烟台西门子中国一级代理商触摸屏供应商

烟台西门子中国一级代理商触摸屏供应商

 0 前言

      由12孔拦河水闸和2座船闸组成，水闸为启闭式闸门，船闸为两扇人字门，该市重要的水利工程，对韩江流域防洪、防潮、抗涝、抗旱等方面起要的作用，特别是水闸自动化控制地实现，在粤东地区实现水利现代化迈出了坚实的步伐。 

     1工程技术要求

      该工程是在高起点、高标准的要求下设计，它造型典雅、气势雄伟。水闸均采用平板式钢板闸门，启闭机为卷扬机式，为实现闸门的自动化控制提供了有利条件。

      桥闸闸门自动化有以下技术指标：

      1)实现12孔闸门的远程控制。

      2)闸门开度控制精度为＋１厘米。

      3)实现12孔闸门的自动开启、关闭，保持上游水位波动范围为+5厘米。

      4)系统故障自诊。

      2.系统构成

      本系统采用总线分布式控制模式，实现12孔闸门的远程集中控制。系统层为计算机监控系统，它包括监控计算机、管理计算机、服务器、集线器，通过Ethernet  网，实现各计算机之间的通讯。控制层内由一台PLC可编程序控制器来完成，它负责12孔闸门的闸位、上下游水位、降雨量等数据的实时采集，通过DH485通讯方式，将采集给监控计算机，输出模块调解闸门的上下动作。层为现场设备，保留现场设备原有的手动操作启闭机功能，同时增设远程接口控制电气回路，接受PLC可编程序控制器的动作。

      3.PLC控制模式

      3.1 现场手动方式

      现场手动方式为控制模式的，任何情况下，当现场控箱上选择现场手动操作时，远程对此闸门的操作无效，此闸门只响应现场箱上操作按钮的动作，该操作方式是原启闭机自带的功能。

      3.2 远程点动方式

      现场控制模式选择远程控制方式，在监控计算机选择点动操作，用鼠标单击闸门上、或下操作。

      3.3 远程手动方式

      现场控制模式选择远程控制方式，在监控计算机选择手动操作，用鼠标单击闸门上、下、停操作。

      3.4 远程方式

      现场控制模式选择远程控制方式，在监控计算机上选择定位操作，通过键盘输入闸门开度，鼠标单击定位操作，闸门自动运行至开度停止。

      3.5 闸门全自动方式

      现场控制模式选择远程控制方式，在监控计算机上选择自动方式，设定控制上游水位，鼠标单击自动运行后，12孔闸门进入全自动运行状态。

      4.针对该项目设计的PLC系统

      4.1设计要求

      本系统控制主对象为闸门，实现闸门的上下停等工作状态。由于远程控制，操作人员不在启闭机现场，所以确保系统运行，

      系统要知道启闭机以下各参数：

        4.2 PLC可编程序控制器选型

      12孔闸门实现远程控制所需：

      数字输入量DI：3X12=36

      数字输出量DO：3X12=36

      模拟输入量AI：5X12=60

      此系统采用美国AB公司的SLC-500系列可编程序控制器，此PLC可编程序控制器为模块式可编程序控制器，可以根据DI、DO、AI点数，来配置模块使用数。

      4.3PLC程序设计

      采用Rslogix 500 编程软件，用梯形图方式，对闸门控制进行编程，从程序的内容三种形式的程序设计。

      1）开环程序设计

      对闸门的点动操作、手动操作、定位操作都采用开环程序设计方式。点动操作、手动操作为非定量操作，定位操作为给定量操作。由于闸门上、下运行时，闸门的惯性及闸门刹车性能不一样，所以编程时，要考虑定位控制的补偿问题，程序流程。

      2）闭环程序设计

      为控制上游水位在控制水位，波动范围在+5厘米内，由上游实时水位、控制给定水位、12孔闸门启闭机构成一个环闭控制系统。编程选用SLC-500

      CPU处理器中PID功能，输出控制12孔闸门启闭机的工作。由于水闸操作规程中只允许同时开启两孔闸门，且每次开度小于30厘米，先开中间后两边，先关两边后中间的要求，所以程序设计中注意顺序操作编程处理。

