无锡西门子中国代理商通讯电缆供应商

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两个NT30-DPS与各自的CPU315-2PN/DP实现64个字节的输入输出数据交换，通讯机制如下：

1． 来自右侧CPU315-2PN/DP的输出数据QW0-QW62通过Profibus-DP机制被自动传送到作为ModbusRTU从站的NT30-DPS的30001-30032输入寄存器中，然后被作为ModbusRTU主站的NT30-DPS通过FC4功能号读取到输入端寄存器Register1-32中，后通过Profibus-DP机制被自动传送到左侧CPU315-2PN/DP的IW0-IW62输入映像区中，从而实现了右侧CPU的输出数据到左侧CPU的输入数据的传送。

2． 来自左侧CPU315-2PN/DP的输出数据QW0-QW62通过Profibus-DP机制被自动传送到作为ModbusRTU主站的NT30-DPS的输出端寄存器Register1-32中，然后通过功能号16将数据写入到作为ModbusRTU从站的NT30-DPS的40001-40032保持寄存器中，后通过Profibus-DP机制被自动传送到右侧CPU315-2PN/DP的IW0-IW62输入映像区中，从而实现了左侧CPU的输出数据到右侧CPU的输入数据的传送。

如上所述，CPU315-2PN/DP与网关的数据交换是靠Profibus-DP机制自动完成的，而作为ModbusRTU主从站的两个网关之间的数据传送是通过主站的配置命令预先设定的，因此对于两端的CPU315-2PN/DP来说，整个数据交换的实现是不需要编写任何程序的。

三． NT30-DPS的参数配置

NT30-DPS的参数配置通过赫优讯软件实现，对于作为ModbusRTU主站的NT30-DPS，其配置参数如下：

1． MODBUS表

Interface and RTS RS485 RTS ON

Baudrate 19200 Bits/s

Stopbits 1

Parity none

Mode Master / address:40001-49999

Modbus address 1

2． MODULES表

in byte con 64

out byte con 64

3． COMMAND表

Slave Function Address Quantity Register .Coil Write

2 4 30001 32 1 0 Cycle

2 16 40001 32 1 0 Cycle

4． SUPERVIS表

Supervision Mode SlaveError

以上未列出的参数均采用默认参数。

对于作为ModbusRTU从站的NT30-DPS，其配置参数如下：

1． MODBUS表

Interface and RTS RS485 RTS ON

Baudrate 19200 Bits/s

Stopbits 1

Parity none

Mode Slave / address:40001-49999

Modbus address 2

2． MODULES表

in byte con 64

out byte con 64

3． COMMAND表

无命令

以上未列出的参数均采用默认参数。

注意点：

1． 无论主从站均应采用ModbusRTU标准地址格式，即address:40001-49999；

2． 主从站的MODULES地址分配空间一致，上面分配的为64个字节的输入和64个字节的输出；

3． 对于主站，其Supervision Mode参数不能选择off，否则在多从站网络通讯中如果某一从站通讯故障（如断开网络），那么主站网关将不会自动跳过有故障的从站（始终尝试与故障从站的通讯直到其恢复通讯）；

四． STEP7中的配置

要将NT30-DPS连接到CPU315-2PN/DP的Profibus-DP网络中要在西门子STEP7软件中进行网络硬件配置。，为了能够在STEP7的Hardware Catalog中找到NT30-DPS网关，安装NT30-DPS的GSD文件：

1． 将NT30-DPS网关的随机光盘插入光驱；

2． 关闭STEP7的Hardware窗口中的当前所有项目，然后选择菜单Options->Install GSD File，在弹出的对话框中选择光盘中的GSD文件（在GSD\PROFIBUS目录下），后点击Install按钮；

安装完GSD文件后即可进行Profibus的从站配置：打开STEP7项目的Hardware窗口，从右边Catalog中选择NT30-DPS网关（在PROFIBUS-DP\Additional Field Devices\Gateway下），然后拖拉到左面CPU的Profibus总线上，后设置NT30-DPS的Profibus和输入输出映像区；

一、 赫优讯netTAP网关介绍

赫优讯（Hilscher）netTAP网关支持将串口协议（RS232/RS422/RS485）转换为现场总线协议或以太网协议，通过简单的配置软件即可实现两种不同协议之间的自动转换，协议转换包括：

1、 串口协议至Profibus从站的转换

2、 串口协议至DeviceNet从站的转换

3、 串口协议至CANopen从站的转换

4、 串口协议至以太网协议的转换

其中串口协议可以是ModbusRTU协议、SIEMENS 3964R协议、标准自定义ASCII协议；以太网协议可以是ModbusTCP协议、标准TCP/IP协议或者UDP协议。

