6ES7352-1AH02-0AE0千万库存

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某钢铁厂造型生产线一直以来使用美国TEXAS INSTRUMENTS 公司的MEDEL 560 PLC系统，采用模拟盘操作显示（系统框图见图1）。由于该系统为上世纪80年代的产品，已经严重老化，没有备件新。因此，生产线急需进行改造。

图1、系统框图
根据现场情况，拟设计一套控制系统对生产装置进行控制。新系统要求有数据采集和存储、流程显示及控制、连锁、报警报表, 维护等功能。而且稳定，监控画面符合操作习惯。
2 现场总线选择
在现场总线领域内,近十年来,世界上出现了多种有影响的现场总线.现已成为德国和欧洲标准的PROFIBUS现场总线,是一种开放的、不依赖于生产厂家的通信系统,是一种比较成熟的总线.
此造型生产线系统工艺复杂，I/O点较多且位置分散，其中数字I/O信号184点，模拟信号64路，这些信号分布在整个车间，控制并监测着每部机器的正常运行。基于上述原因,我们在此生产线技术改造工程中采用了PROFIBUS-DP过程现场总线技术, 实现了生产过程的通信、分布式控制、上位机的集中监控及可视化等功能.
3 PLC控制系统设计
PLC选型根据通用性、标准性、性等原则，并考虑高的性能价格比，故新建系统采用德国SIEMENS S7-400 PLC作为数据采制系统，上位机采用WINCC5.0作为组态软件。
SIEMENS 公司是上的大公司，其PLC系统成熟、性能稳定、价格适中、备件方便，是一款性能价格比比较高的PLC系统。SIEMENS S7-400 PLC系统采用工业PROFIBUS 局域网形式，结构、稳定、、可扩充性强。本设计考虑PLC和扩展单元之间PROFIBUS连接，PLC和总站之间使用ETHERNET连接。这样的设计使得PLC系统相对立，而操作站与其他网络的连接较为灵活。
3.1系统设计
控制系统网络结构图如图2所示。

图2 系统网络结构图
系统网络结构分为二层，即下层控制网和上层管理网。
下层控制网采用双芯屏敝电缆，适合PROFIBUS标准，满足现场信号的采集、处理和控制器的通讯，为PROFIBUS-DP现场通讯网。
上层管理网分为TCP/IP协议的管理以太网，通过OS站、ES站上的网卡连接，主要实现工程师和操作员站之间文件管理。
3.2软件及组态设计
操作员站OS和工程师站ES均采用微软中文版bbbbbbS 2000和Internet explorer 6.0，使得除工程师组态以外的所有信息、界面均实现汉化。
操作员站另加载了SIMATIC WINCC RT 64K Tags、 NET Profibus-S7、PDM等软件。
硬件组态也是一种图形化的组态方式，十分方便。对某一过程站而言，实际带有若干ET200远程 I/O，组态画面中，就在该过程站后的PROFIBUS-DP网络线上拖放几个IM153模块形成几个ET200远程I/O接点（本系统根据实际需要选用7个从站）。硬件组态中的所有模块，都可以从S7提供的元件库中找到相应型号、定货号的模块，将其拖放至与实际安装相对应的位置即可。
硬件组态配置完成后，下载到相应的过程控制站。这样，就使得实际硬件安装模件和硬件组态相一致，从而，I/O模块上的每一点的点号地址就得以确定。
系统欲留网络接口可以同公司局域网连接，相关信息画面通过IE浏览的方式在局域网上实现信息共享，为管理层提供必要的信息。
4 上位机及组态软件选型与设计
上位机选用DELL计算机，DELL 21"平面直角CRT并配打印机。组态软件选用 SIMATIC 公司WinCC5.0组态软件。
主站部分主要软件流程图如3所示。

