询包括日用量和月用量查询和用户资料查询，可以显示选定某段时间的数据按每栋进行查询。

4、 当大楼欠费时可以通过控制室进行远程控制，将对应的冷源自动关闭，方便物业管理。

系统应能提供稳定、可靠的设备监控功能，同时，系统应具有很好的兼容性、可扩展性。

控制程序结构与流程：

按空调工艺特点和要求及冷热量计费要求编制的控制程序保证了空调供冷过程可顺利地进行，并对机房运行各装置提供了有效的监控和保护，保证了系统正常的计费。根据系统要求空调供冷要分遥控/本控两种方式。在本控操作时，通过电源柜可以启动水泵，但必须手动打开电动调节阀门方可供冷，以满足控制器故障时供冷需要。远程控制室可以全自动控制设备、监视设备状态。主控站S7-400 CPU任务较多，但主要是读写各从站的监控参数，通过合理设计程序结构能大大减少程序的扫描时间，tigaoCPU的工作效率。虽然各单体建筑空调机房的逻辑控制不完全一样，但可以分为三类，每类的逻辑控制完全一样，主控站S7-400 CPU与从站S7-200 CPU交换数据参数一样，可用循环程序来调用同一类子程序（FC功能块）的办法来完成各单体建筑空调机房的监控，主控站CPU与各从站交换的数据分别放在3个DB数据块中，在调用各功能块之前打开各自的数据块，完成参数的传递。

公用及开关站现地控制单元配置JNLCS-200一套，编号为5#LCU，配置西门子PLC模块、温度采集模块、CM-320B多对象微机准同期装置、交liuliang智能变送器、西门子K-TP178micro触摸屏、开出继电器、交流采样装置等相关器件。主要对全厂公用的油、气、水辅助系统，厂用交流电源系统，直流电源系统及开关站等监控对象的数据采集及实时控制。

根据系统要求，PLC配置如下：

① 中央处理模块（CPU）：选用CPU226（24点DI/16点DO）。

② 数字量输入模块（DI）：选用EM221，共2块（16点DI/块）。

③ 数字量输入输出模块（DI/DO）：选用EM223，1块（16点DI/16点DO）。

④ 温度量输入模块（RTD）：选用EM231，共2块（8点/块）

⑤ 模拟量输入模块（AI）：选用EM231，1块（4点AI）。

⑥ PROFIBUS-DP接口模块：EM277，1块。

⑦ PROFIBUS-DP网络连接器1个。

2.3现地控制单元系统实现的功能：

2.3.1数据采集与处理

收集电厂内机组现地控制单元（LCU）采集的模拟量、数字量（包括状态量、顺序事件数字量、脉冲量、报警数字量）。

对采集来的数据进行分析、处理、计算，形成主站各种监控及管理功能所需的数据。

对一些数据作为历史数据予以记录、整理和保存。

2.3.2安全运行监视

安全运行监视包括全厂运行实时监视及参数在线修改、状变监视、越限检查、过程监视、趋势分析和监控系统异常监视。

2.3.3控制与调节

机组现地控制单元能自动完成开、停机操作和有功、无功功率的调节，而不需依赖于电站控制中心。在接受电站控制中心命令后，工况转换及调节能自动完成，也能分步自动完成。机组现地控制单元也能执行现地人机接口发出的现场命令。

机旁设控制权切换开关（上行信息不受切换开关位置影响）。开关置于“中控室”时，则机组仅受控于电站控制中心，置于“现地”时则仅可由运行人员通过现地控制单元对机组进行控制。