二、 NT30-DPS-RSI2网关实现将SICK条码扫描器接入Profibus-DP网络

型号NT30-DPS-RSI2是将RS232串口协议转换为Profibus从站的网关，其中NT30代表netTAP30系列，DPS代表Profibus-DP Slave，RSI2代表RS232接口（其中的I代表端口隔离）。

在本案例中SICK智能型固定式一维条码扫描器CLV430-0010用于邮政分拣系统中EMS信件条形码的扫描读取，配备连接模块CDB420-001提供RS232通讯接口；在实际的控制系统上选用了西门子集成PROFIBUS-DP主站接口的CPU315-2DP处理器，考虑到布线、编程和系统扩展方便，设计选用网关将CLV430接入PROFIBUS-DP网络；

整个系统结构图如下：

三、 STEP7软件中的硬件组态

NT30-DPS-RSI2网关在Profibus-DP网络上作为从站运行，因此需要占用CPU315-2DP的输入输出映像区以用作数据交换；其中两个字节的输入和两个字节的输出是固定的，用于控制数据的接收和发送（即控制字）；其他输入输出映像区用于存放接收消息和待发消息，实际使用时可以根据协议帧的长度来选择合适的映像区大小；

所有的串口转现场总线netTAP网关都可以配置成两种工作模式：主站模式和从站模式。主站模式为接收总线方向来的数据帧，从站模式为接收串口总线方向来的数据帧。

在我们的案例中，当CLV430探测到EMS信件的条码信息后将自动发出数据帧，对于CPU315-2DP来说只需要不断地接收CLV430的条码信息即可，因此网关需要工作在从站模式下。

网关在从站模式下的基本原理是：

1、 数据接收：

当网关接收到来自RS232侧的数据帧后它将把接收到的完整的数据帧放入输入映像区，同时将输入映像区的控制字的个字节的接收通知位取反以通知CPU新的数据已经到达，控制字的二个字节存放接收到的数据帧字节长度；当CPU处理完接收数据（譬如将输入区数据帧备份到DB数据块）后将输出映像区控制字的个字节中的接收确认位的位值等同于输入映像区控制字的个字节的接收通知位，以确认接收成功，通知网关准备下次数据的接收。对于STEP编程，在OB1中添加以下代码即可：

A 接收通知位

= 接收确认位

2、 数据发送

如果CPU315-2DP接收到数据后需要回发数据帧至串口对象，那么只需要将发送信息帧放入输出映像区，将发送数据帧的长度放入输出映像区控制字的二个字节，然后取反输出映像区控制字的个字节中的发送通知位，当网关到输出映像区控制字中的发送通知位和输入映像区控制字中的发送确认位的位值不等时将自动把信息发送到串口对象，发送完后将自动把输入映像区控制字中的发送确认位的位值等同于输出映像区控制字的发送通知位，以通知CPU发送信息完成。关于网关工作原理的具体描述可以参考光盘中的相关文件。

本案例中关于STEP7硬件的组态：

打开STEP7中的Hardware，将网关随机光盘中的GSD文件夹下的HIL_08EA.GSD和Hil_0916.gsd文件添加到硬件库中，然后选择Profibus DP\Additional Field Devices\General\NT 30-DPS条目，将其拖拉到Profibus-DP网络线，设定其Profibus-DP地址为3，组态2个字节的输入（控制字）、32个字节的输入（接收消息区）、2个字节的输出（控制字）和32个字节的输出（发送消息区）

说明：由于本案例CPU不需要发送数据帧至CLV430，因此可以将输出映像区的大小设置的小，小可以只有1个字节，具体可在网关参数配置软件中选择。

四、 网关的参数配置

netTAP网关统一采用赫优讯软件组态参数，点击随机光盘中的SYCONnet netTAP setup.exe进行安装。

注意：新的网关在使用前要通过下载固件，对于NT30-DPS-RSI2网关，光盘中存在三种固件：

1. ModbusRTU - ProfibusDP Salve；2. 3964R - ProfibusDP Salve；3. ASCII - ProfibusDP Salve

在本案例中我们选择ASCII - ProfibusDP Salve固件，固件文件为NTDPSASC.N34。

下载固件后进行参数配置，除了默认的参数外，以下参数需要改：

1、 ASCII参数页：Parity=none；bbbegram timeout=50；

注意：报文时参数是在End mode=only time control（默认模式，采用时间控制来判断接收数据帧的结束）时才有效。当然，如果串口协议具有明确的结束字符那么可以采用end identifier模式。报文时参数是网关为接收每个串口数据帧所保留的时间；举个例子，如果采用默认值1000ms，那么当网关花费30ms接收完串口数据帧后它还将等待970ms后才能接收下个串口数据帧，其间的所有串口数据帧网关将不予理会。