图3 主站软件流程图
系统主要特性为：
⑴图形用户界面（GUI）
WinCC5.0允许用户使用易于理解和配置的工具为他们的应用程序快速开发定制的屏幕。
⑵分布式的历史数据系统
分布式的历史趋势数据系统允许用户动态地为趋势图的每支笔不同的历史文件数据源。这种特性允许操作员在同一
个趋势图中查看本地WINCC的历史数据和SQL Server的历史数据。
⑶引用地址
用户可以改对数据源的引用，以便使用同一个标记名称多个数据源。
以PC机为基础和标准的操作系统;可选不同容量规模;所有SA功能（开放的系统内核）：图形系统，报警信息系统，变量存档，用户档案库，报表系标准接口，编程接口;各种PLC系统的驱动软件。该软件开放，易于学习、使用，利于开发应用、维护管理。
5 结束语
经实践证明，采用PROFIBUS-DP和Ethernet组建的工业网络控制管理系统实现了分布式控制，可大大降低现场连接工作量和费用，提高信号的传输精度与灵活性。采用SIEMENS S7-400 PLC以及WinCC5.0实现了控制手段的新和控制效率的提高,使人机交互可视化以及生产管理与控制的一体化，给系统的安装、调试和设备维护带来方便。

1 引言
随着国民经济的发展，对电力系统、电厂的要求越来越高。对于水电厂来说，装备一套结构合理、功能完善、性高的现地控制单元，是水电厂提高生产水平，实现“无人值班”的重要环节。
2 原有设备问题分析
2.1 原有现地单元
原有现地控制单元包含一面盘柜，柜内安装了Modicon984-145型PLC，参见图1。该PLC属于凑型的PLC，基本的控制和数据采集功能都可以实现;与一体化工控机以及上位机采用了MB+网方式通信，该PLC仅具有一个RS-233口，协议固定为MODBUS，规约只能是MODBUS从站。

图1 原有盘柜布置图

2.2 原系统存在问题
（1） 整个电站的通信采用一个MB+网，当通信线路一个地方发生故障可能会影响整个电站的运行，对电厂的运行形成隐患;
（2） 对外通信扩展不方便控制工程网版权所有，许多外部设备的信息无法到PLC中去;
（3） 随着外部控制设备的新改造，所需测控点数增加，原有配置已无法满足要求;
（4） 当地显示界面即一体化工控机故障率比较高;
（5） 备品备件订货越来越困难。
为此需对现地控制单元进行新改造。
3 技改方案分析
结合水电厂现场改造的经验，提出如下三个现地控制单元改造方案以供比选。
（1） 全部新
把原有设备全部新，改用Quantum PLC。全部新，原有设备要全部报废，这样改造的成本较高，同时现场配线、安装等工作量都较大，改造周期较长。
（2） 扩展DI/DO新屏
扩展一面屏，增加开关量输入和输出点数，PLC仍采用Modicon984，和上位机通信仍需采用MB+方式。由于仅仅是对原有系统进行扩充，增加了相关的点数，整个系统的功能特点以及性等并没有过提高，这种方案改造的意义不大。
（3） 扩展PLC新屏
原有屏柜保持，新扩展一面屏柜，采用Quantum PLC，Quantum PLC与原有PLC采用MB+网进行通信;与上位机通信方式改用以太网通信，即PLC直接上以太网，在新增屏柜上安装一台通信管理机。
在充分利用原有设备的基础上，增加了一套Quantum PLC，数据处理能力得到很大的提高，Quantum PLC具有的网络连接能力，特别是应用于MODBUS　PLUS网络的站间通讯（Peer Cop）技术，其快速、准确、的性能充分满足功能要求，在新盘柜和旧盘柜之间即采用MB+网进行通迅，高速MB+网络的通讯功能也得到了充分的利用，上位机的通迅改用了以太网方式，提高了速度和性，同时改造过程中工作量也增加的不是很多，具有可行性。
4 系统设计
系统配置方案如图2所示。在该方案中，原有Modicon984 PLC配置以及盘柜布置和外部接线不作任何改;增加了一套盘柜，盘柜内安装了一套Quantum PLC，PLC配置有140CPU 11303S，增加了开入模件、开出模件、模入模件、以太网通信模件。这就配置点数不足的问题，同时解决了与上位机通信的问题。