机组控制单元顺序控制

机组同步并网

机组辅助设备的自动控制、监视

① 事件检测和发送

自动检测本单元所属的设备、继电保护和自动装置的动作情况，当发生状变时，将事件的性质依次检测、归类存档，并上送电站控制中心。

2.3.4数据通信

完成与电站控制中心的数据交换，实时上送电站控制中心所需的过程信息，接收电站控制中心的控制和调节命令。

机组现地控制单元接收电站控制中心所用的同步时钟信息以保持同电站控制中心同步。

与电能计量装置及其他承包商提供的微机励磁调节器、微机调速器、微机继保装置、微机测速装置、温度巡检装置等之间通信，进行信息交换，提供接口软件。

2.3.5系统诊断

机组现地控制单元硬件故障诊断：可在线或离线自检设备的故障，故障诊断能定位到模块。

软件故障诊断：应用软件运行时，若遇故障能自动给出故障性质及部位，并提供相应的软件诊断工具。

在线运行时，当诊断出故障，能自动闭锁控制出口或切换到备用系统，并将故障信息上送电站控制中心以便显示、打印和报警。

系统配备上位机一台，该机还兼做语音报jingfu务器。

2.4上位机配置

① 服务器 (DELL P4 2.8G处理器、512MB内存、80GB的硬盘)。

② 彩色显示器 (DELL 21寸彩色显示器)。

③ 语音报警设备 (多媒体声卡、音箱)。

④ CP5611网卡

⑤ SIMATIC NET 6.0。

⑥ WINCC 5.1。

上位机监控系统采用西门子WinCC人机接口软件，该软件可以很好的支持S7系列CPU，且具有强大的画面组态、报警设置、数据存档、报表设计等功能。此外还集成了多种网络连接方式，使其与自动化系统连接起来更加方便。

2.5上位机监控系统实现的功能：

2.5.1数据采集与处理；

主控级自动采集和处理各现地控制单元的各类实时数据和处理电站设备的运行参数，采集的数据及处理量主要有以下几种：

① 电气量：主控级收集由现地控制单元采集的各电气量：

② 模拟量

温度：机组上导、下导、水导、推力轴承的瓦温、油温、冷却水温、转子线圈、定子线圈和铁芯的温度及变压器油温等。

③ 数字量：各现地控制单元将采集到的数字量上送主控级进行处理或现地处理

④ 脉冲量：各现地控制单元对采集到的脉冲量进行累计，换算成相应的电度量后，上送主控级进行全厂日、月、年发电量累加处理。

⑤ 数据压缩精简：对实时数据和历史数据按要求进行筛选整理，去掉无用的数据后，将“压缩”了的数据存入数据库。

2.5.2安全运行监视；

① 全厂运行实时监视及参数在线修改：运行值班人员通过显示器对全厂各主设备及辅助设备的运行状态进行实时监视控制及在线修改参数。对职责不同的各级运行人员，其操作权限的内容也各不相同。对监控系统监控的所有设备，具有一定操作权限的运行值班人员能在线修改运行参数。

② 状变监视：状变分成两类。一类为自动状变即自动控制或保护装置动作所导致的状变，如断路器事故跳闸，机组的自动起动等，另一类为受控状变，即由来自人工控制的命令所引起的状变。发生这两种状变时，均可在显示器上显示。状变量以数字量形式采入。

③ 越限检查：检查设备异常状态并发出报警，异常状态信号在显示器上显示并记录。

④ 过程监视：监视机组各种运行工况（发电、调相、停机）的转换过程所经历的各主要操作步骤，并在显示器上显示；当发生过程阻滞时，在显示器上给出阻滞原因，并由机组现地控制单元将机组转换到安全状态或停机。

⑤ 趋势分析：分析机组运行参数的变化，及时发现故障征兆，tigao机组运行的安全性。

⑥ 间歇运行的辅助设备的运行监视和分析：监视机组及电站各间歇运行的辅助设备（如压油泵、技术供水泵、空压机等）起动次数、运行时间和间歇时间。在机组及电站不同运行方式下，其起动及运行间隔有一定的规律，通过分析这些规律的变化情况，监视间歇运行设备及其对应的主设备是否异常。

⑦ 监控系统异常监视：监控系统的硬件或软件发生事故则立即发出报警信号，并在显示器及打印机上显示记录，指示故障部位。

2.5.3实时控制和调整；

2.5.4监视、记录、报告；

在中控室装有彩色显示器，用于显示电站的运行情况。全厂所有监控对象的操作、报警事件及实时参数报表等可记录下来，并能以中文格式在显示器上显示，在打印机上打印。打印记录分为定时打印记录、事故故障打印记录、操作打印记录及召唤打印记录等工作方式。