这个案例我们设置为50ms，由于扫描器每一帧数据长度固定为18个字节，在9600波特率下接收不会过30ms。因此偏大些设置为50ms。

2、 MODULES参数页：输入输出映像区大小2/32/2/32；

注意：STEP7中的组态要和此参数一致！

保存好参数后下载到网关即可。当网关和CPU315-2DP建立起Profibus-DP通讯后即进入协议转换运行状态。

1.前言

随着控制技术的不断发展，燃煤电站的控制系统大都已经实现了自动化控制。新建设机组全部采用的控制技术，老机组的控制系统也相继进行了改造，大部分机组已经改造完毕。燃煤电站的控制系统基本都采用了目前较流行的分散控制系统即DCS系统，保证发电生产系统的稳定运行。目前由于人类环保意识的增强及人类生存发展的需要，国内外都在积注重环境保护技术的发展及环保工程的实施，新建大型燃煤机组都设计有脱硫及脱硝系统。以前的老机组都没有脱硫（SO2、SO3）及脱硝（NO、NO2等）装置，以及未来的CO2的减排控制等，根据国家对环保的要求对现有的发电机组进行污染物的排放控制，达到国家环保要求。火电厂锅炉在增加脱硫及脱硝装置进行改造时，其控制系统要根据具体电厂及具体机组的特殊情况进行设计。现在随着控制技术的不断发展，在控制领域出现了几大主要控制系统。那末在改造设计当中采用什么样的控制系统是目前我们设计人员要认真面对的。即要保证系统的稳定，又要考虑客观实际又要节约资金。本文简单介绍了硫及脱硝改造机组现状，介绍一下几个控制系统各自的特点，根据不同的机组及现场实际情况，为控制系统设计提供一些参

2.火电厂改造机组现状

由于目前改造机组增加脱硫、脱硝系统的工艺大都趋于简单化，尤其是200MW及以下机组，主要考虑成本及系统占地面积等因素。目前在改造机组中脱硫系统的技术一般采用简易湿法脱硫技术、干法和半干法脱硫技术。脱硝技术有采用SCR、SNCR和燃烧调整方式等，其中在改造机组中主要采用降低氮氧化物的生成技术，采用低氮燃烧器及调整二次风等方法降低氮氧化物。从目前国内应用的脱硫及脱硝技术上看，其工艺系统相对比较简单，控制回路也比较少。根据目前对改造机组的设计情况来看，对控制系统的要求大致分为以下两种情况。一种情况是将脱硫、脱硝的控制系统并入到电厂相应机组的主控制系统当中，与原主系统实现集中控制。另一种情况是将脱硫、脱硝的控制系统立设计，使脱硫、脱硝的操作控制在主系统之外。在系统停运及检修时，不影响主系统的正常运行。根据以上不同种情况，控制系统可以有不同的设计原则及不同的控制实现方式。种情况设计可以选用与主系统一致的DCS系统设备，使之与其实现方便的通讯连接。如考虑价格及其它因素亦可设计采用PLC及FCS总线技术，通过其它通讯方式与主系统实现连接。在该方案设计时考虑主系统的兼容性，调研原系统的设计容余及备用空间情况。重要的是原主系统与新设计系统的通讯协议是否兼容等。二种情况控制系统的设计比种情况要灵活得多，可选的控制系统与原主控制系统没有联系，是一个立的控制系统。该立的控制系统可以根据用户的要求设计为DCS、PLC、FCS任意一种形式，也可以设计成三个系统技术的综合控制系统。选型主要根据以下几种情况而定：该系统的运行方式；控制系统的资金投入；现场与控制室的距离；系统中模拟控制回路的数量；系统中开关量的数量；现场一次仪表智能化的程度等。三个控制系统各具有优缺点，如条件许可也可以设计成综合的控制系统。它们都在许多电厂中得到了广泛的应用。

3.PLC控制系统

可编程控制器即简称PLC(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)，虽然现在仍然称PLC，但已经与原来的实际意义不相符合，并不是初简单的可编程控制器。PLC的初定义是一种数字控制电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。经过30多年的发展，PLC已十分成熟与完善，并开发了模拟量闭环控制功能。长期以来，PLC始终在各行各业自动化控制领域得到广泛的使用，为各种各样的自动化设备提供了非常的控制应用。主要原因在于它能够为自动化控制应用提供和比较完善的解决方案，适合当前工业企业对自动化的需要。目前的PLC已经不仅具有早期的逻辑运算功能，而且已经向综合控制方向发展。新型PLC也在不断完善PID闭环控制功能，其他各种功能也在不断得到改进。PLC已被广泛应用于连续过程的控制领域，而且基于连续过程控制技术的发展趋势正在进一步得到增长。通讯是PLC广泛应用的关键技术，这种技术在PLC领域已经得到扩展。同系统一样，对PLC进行分散化处理已经成为可能，容易进行管理，以便能够好地集成在一起。