      3）故障自诊设计

      由于本系统为远程集中控制，闸门操作人员不在现场，闸门故障发生，要即时停止启闭机的运行，否则将发生严重事故。

      根据对卷扬式启闭机现场测试，总结出以下几方面的故障类型：

      ①闸门卡死故障

      当闸门下降时，水闸下有树木住平板钢板闸门，闸门不能继续下降。

      ②闸门时运行故障

      远程操作时，每次闸门操作不能连续运行过一个时间，即表明闸门运行失控。

      ③闸门距运行故障

      每次闸门开度不能过30厘米，开开度过大，违犯闸门操作规程。

      ④闸门运行限故障

      闸门一般有闸门道槽，不能过此高度，否则闸门出槽，此为限故障。

      ⑤闸门过载故障

      通过对电机电流的监测，当出现较大电流时，说明电机过载。

      ⑥闸门钢丝绳过松故障

      由于此启闭机为卷扬机式，当闸门下落时，会出现一边紧一边松，此时闸门要立即立停止。

      5 总结

      在水闸计算机监控系统中应用PLC控制技术，对传统的启闭机进行改造，实现水闸自动化控制，特别故障自诊程序的设计，大大提高了系统的性和性，系统真正实现全自动的运行，当系统发生故障时，立即停止闸门的运行，同时报警信息在监控计算机中显示，提醒值班人员采取措施。

如果Emerson这样财力雄厚的公司都放弃了PLC业务，那多靠滚动式发展的PLC企业该怎么办？

不可否认，作为一家公司，EMERSON的董事们当然是看财务报表说话。面对一个投资收益率很低的业务，作为财务投资人没有理由不放弃。

但PLC领域一个一直困扰国人的现象是：技术上并不是高不可攀，可就是无法将其做成一个成功的产品，成为一个支撑企业规模成长的商务模式。

从2000年展会上踩在自己研发的PLC上叫卖的张前苏，到后来的信捷、凯迪恩、全志，再到满腔热情的和利时的王常利，却都鲜有大作为。今天我们看到的仍是SIEMENS\MITSUBISHI\ROCKWELL\OMRON\SCHNEIDER等供应商对市场的控制，前5家供应商的市场份额过70%，真正大陆本土厂商的市场份额仅约1%左右。这还是已经产品化的PLC后进者，尚有类似南瑞这样已经研发成功尚未产品化的几家SI。

PLC，到底难在哪？

技术？大型PLC有其较高的技术门槛，但小型PLC对国内企业而言技术已不是障碍。材料成本？大的供应商可以整船从TI订购芯片，固然批量带来单位成本降低，但相对PLC的整体成本而言，并不是可以影响利润的要素。制造成本？中国企业的加工制造能力是无出其右的啊。

原因不在产品本身，一位业内人士道出症结所在：一为规模，二为。

研发PLC（尤其小型PLC）并不难，产品化也不难，难在无法形成规模效应。由此产生的营销、服务成本是国内企业无法承受的，其时间成本也不是国内企业所能坚持的。

现今PLC市场的性是历经30-40年积累的，这些在用户心中已经近乎为PLC的代名词，而要建立这样的认知度，却非一日之功。

于是国产PLC就在规模、、成本的制约中终成无解。

现今的PLC市场新入者，没有任何一家可以达到EMERSON的投入水平，但幸好企业创始人于此，热衷于此，并未执着于规模多大，也未过多从财务健康度上考虑问题，所以市场上还在不断涌现新。