图2 原配盘柜与扩展盘柜

4.1 数据采集和处理功能
原配置Modicon984 PLC和新增Quantum PLC都具数据采集功能，都配有相应的数据采集模件，两套PLC共同完成现地控制单元的数据采集功能;Modicon984 PLC采集到的所有数据通过MB+网络，采用Peer Cop方式送到Quantum PLC中去，Quantum PLC对所有的数据进行处理，即数据处理功能全部由Quantum PLC完成，这就充分利用了Quantum PLC高速的数据处理功能。
4.2 控制和调节功能
Modicon984 PLC和新增Quantum PLC都配有开关量输出模件，即都具有控制和调节功能;Modicon984 PLC中的开出点，既可以由Modicon984 CPU控制也可以由Quantum PLC控制，两者是‘或’的关系;Quantum PLC通过MB+网络，采用Peer Cop方式把开出点信息送到Modicon984 PLC中去，同时Modicon984 PLC也编有程序，可以实现对开出点的控制，这主要是用来实现对辅机或自启动流程的控制。
4.3 人机界面
在新增盘柜，装有触摸屏，触摸屏与Quantum PLC通迅，这样可以实现所有数据的实时动态显示，同时可以下发相关的控制令给Quantum PLC，Quantum PLC接受到控制命令后进行解释执行。
4.4 对外通信
在新增盘柜，安装有以太网通信模件和通信管理机，以太网通信模件用来和上位机系统通信。通信管理机主要是把现场辅助设备的运行信息进行，同时把到的数据信息送到Quantum CPU里，其自身具有八个RS-232串口，这样整个现地控制单元的外部通信功能大大增强。
4.5 系统结构主要特点
（1） 原有Modicon984 PLC相当于一个智能I/O，自身可以运行PLC程序，这样一些流程就保持不变，而这些控制功能又不受所扩展盘的影响;而对Quantum PLC来说，可以把Modicon984 PLC当一个扩展I/O来处理，它可以处理Modicon984 PLC所有的开关量、模拟量等;
（2） Modicon984 PLC和新增Quantum PLC采用Peer Cop方式，通过高速MB+网络进行通信，实践证明，通信、准确、。
5 软件的功能和实现
5.1 Modicon984 PLC程序功能设计
（1） 编写简单的程序，以实现Quantum PLC和Modicon984 PLC可以同时控制Modicon984 PLC的开出点.
（2） 把开关量、模拟量进行处理，送到的寄存器，以便通过Peer Cop方式一齐传输到Quantum PLC;
（3） 简单的辅机流程和自启动流程
由于原配置Modicon984CPU不支持Concept编程，所以仍需用MODSOFT组态软件来编写。
5.2 Quantum PLC程序功能设计
（1） 发电机组的开停机流程、功率自动调节流程等;
（2） 对所有采集到数据进行处理分析;
（3） 接受上位机和触摸屏所发的控制命令并解释执行。
编程软件采用了组态软件Concept2.6，该软件支持梯形图（LD）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）等多PLC编程语言，能保系统的各类控制功能的需求。
6 结束语
本现地控制单元改造方案，在结构、技术路线、实现方法上都有所，该系统的结构设计合理，技术路线和实现方法可行;改造实施简单，大大减少了安装、配线的工作量控制工程网版权所有，改造工程实施完成几个月来，运行非常稳定，达到了预期的目标，该方案的成功应用为国内老电厂LCU的技术改造提供了典型范例，对提高发电厂的自动化的水平有重要的现实意义。

电梯控制系统主要由调速部分和逻辑控制部分构成。调速部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要作用，目前，大多选用的变频器，利用旋转编码器测量曳引电机转速，构成闭环矢量控制系统。通过对变频器参数的合理设置，不仅使电梯在运行速和缺相等方面具备了保护功能，而且使电梯的起动、低速运行和停止加平稳舒适。变频器自身的起动、停止和电机给定速度选择则都有逻辑控制部分完成，因此，逻辑控制部分是电梯运行的关键。