PLC系统的价格也在逐渐降低。由于PLC系统小模件单元的价格只在千元左右，甚至低所以大部分用户已经不再对已损坏的模件修理而是直接换新的模件，因为修理这样的故障模件也许会花费同样甚至多的费用。现在一些小型甚至小型PLC系统已经向工业用户提供了模拟量I/O、PID控制回路、通讯接口，甚至与企业网络系统相连接的现场总线。具有14个通道的I/O和4个PID控制回路的PLC系统，其价格也只有千元左右，这种产品非常适合小系统控制应用的需要。一些PLC供应商依托强大的应用市场发展小型PLC产品，甚至大量的工业用户已经将其看作是低端应用市场上的日用品。

在PLC硬件不断发展的同时，PLC的编程软件也在向前发展。因为作为整个系统不但要充分考虑硬件产品的性能，还采取相应的措施为工业用户解决工程师可用的组态软件工具、故障诊断技术、网络通讯能力以及除基本自动化硬件以外的附加软件包的适用性能。目前不但PLC厂家在不断努力开发适合于PLC系统的编程软件，其他软件开发商也在不断推出与之相配套的组态软件，而且每种软件都适合于多种的PLC产品，为用户编程提供了大的方便。

PLC的基本特点是构成系统比较灵活。在一些小型的系统中即控制和监视点数较少时，可以采用小型PLC控制系统来实现工艺过程的监视及控制。小型系统采用一台PC机为主站，多台同型号PLC为从站，实现系统的监视及控制。现在随着PLC网络技术的发展，多台PLC组成的大型控制系统也不断被采用，功能已经越来越接近于DCS系统。系统可由多台PLC组成，通过网络将多台PLC相连接，PLC可作为底层数据采集和实现就地控制。比较大的控制系统可以用一台PLC为主站，多台同型号PLC为从站，构成PLC网络，实现比较复杂系统的综合监视及控制功能。PLC也可以作为DCS的一个子系统存在于DCS系统之中。

4.DCS控制系统

分散控制系统DCS（DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM）含义是控制危险分散集中显示。分散控制系统DCS是集4C（COMMUNICATION，COMPUTER，CONTROL，CRT）技术于一身的监控技术。他的特点是从上到下的树状拓扑大系统，其中通讯是其关键技术。DCS由四部份组成：I/O板、控制器、操作站、通讯网络。I/O板和控制器上各DCS厂家的技术水平都相差不远，如果说有些差别的话是控制器内的算法有多有少，算法的组合有些不一样，I/O板的差别在于有的有智能，有些没有，但是控制器读取所有I/O数据在一秒钟内完成一个循环；操作站差别比较大，主要差别是选用PC机还是选用小型机、采用UNIX还是采用NT操作系统、采用的还是通用的监视软件,操作系统和监视软件配合比较好时可以减少死机现象；差别大的是通讯网络，差的是轮询方式，的是例外方式，其速度要相差很多。控制器I/O部件和生产过程相联接，操作站和人相联系，通讯网络把这两部分联成系统。所以操作站是DCS的重要组成部分，工程师站给控制站和操作站组态，历史站记录生产过程的历史数据。
DCS系统的数据主要来自现场的信号和各种变量，在控制站中表现为与工位号对应的相关测量值（PV）、设定值（SV）、操作输出值（MV）及回路状态等。这些数据被采集到DCS控制站相应的存储器里，构成实时数据。其他属于与工位号有关的组态信息，如量程、工程单位、回路连接信息、顺序控制信息等，也在控制站中存储，但同时在操作站或工程师站中存储，而且有映像关系。中小型DCS控制站，以控制16-32回路为限、分散性较易为人们所接受。目前小型DCS所占有的市场，已逐步与PLC、FCS共享，今后小型DCS可能与这2种系统融合，而且“软DCS”技术将在小型DCS中得到发展。控制站是整个DCS的基础，它的性和性为重要，死机和控制失灵的现象是不允许的，而且冗余、掉电保护、抗干扰、构成防爆系统等方面都应很有效而，才能满足用户要求。多年的实践经验证明，绝大多数厂家的DCS控制站是能够胜任用户要求的。