2.5.5事件顺序记录；

在电站发生事故时，由各现地控制单元采集继电保护、自动装置及电站主设备的状态量，并上送电站控制中心，完成事件顺序排列，显示、打印和存档。每个事件的记录和打印包括点名称、状变描述和时标，记录的分辨率不大于5ms。

2.5.6事故追忆和相关量记录；

记录在事故发生前5s和后20s时间里重要实时参数的变化情况。追忆量包括35kV线路的有功及无功功率，三相电流，35kV线路电压及频率、机组线电压、三相电流和有功、无功功率等。采样周期为1s。追忆量除了打印外还可以用曲线在显示器上显示。

相关量记录：自动记录与事故、故障有关的参数。

当机组某一参数越限时，监控系统同时显示打印其相关参数的对应数值。

2.5.7正常操作指导和事故处理操作指导；

① 正常操作：操作顺序提示，能根据当前的运行状态判断设备是否允许操作并给出相应的标志，如操作是不允许的，则提示其闭锁原因并尽可能提出相应的处理办法；操作piao编辑、显示、打印；运行报表显示、打印等。

② 事故处理：在出现故障征兆或发生事故时，由监控系统提出事故处理和恢复运行的指导性意见。

2.5.8数据通讯；

① 与地调、水情测报等系统的通信。

② 与各现地控制单元通信，向各现地控制单元发送指令，并接收各现地控制单元上送的各种信息。

2.5.9屏幕显示；

画面显示是计算机监控系统的主要功能之一，画面调用将允许以自动或召唤方式实现。自动方式是指当有事故发生时或进行某些操作时有关画面能够自动推出，召唤方式则指操作某些功能键或以菜单方式调用所需画面。画面种类包括各种系统图、棒形图、曲线、表格、提示语句等。画面清晰稳定、构图合理、shua新速度快且操作简单。

2.5.10电站设备运行维护管理；

积累电站运行数据，为tigao电站运行、维护水平提供依据。

2.5.11系统诊断；

电站控制中心系统设备如工作站、通讯网络、主站外设等设备的故障自诊断，故障时发出信号，并将结果记录和打印。

2.5.12软件开发；

离线进行系统软件的开发与编辑，包括画面、报表、数据库等的编辑，从而实现对系统的管理、维护与升级。

引言

地铁的供电系统为地铁运营提供电能。无论地铁列车还是地铁中的辅助设施都依赖于电能。地铁供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和地铁供电系统实现输送或变换，然后以适当的电压等级供给地铁各类设备。

地铁全面采用变电站自动化设计，由于变电站数量多、设备多，在加上其完善的综合功能，信息交换量大，而且要求信息传输速度快和准确无误，因此在变电站综合自动化系统中，监控系统至关重要，是确保整个系统可靠运行的关键。

变电站自动化系统，经过几代的发展，已经进入了分散式控制系统时代。遥测、遥信、遥控命令执行和继电保护等功能均由现场单元部件独立完成，并将这些信息通过通讯系统送至后台计算机系统。变电站自动化的综合功能均由后台计算机系统承担。

将变电站中的微机保护、微机监控等装置通过计算机网络和现代通信技术集成为一体化的自动化系统取消了传统的控制屏台、表计等常规设备，因而节省了控制电缆，缩小了控制室面积。

地铁变电站自动化系统组成

在本地铁变电站自动化系统设计中，采用分层分布式功能分割方案。系统纵向分三层，即变电站管理层、网络通讯层和间隔设备层。分层式设计有利于系统功能的划分，结构清晰明了。系统采用集中管理、分散布置的模式。下位监控单元安装于各开关柜内，上位监控单元通过所内通信网络对其进行监视控制。变电站自动化系统需要对35kV 交流微机保护测控装置、直流1500kV 牵引系统微机保护测控装置、380/220V 监测装置、变压器及整流器的温控装置、直流/交流电源屏等设备进行监控和数据采集。