另一类企业则把PLC作为技术予以使用，而放弃了立产品的商务模式。在自身集成的系统中，这种PLC成为企业保护自身行业KNOWHOW、提供整体解决方案的利器。

单纯依托民间资本，这一刚过50亿、竞争激烈的市场尚不能保投资的收益率和性，PLC市场若能出现一个全新的性，除非国家出于竞争力的考虑，以国家投资支持它的发展。

  1 引言

由于plc结构紧凑、性高、灵活性强，因而广泛应用于各种自动化系统。现在普遍采用触摸屏加plc的方法来监控设备，但触摸屏视角窄、不适应恶劣环境，且plc的数据存储能力相当有限、不易实现大规模网络互联。有鉴于此，我们采用的可视化软件visual basic，由计算机加plc组建监控系统。该系统既克服了由触摸屏加plc组建的监控系统的不足，又可完成对设备的实时监控。

    2 串行通讯协议

计算机与plc通讯时，一般由计算机发命令给plc，启动通信，plc收到命令后自动发回应答。下面给出了命令帧、应答帧以及帧检查的结构。

fcs（frame checksum）表示报头开始到报文结束间所有数据执行逻辑加操作所得的结果。

它由两位ascii码字符组成，每次plc接收到计算机发送过来的一帧数据，即计算其校验和，结果记为fcs2，将fcs2与帧中所包含的fcs1比较，可检查该帧是否有数据错误。如果有数据错误，plc立即发送错误信息给计算机，利用这一机制，有效防止了错误。

3 串行通信口初始化

3.1 计算机串行通信口初始化

vb的mscomm控件通过串行端口传送和接收数据。因此，可通过对visual basic的mscomm控件的相关属性的设置来对串口进行初始化。

mscomm控件的主要属性如表1

计算机串口初始化程序段如下：

with mscomm1

.portopen = false

.commport = 1 file://设置通信端口号为1

.settings=“9600，n，8，1” file://波特率为9600，不作

file://字符校验，8位数据位，1位停止位

.portopen=true file://打开通信端口

.bbbbbmode=combbbbbmodebinary file://以字节方式接收数据

endwith

3.2 plc串行通信口初始化

西门子s7-200可以采用用户定义通信协议（自由口）模式实现计算机与plc、plc与plc的通信。自由口通信是通过用户程序控制s7-200 cpu串行通信口的操作模式。利用自由口模式可实现用户定义通信协议连接多种智能设备。s7-200 cpu自由口的控制字节描述如表2。

plc串口初始化程序如下：

ld sm0.1 file://扫描闭合

movb 16#09，smb30 file://初始化自由口，9600波特率，

file://8位数据，无校验

movb 16#e0，smb87 file://初始化接收控制信息，检测信

file://息结束符、空闲线信息条件

movb 16#24，smb88 file://信息字符开始

movb 16#2a，smb89 file://信息字符结束

movb +5，smw90 file://设置空闲线时时间

movb 200，smb94 file://设置大允许接收字符数

atch int_0，23 file://设置接收完成中断

atch int_1，9 file://设置发送完成中断

eni file://设置用户中断允许

4 实时处理

因为各种原因，使得系统参数发生了变化，因此，监控系统具备实时性要求，也就是说，只要设备状态一改变，监控系统就将信息并传送到计算机，以便监控人员及时了解现场，对现场情况作出判断、进行相应的操作。实时性包括计算机与plc实时通信以及plc实时监控所联设备状态两方面内容。

4.1 计算机实时数据处理

该部分由vb的timer控件完成。通过引发timer事件（timer事件是vb模拟实时计时器的事件），timer控件可以定时执行规定的操作，使得plc所连接的设备状态信息及时传送到计算机。

timer控件主要属性如表3，该部分的程序框图如图1所示。

4.2 plc实时数据处理

由于s7-200系列plc在自由口模式下，通信协议由梯形图程序控制。s7-200cpu连续扫描用户程序、执行用户任务。plc在程序执行过程中，基于稳定、快速、灵活等方面考虑，cpu每个扫描周期都通过输入输出映像寄存器来执行实际输入输出操作，即读实际输入点值到映像寄存器、写映像寄存器值到实际输出点。由于在中断中不能顺利进行数据读写操作，因此，可通过编程，利用plc循环扫描执行程序的特点，使得在程序扫描期间实现数据存储区与输入输出映像寄存器区交换数据，也就是说，计算机只要通过与数据存储区实时完成通信就可达到实时监控实际输入输出点的效果。