V80系列 PLC 以其性高、运算速度快、产品和电梯客制化服务等优点，已在多家电梯厂家中的电梯生产及改造中获得了应用。本文以一台 4 层 4
站的别墅电梯控制系统为例，阐述了 V80 系列 PLC 在电梯控制系统的设计思想和实现方案。

二、电梯控制系统构成

电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及 PLC 单元构成，用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，加减速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，保护等指令信号进行管理和控制功能。

变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成，变频器采用日本安川公司矢量控制电梯变频器616G5，其具有良好的低速运行特性，适合在电梯控制系统中应用。

三相电源 R、S、T 经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电，输出端 U、V、W 接电动机的快速绕组，外接制动单元减少了制动时间，加快制动过程。旋转编码器用来电梯的运行速度和运行方向，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。变频器输入信号为：上、下行方向指令，零速、爬行、低速、高速、检修速度等各种速度编码指令，复位和使能信号。变频器输出信号为：（1）变频器准备就绪信号，在变频器运转正常时，通知控制系统变频器可以正常运行；（2）运行中信号，通知 PLC 变频器正在正常输出；（3）零速信号，当电梯运行速度为零时，此信号输出有效并通知 PLC 完成抱闸、停车等动作；（4）故障信号，变频器出现故障时，此信号输出有效并通知 PLC 作出响应，给变频器断电。

输入输出单元为 PLC 的 I/O接口部分，主要由厅外呼叫、轿箱内选层、楼层及方向指示、开关门、井道内的上下平层、上下强迫换速开关、门锁、保护继电器、检修、消防、泊梯、称重等单元构成。输入单元为：
（1）厅外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和，而且兼有无司机状态的“本层厅外开门”功能，全集选方式的呼梯信号为 2N-2 个（N
为层站数），下集选方式的呼梯信号为 N 个；
（2）轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、和指示，呼梯信号数为电梯停站层数
（3）开关门按钮，输入 PLC 控制轿门的开闭（厅门也同时动作）；
（4）上下平层装置，用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层，通常设置在轿，电梯轿箱上行接近预选层站时，上平层感应器限进入遮磁板，电梯仍继续慢速运行，当下平层感应器再进入遮磁板时，上行接触器线圈失电，制动器抱闸停车；
（5）上下限强迫换速开关，用于保护电梯的高速运行，避免电梯出现冲或蹲底事故，当电梯到达上下端站时，装在轿厢边的上下限强迫换速开关打板，信号输入PLC，PLC 发出换速信号强迫电梯减速运行到平层位置；
（6）门锁装置（或轿门和厅门联锁保护装置），轿门闭合和各厅门闭合上锁是电梯正常起动运行的前提；
（7）回路，通常包括轿内急停开关、轿内急停开关、钳开关、限速器断绳开关、限速器速开关、底坑急停开关、相序保护继电器、上下限限开关等；
（8）检修、消防和泊梯，检修、消防和泊梯为电梯的三种运行方式，检修运行为电梯检修时的慢速运行方式，消防运行有消防返回基站和消防员两种运行状态，泊梯状态，内选和外呼信号，自动返回泊梯层、关门并断电；
（9）称重单元，用来检测轿厢负荷，判断电梯处于欠载、满载或载状态，然后输出数字信号给 PLC，根据负载情况进行起动力矩补偿，使电梯运行平稳。

输出单元为：（1）楼层及方向指示单元，包括电梯上下行方向指示灯、层楼指示灯以及报站钟等，目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显示方式和点阵显示方式，本系统为七段码显示方式；（2）开关门单元，用于控制电梯的厅门和轿门的打开和关闭，在自动定向完成或电梯平稳停靠后，PLC 给出相关指令，由变频门机完成开关门动作。

电梯控制系统原理图PLC 单元为电梯控制系统的部分，由 PLC 提供变频器的运行方向和速度指令，使变频器根据电梯需要的速度曲线调节运行方向和速度。通过 PLC 的合理编程，实现自动平层、自动开关门、自动掌握停站时间、内外呼信号的登记与、顺向截梯及自动换向等集选控制功能。选用德维森科技（深圳）有限公司的 V80 系列，PLC 的输入输出点数可根据需要配置，并可根据用户的要求增加并联功能。以编制一台 4 层 4站的电梯为例，先根据控制要求计算所需要的 I/O 接口点数，其中输入点数为 32，输出点数为 24。选用 V80 系列 PLC 的一个 CPU 单元 M40DR 和一个扩展单元 E16DR 来完成电梯控制系统的逻辑控制。