由于可编程序控制器技术经过几十年的发展，已经相当成熟。其品种齐全，功能繁多，己被广泛应用于工业控制的各个领域。用PLC 来实现地铁变电站自动化的RTU 功能，能够很好地满足“三遥”的要求。本系统采用了ModiQuantum 系列PLC ，来实现变电站自动化的RTU 功能.QuantumPLC 具有模块化，可扩展的体系(con) 结构，用于工业和制造过程实时控制。对应于变电站的电压等级和点数的多少，可以选用大、中、小型不同容盈的PLC 产品。

随着保护装置功能的日益强大，PLC 可以通过与保护装置的通讯来实现三遥功能。一些特殊要求的情况下，采用DI, DO, AI 模块来实现遥控、遥测和遥信。使用PLC 的DI 模块来实现遥信、用PLC 的DO 模块来实现遥控、用PLC 的AI 模块来实现遥测、用PLC 的通信功来完成与微机保护单元的通讯。利用PLC 的各种模块可以很方便的实现“三遥”基本功能。

地铁变电站自动化系统设计

系统结构

变电站管理单元内的主监控部分采用可编程控制器PLC 。CPU 模块采用80586 处理器，主频66MHz ，内存2M ，并配有存放数据、可调参数和软件的RAM 和FLASH MEMORY 。能对CPU 及I/O 进行自诊断。

通讯模块采用Modbus+ 通讯模块。系统结构如图1所示:

图一系统结构图

间隔层的微机保护装置经过RS 一485 总线分成几个组，连接到网桥的Modbus 通讯口上，通过网桥收集数据并将这些数据通过MB+ 网络送到主监控单元PLC 。

系统的主监控单元通过可编程网桥编制不同的规约，满足与不同智能设备之间的接口需要。MODBUS 网桥NW-BM85C002 MB+ 网桥/多路转换器，每台网桥具有4个通讯口与间隔层的智能设备通讯，网桥将MODBUS 协议的数据进行协议转化，通过MB 十网络与PLC 建立网络通讯，同时在中央信号屏中还配有可编程网桥NW 一BM85C485 ，通过MB+ 网络与PLC 连接，每个可编程网桥具有四个通讯协议可编程的RS 一485 口，在本方案中对其中的两个口进行编程，使之通过IEC 一60870-7-101 与中央控制中心通讯。

系统网络通讯层向上通过可编程网桥的RS 一422 接口采用IEC60870-5-101 规约实现与控制中心通讯;向下网络通讯层通过网桥RS-422 接口MODBUS 标准规约实现与主变电站内的各开关柜或保护屏内的微机综合保护测控单元等智能装置通讯，满足变电所综合自动化系统控制、测量、保护的技术要求。通过网桥与智能设备及控制中心通讯，由网桥实现协议转换，降低PLC 的CPU 模块负荷率，tigao系统的可靠性。

配置液晶显示器，用于变电所内监控、软件维护，设备调试，站控层操作等人机接口。带有液晶显示器实现站内数据的显示和控制。液晶显示以汉字实时显示所内所有事故、预告信号、所内各微机综合保护测控单元的运行状态。事件变位的内容、时间等。当多个事故信号同时发生时，液晶显示报警装置按新旧次序，在所内时间分辨率的范围内依次显示各种信息，并能存储。操作员通过按钮对显示进行选择，必要时操作员可通过该组操作按钮对开关进行所内集中控制。

“就地一远方”控制切换装置。为便于系统运行的需要，在中央信号屏内设有“就地一远方”切换开关，实现就地控制和远方控制之间的方式切换和闭锁。在变电站控制上，方便分层控制和管理。

系统的电源采用冗余配置，系统输人两路直流电源，保证系统在一路电源失电时，系统仍可无扰动安全运行，tigao系统的可靠性。
开放式、宜扩展性设计可以与满足相应标准规约(profibus, spabus, modbus 等)的其它公司相关的(IED) 互联进行信息交换。充分考虑到变电站扩建、改造等因素，间隔层设备基于模块式标准化设计，可根据要求随意配置，变电站层设备设置灵活。