DCS系统价格相对PLC系统较高，当然应从性能价格比、产品生命周期及用户根据实际生产装置的自控要求对DCS进行选型、工程费用、维修费用等方面综合考虑。重要的是目前PLC系统、工控机系统（IPC）的价格都是以廉价著称，所以DCS厂商在这方面面临的形势很严峻，今后５年虽然DCS可以生存，但应在降、减少维修费用、发展远程诊断和维护及完善服务体系等方面多下功夫，应对以为主的方式进行修正，即让多的**能参加到DCS应用的行列中来。

DCS的发展初衷主要是解决系统中的控制回路的控制算法。70年代中期，过程工业发展很快，但由于设备大型化、工艺流程连续性要求高、要控制的工艺参数增多，而且条件苛刻，要求显示操作集中等，使已经普及的电动单元组合仪表不能满足要求，在此情况下，业内厂商经过市场调查，确定开发的DCS产品应以模拟量反馈控制为主，辅以开关量的顺序控制和模拟量开关量混合型的批量控制。所以今天DCS的优势仍然是实现模拟量控制，模拟量控制及其算法是DCS的技术。

从目前的DCS来看，一个控制器完成几十个回路的运算和几百点的采集、再加适量的逻辑运算，经现场使用，效果是比较好的。这就产生控制器升级的问题了。有时控制器和检测元件的距离还是比较远，这就促进现场总线的发展。

5.FCS控制系统

现场总线控制技术（FIELDBUS CONTROL SYSTEM）是近几年发展起来的一种新兴控制系统。FCS系统的是总线协议，即总线标准。一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言，各类总线都是一样的，都以解决双向串行数字化通讯传输为基本依据。但由于各种原因，各类总线的总线协议存在很大的差异。为了使现场总线满足可互操作性要求，使其成为真正的开放系统，在IEC标准，现场总线通讯协议模型的用户层中，就明确规定用户层具有装置描述功能。数字化通信取代4-20mA模拟信号：传统技术，现场层设备与控制器之间的连接是一对一（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓 I/O接线方式，信号传递4-20mA（传送模拟量信息）或24VDC（传送开关量信息）信号。应用现场总线技术可用一条通信电缆将控制器与现场设备（智能化、带有通信接口）连接，使用数字化通信完成底层设备通信及控制要求。

现场总线主要技术特点之一是要求现场设备智能化；即应用现场总线技术，要求现场设备（传感器、驱动器、执行机构等设备）是带有串行通信接口的智能化（可编程或可参数化）设备。因此，现场总线技术以计算机大规模集成电路的发展为基础。特点之二是集现场设备的远程控制、参数化及故障诊断为一体；现场总线采用计算机数字化通信技术连接智能化现场设备，因此，控制器可从现场设备大量丰富信息，可实现设备状态、故障、参数信息传送，可完成设备远程控制、参数化及故障诊断工作。

基于现场总线的自动化监控系统主要优点:（1）基于现场总线的自动化监控系统增强了现场级信息集成能力。现场总线可从现场设备大量丰富信息，能够好的满足工厂自动化及CIMS系统的信息集成要求。现场总线是数字化通信网络，它不单纯取代4-20mA信号，还可实现设备状态、故障、参数信息传送。系统除完成远程控制，还可完成远程参数化工作。（2）开放式、互操作性、互换性、可集成性。不同厂家产品只要使用同一总线标准，就具有互操作性、互换性，因此设备具有很好的可集成性。系统为开放式，允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去，因此，市场上将有许多面向行业特点的监控系统。（3）系统性高、可维护性好。基于现场总线的自动化监控系统采用总线连接方式替代一对一的I/O连线，对于大规模I/O系统来说，减少了由接线点造成的不因素。同时，系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化工作，也增强了系统的可维护性。（4）节省成本：对大范围、大规模I/O的分布式系统来说，省去了大量的电缆、I/O模块及电缆敷设工程费用，降低了系统及工程成本。

数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑是基础，道理很简单，FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。如果现场装置不遵循统一的总线协议，即相关的通讯规约，不具备数字通信功能，那么所谓双向数字通信只是一句空话，也不能称之为现场总线控制系统。再一点，现场总线的一大特点就是要增加现场一级控制功能。如果现场装置不是多功能智能化的产品，那么现场总线控制系统的特点也就不存在了，所谓简化系统、方便设计、利于维护等优越性也是虚的。对于一个控制系统，无论是采用DCS或PLC还是采用现场总线，系统需要处理的信息量至少是一样多的。实际上，采用现场总线后，可以从现场得到多的信息。现场总线系统的信息量没有减少，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大减少了。这就是FCS系统的一大优点。