电梯完成一个呼叫响应的步骤如下：
（1）电梯在检测到门厅或轿箱的召唤信号后将此楼层信号与轿箱所在楼层信号比较，通过选向模块进行运行选向。
（2）电梯开始起动，通过变频器驱动电机拖动轿箱运动。轿箱运动速度由低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至目标层。
（3）当电梯到目标层减速点后，电梯进入减速状态，由高速变为低速，并以低速运行至平层点停止。
（4）平层后，经过一定延时开门，直至碰到开门到位行程开关；再经过一定延时后关门，直到触板开关动作。

电梯控制系统主要由调速部分和逻辑控制部分构成。调速部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要作用，目前，大多选用的变频器，利用旋转编码器测量曳引电机转速，构成闭环矢量控制系统。通过对变频器参数的合理设置，不仅使电梯在运行速和缺相等方面具备了保护功能，而且使电梯的起动、低速运行和停止加平稳舒适。变频器自身的起动、停止和电机给定速度选择则都有逻辑控制部分完成，因此，逻辑控制部分是电梯运行的关键。X5系列 PLC 以其性高、运算速度快、产品和电梯客制化服务等优点，已在多家电梯厂家中的电梯生产及改造中获得了应用。本文以一台 4 层 4 站的别墅电梯控制系统为例，阐述了 X5 系列 PLC 在电梯控制系统的设计思想和实现方案。

二、电梯控制系统构成

电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及PLC单元构成，由如图1所示，用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，加减速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，保护等指令信号进行管理和控制功能。

变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成，变频器采用日本安川公司矢量控制电梯变频器616G5，其具有良好的低速运行特性，适合在电梯控制系统中应用。三相电源R、S、T经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电，输出端U、V、W接电动机的快速绕组，外接制动单元减少了制动时间，加快制动过程。旋转编码器用来电梯的运行速度和运行方向，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。变频器输入信号为：上、下行方向指令，零速、爬行、低速、高速、检修速度等各种速度编码指令，复位和使能信号。变频器输出信号为：（1）变频器准备就绪信号，在变频器运转正常时，通知控制系统变频器可以正常运行；（2）运行中信号，通知PLC变频器正在正常输出；（3）零速信号，当电梯运行速度为零时，此信号输出有效并通知PLC完成抱闸、停车等动作；（4）故障信号，变频器出现故障时，此信号输出有效并通知PLC作出响应，给变频器断电。

输入输出单元为PLC的I/O接口部分，主要由厅外呼叫、轿箱内选层、楼层及方向指示、开关门、井道内的上下平层、上下强迫换速开关、门锁、保护继电器、检修、消防、泊梯、称重等单元构成。输入单元为：（1）厅外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和，而且兼有无司机状态的“本层厅外开门”功能，全集选方式的呼梯信号为2N-2个（N为层站数），下集选方式的呼梯信号为N个；（2）轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、和指示，呼梯信号数为电梯停站层数N；（3）开关门按钮，输入PLC控制轿门的开闭（厅门也同时动作）；（4）上下平层装置，用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层，通常设置在轿，电梯轿箱上行接近预选层站时，上平层感应器限进入遮磁板，电梯仍继续慢速运行，当下平层感应器再进入遮磁板时，上行接触器线圈失电，制动器抱闸停车；（5）上下限强迫换速开关，用于保护电梯的高速运行，避免电梯出现冲或蹲底事故，当电梯到达上下端站时，装在轿厢边的上下限强迫换速开关打板，信号输入PLC，PLC发出换速信号强迫电梯减速运行到平层位置；（6）门锁装置（或轿门和厅门联锁保护装置），轿门闭合和各厅门闭合上锁是电梯正常起动运行的前提；（7）回路，通常包括轿内急停开关、轿内急停开关、钳开关、限速器断绳开关、限速器速开关、底坑急停开关、相序保护继电器、上下限限开关等；（8）检修、消防和泊梯，检修、消防和泊梯为电梯的三种运行方式，检修运行为电梯检修时的慢速运行方式，消防运行有消防返回基站和消防员两种运行状态，泊梯状态，内选和外呼信号，自动返回泊梯层、关门并断电；（9）称重单元，用来检测轿厢负荷，判断电梯处于欠载、满载或载状态，然后输出数字信号给PLC，根据负载情况进行起动力矩补偿，使电梯运行平稳。输出单元为：（1）楼层及方向指示单元，包括电梯上下行方向指示灯、层楼指示灯以及报站钟等，目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显示方式和点阵显示方式，本系统为七段码显示方式；（2）开关门单元，用于控制电梯的厅门和轿门的打开和关闭，在自动定向完成或电梯平稳停靠后，PLC给出相关指令，由变频门机完成开关门动作。