网络通讯层设计考虑到工业以太网、CAN 、422 、modbus+ 等现场总线的接口设计，能充分满足大liuliang实时数据传送的实时性和可靠性。

软件设计

PLC 软件方面，由于PLC 以循环扫描和中断两种方式来执行程序。为了完成所有RTU 功能，PLC 采用循环扫描方式，与各个间隔层保护单元进行通讯。通过Modbus 总线，读取各个保护单元的遥测、遥信信息，同时通过总线通讯对各个智能保护装置进行设点操作，实现对开关的遥控功能。本系统采用了Quantum 系列PLC 配套的con-cept 编程软件中的FBD 方式，进行了PLC 的组态，实现了变电站自动化的三遥功能。

如图2所示的遥控功能的组态。通过使用合适的功能块的组合，可以实现你所要的功能。其中的功能块既有concept 软件的FFB libarary 提供的标准功能块，也可以自己定义，编写特制的功能块。

图二　遥控功能的组态

遥信的实现有两种方式。一种是通讯方式，当变电站设备发生变位时，通过PLC 与智能保护装置的通讯，读取变位的信息到PLC 中，并将其上送给控制中心。另一种为DI 模块方式，通过连接设备的位置继电器，PLC 的DI 模块能够感知设备的变位信息。

遥测的实现也包含两种方式。一种是通讯方式，PLC 通过与智能保护装置的通讯，实时获取保护装置采集的遥测量信息，相当于由保护装置完成现场级的采集功能。另一种为AI 模块方式，由PLC 自己来完成现场的遥测量采集，并将采集到的数据存放。网桥将RAM 中的遥测量信息，作为二级数据，实时的与控制中心进行通讯。

网桥中的报文接收分析程序分析控制中心传来的报文，如果分析认为其是遥控报文，对其进行报文解析，将获取的遥控对象信息写入PLC， 由PLC 程序与智能保护装置通讯，来完成遥控功能。

系统功能及特点

变电站自动化对变电站各种设备进行实时控制和数据采集，实现对各种设备的微机控制、监视、逻辑闭锁、微机测量以及实现所间开关联
跳功能。

变电站自动化系统的特点:

(1) 完善的自检功能，除通过通信对各单元进行监控外，各单元中保护和监控模块都具有极强的自检功能，同时二者相互监视，一旦发生异常，及时报警，tigao系统运行可靠性。
(2) 开关、刀闸状态信息采用常开及常闭双位置接点，通过软件判断其合法性。
(3) 监控系统采用PLC 代替传统的RTU ，各智能模块采集的数据通过现场总线上传到通讯控制器。
(4) 取消了常规光字牌，采用计算机模拟光字牌，并按不同电压等级的分层模式来显示。
(5) 简化防误闭锁设计，重要设备之间用硬接线实现闭锁功能，综合自动化软件具备软件逻辑判别功能，但考虑到已有运行和检修经验，一般不在后台软件中进行闭锁。
(6) 对暂态变位信号，经软件处理，采用自保持方式，未经人工确认信号不会消失。

结束语

在实际运行中，网桥与控制中心的双通道设计，给运营和检修带来了很大的便利。因为是软件自动切换，克服了进口系统手动切换通道的缺点，通道的状态由软件来判断，大大tigao了发现问题的及时性。双通道同时出现故障的概率并不是很高，实际运营中有在备用通道长时间运行的况，这样就给检修人员预留了充足的时间来检查问题。

PLC 硬件由于应用工业级可靠性设计，因此实际运行中非常可靠，绝少出现死机的情况，可靠性远高于采用bbbbbbs 操作系统的通用计算机，很好的满足了供电监控的要求。从交付使用到现在PLC 还没有出现过硬件故障，凸显了PLC 对地铁的潮湿、高温环境的适应性。模块化的设计也使的系统的检修和更换更为便捷。

需要更改进的方面，就是对通信的改进。由于设计中没有采用光纤通讯模块，各设备对由绝缘检修和线缆破损窜进来的高压电，不能非常有效的隔离，会造成设备的高压击穿，造成不必要的损失，计划在今后的设计中对于高电压的隔离方面加以改进，就可以很好的避免这种问题。