6.PCBCS控制系统

除上述三大控制系统以外，近来出现一种控制系统称为PCBCS，在此只简单介绍一下该系统，不与以上三个系统比较。PCBCS是将经过加固的PC机硬件与控制软件相结合，实施通常由PLC、 DCS执行的控制功能，或者说将PLC的控制功能"封装在"软件内，运行在PC的环境中。PCBCS控制系统主要由以下三部分组成：PC机；I/O组件及其连接件；操作系统软件和应用软件。PC机将以往PLC、DCS控制系统中的操作站、控制站溶为一体，同时具备实施控制、通信及操作显示等多项功能。快速发展的计算机技术使PC机可提供一个真正开放的平台，使系统所有的功能集成于PC这个统一开放的平台上，以减少安装空间、节省电缆，将复杂的通信连接简单化，还可通过互联网Internet或企业内部网Intranet 得要的生产信息，实现生产过程优化。由以上三个组成部分就可以看出PCBCS系统的开放性是的，因此它现在的和未来的发展速度都将是非常快的，决不会象以往的PLC 、DCS控制系统那样因封闭性、专一性而造成长期发展滞后，而会随计算机技术、通信技术、I/O组件制造技术、现场总线技术及软件技术的发展与时俱进，提升。

7.系统比较

（1）DCS系统是个大系统，其闭环控制功能强。PLC系统适合中型及小型
系统，其逻辑控制功能强。FCS适合各种控制系统，但有数字智能化的现场装置为前提，才能显示其智能化的优势。
（2）DCS系统一次性投资较大，PLC系统投资相对要小。FCS系统要求一次仪表智能化程度高，一次仪表投资要大些。
（3）DCS系统是封闭式系统，各公司产品基本不兼容，事后扩容难度较大。

PLC系统可以通过网络扩充同型号PLC单元，而且它可以作为DCS、FCS系统的处理现场I/O。FCS系统是开放式系统，用户可以选择不同厂商、不同的各种设备连入现场总线，达到的系统集成。
（4） DCS、PLC系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的，有D/A与A/D转换。FCS系统是全数字化，采用数字信号传递，就免去了D/A与A/D变换，高集成化，使精度可以从±0.5%提高到±0.1%。

（5） FCS系统可以将PID闭环控制功能装入变送器或执行器中，缩短了控制周期，目前可以从DCS的每秒2~5次，提高到FCS的每秒10~20次，从而改善调节性能。

（6） DCS、PLC可以控制和监视工艺全过程，对自身进行诊断、维护和组态。但是，由于其I/O信号采用传统的模拟量信号，因此，它无法在DCS工程师站上对现场仪表（含变送器、执行器等）进行远方诊断、维护和组态。FCS采用全数字化技术，数字智能现场装置发送多变量信息，而不仅仅是单变量信息，并且还具备检测信息差错的功能。FCS采用的是双向数字通信现场总线信号制。因此，它可以对现场装置（含变送器、执行机构等）进行远方诊断、维护和组态。FCS的这点优越性是DCS、PLC无法比拟的。

（7） FCS由于信息处理现场化，与DCS、PLC相比可以省去相当数量的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜，同时也节省了I/O装置及装置室的空间与占地面积。FCS可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等，同时也节省了设计、安装和维护费用。但它是以数字智能现场装置为前提的。

目前的DCS与新型的PLC，由于多年的开发研究，在各自保留自身原有的特点外，又相互，形成新的系统，现在的DCS已不是当初的DCS，同样如此，新型的PLC也不是开发初期的PLC。我们能够说是DCS取代了PLC或者说是PLC取代了DCS，显然都是不合适的。目前PLC系统由于网络技术的发展，也可以组成大型的DCS系统。而DCS为适应市场需要，也在开发小型的DCS系统。FCS是由DCS以及PLC发展而来，它保留了DCS的特点，或者说FCS吸收了DCS多年开发研究以及现场实践的经验，当然也包括教训。随着FCS技术的发展，FCS在不远的将来是有可能占据控制系统的主流。

随着各种技术的不断发展，几个系统相互融合组成的控制系统网络。在DCS中可以利用PLC作为控制的底层，完成基本的控制任务。其实多台PLC也可以组成控制网络，从其构成形式及分散危险的方面理解，可以被称其为DCS控制系统。作为FCS系统也同样共存与其它系统当中使用，远距离数据采集和连接智能化就地设备利用FCS系统会使整个控制系统锦上添花。而PCBCS控制系统也正在悄悄兴起，从性能和技术支持来看也具有很强的发展势头。