三、PLC的I/O接口配置

PLC选用亿维自动化技术有限公司的X5系列，PLC的输入输出点数可根据需要配置，并可根据用户的要求增加并联功能。以编制一台4层4站的电梯为例，先根据控制要求计算所需要的I/O接口点数，其中输入点数为32，输出点数为24。选用X5系列PLC的一个CPU单元X5-1414RD和一个扩展单元E5-0016D来完成电梯控制系统的逻辑控制。

1、输入接口：

2、输出接口 ：

四、工作过程

电梯完成一个呼叫响应的步骤如下：

（1）电梯在检测到门厅或轿箱的召唤信号后将此楼层信号与轿箱所在楼层信号比较，通过选向模块进行运行选向。

（2）电梯开始起动，通过变频器驱动电机拖动轿箱运动。轿箱运动速度由低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至目标层。

（3）当电梯到目标层减速点后，电梯进入减速状态，由高速变为低速，并以低速运行至平层点停止。

（4）平层后，经过一定延时开门，直至碰到开门到位行程开关；再经过一定延时后关门，直到触板开关动作。

五、控制系统软件设计

1．软件流程2．模块化编程

电梯控制系统是集选式控制方式，适合采用模块化编程方法，下面介绍几个模块的梯形图程序：

（1）电梯自检模块：回路中各开关接触良好，回路信号（10001）输入，继电器（01169）闭合。当电梯开关门完成（01037），关门到位（01155）输出为ON，且处于非强制状态时，如果变频器无故障输入（10013），则电梯允许（01038）正常运行。

（2）电梯开关门模块： 继电器（01069）线圈接通时，有开门信号（10011）或有触板动作脉冲输入，在进入平层区1秒（02015）后，驱动门机开门，开门继电器接通；在开门到位信号（10012）或开门到位5秒后，关门继电器输出。

（3）平层和强迫减速模块：当电梯到上、下平层感应器（10009和10010）的输入信号时，表明电梯已经进入平层区。当电梯上行轿厢碰到上强迫换速开关（10006）时，上强迫换速开关动作，电梯由快速被强迫换速为慢速，并判断电梯的实际运行楼层（40400）是否运行到层（＃00008）；当电梯下行轿厢碰到下强迫换速开关（10007）时，下强迫换速开关动作，电梯由快速被强迫换速为慢速，并判断电梯是否运行到底层（＃00001）。

（4）楼层召唤灯指示模块：当有楼层召唤登记（如01001）或已有该楼层召唤灯输出（如00009）时，如果实际运行楼层（40400）不等于召唤楼层，则该楼层召唤灯输出显示亮；如果实际运行楼层（40400）不等于召唤楼层，则该楼层召唤灯输出熄灭。

六、结束语

本文以亿维自动化技术有限公司生产的X5系列PLC为例，阐述了PLC在电梯控制系统中的应用，分别描述了电梯控制系统的构成及工作原理，并给出了PLC的I/O接口配置及其软件设计流程和梯形图的编写。