8.结语

根据控制系统的特点及电厂改造的具体情况，改造机组增加脱硫、脱硝装置时，控制系统的设计选型应该考虑如下一些情况。从目前控制系统的实用观点来看，应该PLC控制系统。该系统造价远比DCS低，并且改造中的脱硫及脱硝系统一般控制点数在500点左右，适合选用PLC系统。另外系统中模拟量控制较少，开关量逻辑控制较多，所以选用PLC为控制系统能发挥其特长。FCS系统是比较的控制系统，随着一次智能化仪表的发展和普及，FCS将是未来控制系统的主流。由于目前现场条件的限制在改造机组中选用FCS系统还不能发挥其优势。当然如果现场要求控制系统，一次仪表大多采用智能化仪表，选用FCS控制系统是为理想的。该系统可以通过网络技术使数据能够方便地上传给主系统DCS，实现集中监视。在改造系统中也可以采用DCS系统，其控制系统的稳定是经过长期明的，主要是价格昂贵，由于DCS很强大的控制功能在改造系统中没有多少用武之地，造成资源浪费。目前小型DCS系统发展很快，除PLC系统外也可以考虑选用小型DCS系统。由于PCBCS系统刚刚起步，其性还要进一步验证，可能是未来控制系统的发展趋势。具体的选型设计当中还要根据用户的实际情况，综合各种因素选择针对改造机组及用户认可的控制系统。

系统简介：
内蒙古某热电厂与一电厂能源互供系统运行的是霍尼威尔的 PLC 系统，该系统于九十年代引入，操作系统使用的是 DOS 5.0 ，只能单机运行，无法与现在使用的网络进行接口，致使这些有用的生产数据不能反馈到热电厂及市一电厂的网络中，严重地影响了生产调度。因此，该热电厂与一电厂决定对其能源互供系统进行的系统改造。重建一套能源互供数据采集系统，然后将数据传入厂内及厂外的管理网络。
本系统是在原有系统无法满足当前应用需要的情况下的一次改造和升级，选用研华产品，是由于研华产品有的平台和开放性，以及研华一直所提倡的 eAutomation 概念。该系统将传统工业监控与现代管理网络相结合，代表了当前工业自动化的发展方向。
系统要求
1. 建立包钢热电厂能源互供系统，动态显示现场的生产数据，实现与厂内管理网和市一电厂管理网的资源共享。为其他网络用户提供有效的基础数据。
2. 实现包钢热电厂能源互供系统与包钢热电厂管理网络的资源共享。
3. 通过拨号上网或普通专线的方式将现场的数据传送到一电厂的管理网络。
4. 能源互供数据采集系统的信号量（共计有 51 点）。
5. 要求采用标准化和平台化的产品，既保证系统的稳定性和性，又保证系统的可扩展性和性。
研华解决方案
1 、采用 ADAM-5017 、 ADAM-5018 对现场的实时温度、压力、流量信号进行采集。
2 、采用 ADAM-5000/TCP 作为现场控制器，对 ADAM-5017 、 ADAM-5018 模块采集的信号进行拾取，并通过 HUB 与厂级局域网连接，将所拾取的现场信号通过局域网连接到监控主机和热电厂管理网络。
3 、采用 IPC-610 作为上位监控主机，通过 HUB 联接到厂级局域网，对现场数据进行动态显示和运算处理，并绘制出实时和历史曲线；同时实现包钢热电厂能源互供系统与管理网络的资源共享。
4 、监控主机通过拨号上网的方式与市一厂网络系统相联，将现场数据传送到市一电厂的管理网络。实现厂内管理网和市一电厂管理网的资源共享；并为其他网络用户提供有效的基础数据。
5 、软件部分：数据采集端采用 C++ 语言进行开发，工作站以 bbbbbbS 98 作为操作系统，采用 Visual C++ 语言进行界面软件开发，通讯软件为开放式工业标准接口 OPC 软件。
选用研华产品
ADAM-5017 、 ADAM-5018 、 ADAM-5000/TCP 、 IPC-610
系统运行情况及用户评价
该系统既实现了一个传统的数据采集系统的数据采集、监视、处理功能；又建立一个开放的、遵循标准的网络系统。不但能够满足内部通讯的要求，还可以方便地通过广域网络与其他系统进行通讯或数据通讯。该系统是 ADVANTECH 所提倡的 eAutomation 概念的一个具体实现。
系统原理图

在环境保护和环境治理的大环境下，我国各水域对水质达标都有严格的规定，而国家环保机构为了进一步提高治理质量和管理效率，开始利用高科技方法实施污水处理工程。现场总线、可编程控制器、集散控制系统、组态软件在水处理工程中充分的发挥了自动化优势，使复杂的监控环境，发展为无人监控及网络控制模式。本文以上海白龙港污水处理厂为例介绍了组态王软件在污水处理系统中的应用，并详细介绍了PLC、工业以太网、上位机监控等技术在污水远程集散监控系统中实现的功能以及实现方法。

一 、引言

上海白龙港污水处理厂位于浦东新区合庆乡东侧长江岸边，该处已建白龙港预处理厂，新厂扩建位于预处理厂北侧长江边，总用地面积120 Km2。主要包括市区、闵行区及浦东新区，这些地区部分为合流制，部分为分流制。上海污水二期系统已建成输送管道，预处理厂以及污水排放管，其规模为172万m3/d，服务面积271.7 km2，人口355.76万，考虑近期污水系统完善尚待时日，故白龙港污水厂近期处理水量为120万m3/d。按照2001年全年污水规划，本厂远期处理水量为210万m3/d。鉴于该污水规模较大，生产控制系统采用了的自动化控制方案，实现对污水处理个流程的控制功能。该控制系统对扩展性、开放性及可持续性，都具有相当高的要求。

二、系统概述

本系统采用目前国内外污水处理厂广泛应用并良好效果的基于可编程逻辑控制器(PLC)的集散型控制系统，以及监控和数据采集(SA)系统。集散型控制系统的特点是将管理层和控制层分开。管理层主要是对全厂的生产过程进行监视、数据存储和分析; 控制层主要是通过现场PLC或计算机完成各自辖域内工艺过程和工艺设备的自动控制，同时在传统控制的基础上，提供了智能控制的可能性。SA系统通过现场检测仪表和网络设备完成对主要工艺参数的数据采集并对生产流程进行监控。通信网络采用100Mbps工业以太环网。系统除具备对生产过程的监视和控制功能外，数据处理和网络通信功能也很强大，对运行阶段的生产管理、调度以及科学分析都具有十分重要的意义。本系统考虑到远期污水厂扩大规模或进行改造，自控设备、通信网络及上位机管理系统都有可扩展的特点，为了保证正常生产，系统要具备高的稳定性和性。

三、工艺与功能要求

污水处理的主要对象是泥和水，泥主要通过沉淀排出，污水则要经过充分反应处理后达标后才能被排出。在污水经过各工序的过程中，每个工序相应的工艺控制设备都需要进行监控。该污水处理厂采用的工艺流程如图1所示，主要控制部分为加药间、沉淀池、污泥脱水、中水回用等环节等。污水流程图：

沉淀池需要通过加药环节来对原水进行处理，在反映器中与混凝剂和聚合物反映去除相应化学物质，在经过污泥循环和沉淀，进而将处理后的水排放，该控制系统是整个水处理的主要流程，工艺流程如图2所示。

根据该系统的工艺，对组态监控系统功能如下：

1、对该系统内的设备运行状态进行动态监视并按照自动运行模式控制现场设备运行。

2、具有故障报警（声光报警）功能，保存报警记录，并能进行简单设备切换处理。

3、在手动运行模式下，操作工可通过下位机启停、调节现场设备的运行方式。

4、和上位机进行通讯，上传系统数据，接受并执行上位机的操作指令。

5、具有加密功能，进行操作权限管制 。

四、系统与控制方案

1、该污水处理监控系统主体包括工艺监控工作站、电力监控工作站、管理工作站、工程师站及备份工作站、7个PLC控制站，网络采用100Mbit／s的以太网

五、该系统上位机控制系统具有以下功能：

1、对整个系统内的设备及运行结果（泥位、液位、流量）具有控制、监视、参数设定、故障报警、故障诊断功能。

2、根据污水处理工艺和逻辑的要求，严格执行设备开启、停止、故障或紧急停机等控制。

3、系统动态显示，画面将各个工艺流程直观的显示在屏幕上，可以实时监控系统设备的工作状态和参数。

4、选择合理的自动运行模式，使整个系统的运行处于稳定的状态，并能达到污水处理的工艺要求。

5、当设备或控制参数接近非正常状态时，界面有报警提示，并伴有声音报警。

6、进行报警历史记录，将故障分类整理归档，且报警不可删除，用于事故分析和追忆。

7、历史数据通过历史库进行存储，操作人员可以方便的生成重要设备和监测指标的运行报表和曲线，并具有随时进行调用、打印功能。

8、系统具有用户权限管理功能，对工程各关键操作都设有不同级别的权限，以保证系统的性。

六、总结

本系统目前已投入运行，系统运行稳定。由于监控系统对整个生产过程都进行了实时监控，操作人员只需要通过监视器就能了解生产运行情况，同时能够实时掌握工艺过程中各工艺参数的变化情况，并通过声光报警、语音报警，对所发生的事故能够及时处理，具有故障自动诊断功能，一旦数据出正常允许范围会发出自动停机命令，便于安排运行，检修计划，大大提高了工作效率，实现了节能降耗、提高水质的目标，为合理调度提供了决策依据。该系统与厂内其他控制系统均具有数据通讯接口，具有良好的扩展性，能够为生产管理提供的数据。

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