通过X5系列PLC在某型号电梯控制系统的现场应用，在广大电梯使用客户中获得了良好的评价，并得到了多家生产厂家对该系列PLC质量和性能的认可，该电梯控制系统只需要稍加改进即可应用于要求的电梯中。这一切都表明该系列PLC不仅可以满足电梯对高性的实际需求，而且在控制水平和性能可以替代进口的同类产品，并将突破电梯领域应用到为广泛的行业，未来前景将为广阔

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，客流量十分大，地铁的性，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、网络能等对整个系统的平稳运行至关重要。本文根据广州地铁二号线的实际工程，介绍GE Fanuc 的PLC 90-30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、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、有效的监控和管理，确保车站设备处于、节能、运行状态，创造一个舒适的地下环境，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，保证乘客的和设备的正常运行。

广州地铁二号线设备监控系统（EMCS）对全线各车站及区间内的通风系统、空调系统、冷水系统、给排水系统、照明系统、自动扶梯等设备的运行进行自动化管理。在正常状态下保证各地铁车站及区间内机电设备运营、各项公共设备、节能；保地铁环境达到国家有关规定和标准，并在灾害发生时能够及时地进入防灾运行方式，保证人员的生命和减少财产损失。

EMCS系统空驶范围包括全线各车站和全部地下区间隧道（各车站管辖至相邻区间的一半）。由控制（OCC）监控系统、全线综合通信网络、车站监控系统（含车站监控工作站、车站系统控制网络、控制器、以及监测、调控等设备）组成。全线EMCS系统组成三级操作：控制、车站控制室、控制器，二级管理：控制与车站控制室。整个监控系统按照功能分散、信息集中的原则，以相对立的区域为监控对象，以车站为基本单位，，以分层分布式方式构成，实现就地级、车站级两级控制，就地级、车站级、级三级管理。

EMCS系统监视车站与隧道的环境状态、检测环境参数，通过控制通风与空调（预留）等机电设备，调控环境的舒适度，并尽可能实现被控对象的节能优化运行。在列车阻塞、火灾等灾害情况下，调控相关设备，创造保证旅客及工作人员撤离的环境条件，将灾害损失减至。

2、系统结构

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（OCC）子环网、20个车站的站内子环网。

2.1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（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。

2.2 OCC光纤子环网

控制（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：

1、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。

2、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。

3、一台大背投计算机，负责大背投屏幕的画面显示和切换。

4、一台维修工作站，安装开发版人机界面HMI软件，同时安装PLC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。

5、一套与轨道电路信号、同步时钟信号接口进行通讯的PLC 90-30 完成行车位置信号、时钟信号的采集及全线网络PLC 90-30和计算机对时同步。

2.3车站内光纤子环网

车站级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设备的逻辑制。

车站B端冗余PLC及I/O机架，负责B端ECS设备的逻辑制。

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。车站两端配置立的控制器，其处理模块为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个设备监控点的控制。 PLC 90-30主机配置10M以太网口，各PLC 90-3之间、PLC 90-30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（OCC）进行数据和指令的传输

PLC 90-30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的发挥：在传输速率为153.6K，通讯长度普遍过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。

PLC 90-30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：

1、时钟接口

2、轨道信号接口

3、冷水机组接口：Modbus软件协议进行通讯。

4、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。

5、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。

控制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 90-30和计算机进行远程监控和调试，大大减少了维修工作量。

1、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

2、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

3、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、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

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

5、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

6、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

7、口令与权限：可以对控制和各车站操作人员、维护人员进行口令和操作权限管理

3、应用总结

由于曾参与过广州地铁二号线项目，对广州地铁二号线项目EMCS系统也十分熟悉，广州地铁二号线EMCS系统项目为由于采用了GE FUNC的 PLC 90-30等产品，使得广州一号线中的很多（如火灾不能及时反映）难题得到很好的解决，通过使用GE的PLC 90-30等产品，按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3秒，实现了市消防局消防验收一次通过的佳绩。目前，该系统已经在现场正常、稳定的运行了三年多了，到目前为止，基本没有出现过问题。