该部分的程序段如下：

主程序部分：

ld sm0.1 file://扫描闭合

call subr_0 file://调用子程序0

movb 1，vb0 file://vb0.0置1

ld vb0.0 file://设置数据存储区与映像区交换数据条件

call subr_1 file://调用子程序1

┇

end file://主程序结束

子程序1部分程序如下：

ld sm0.0 file://始终闭合

movd vd101，id0 file://数据存储区写数据到数字量输入

file://映像区

movd id0，vd101 file://读数字量输入映像区数据到数据

file://存储区

movd vd201，qd0 file://数据存储区写数据到数字量输

file://出映像区

movd qd0，vd201 file://读数字量输出映像区数据到数

file://据存储区

movw aiw0，vw301 file://读模拟量输入映像区到数据存

file://储区

movw vw401，aqw0 file://数据存储区写数据到模拟量输

file://出映像区

┇

cret file://子程序返回

发送、接收部分：

rcv vb500，0 file://从端口0接收数据存于vb500单元

file://起始的连续单元

xmt vb55，0 file://将vb55单元后的数据从端口0

file://连续发出

5 结束语

从以上叙述，可以看到，由计算机与plc组建实时监控系统关键在于解决计算机与plc实时通信、plc对设备状态实时监控问题。计算机与plc组建的实时监控系统开发、实时性好、操作简便、通用性强，利用计算机易组网功能，既可以做到工厂内部网络互联、信息共享，又可通过调制解调器连接因特网，使异地信息共享、远程监控变为现实。实际工程中，该系统在恶劣的工业环境下工作稳定、，具有一定的应用推广。 

我国工业发展及自动化应用水平与工业发达国家相比滞后几十年，按目前的经济增长形势可以看出，我国近年来将迎来PLC市场高速增长的时期。基于稳定增长的现状，今后若干年内中国PLC市场将保持持续高速增长。

如今在我国工业发展的内外部环境发生深刻变化之时，自动化已成为趋势。而目前我国的工业企业自动化程度偏低，如机械80%的设备仍采用传统的继电器和接触器控制。随着竞争的日益加剧，越来越多的企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制，以提高经济效益和竞争实力，而PLC产品正是机械工业领域控制系统的，有着的应用潜力。

我国工业制造业正在进行自动化生产转型，对各类自动化生产设备的需求不断上涨。2012年中国PLC市场规模及增长变化趋势增速下滑原因分析受OEM低迷影响，小型PLC下滑非常明显，大型厂商甚至出现30%以上的下滑。今年PLC的销售量虽与去年持平，但是由于价格的下跌致使销售额明显下降，PLC的单品价格现在只有去年的1/4-1/3。根据相关数据显示，初步估计目前在我国本土销售的PLC总量为30～40亿元人民币(不含随进口主设备配套的PLC)，年增长率为15～20%。

根据相关数据显示，初步估计目前在我国本土销售的PLC总量为30～40亿元人民币(不含随进口主设备配套的PLC)，年增长率为15～20%。ARC咨询集团公布的研究报告表明，在未来5年内，各行各业对自动化产品领域的资本将继续保持强劲势头，某些行业的增长率甚至达到或过20%。在未来五年内，中国PLC市场的综合年增长率预计将达到14.1%。PLC中国市场预期以12.4%的年复合增长率(CAGR)增长，市场份额2006年接近7.5亿美元;2011年达到13亿美元;根据相关机构预计，2015年这一市场将过16亿美元。

当前中国PLC市场主要厂商为Siemens、Mitsubishi、Omron、Rockwell、Schneider、GE-Fanuc等大公司，欧美公司在大、中型PLC领域占有优势，日本公司在小型PLC领域占据十分重要的位置，韩国和中国的公司在小型PLC领域也有一定市场份额，PLC厂商的市场份额非常小，几乎可以忽略不计。根据国内媒体对对PLC市场的研究分析显示，在众多的PLC中，西门子、三菱、欧姆龙占据优势，作为传统的供应商，在很多领域先机，拥有约60%的市场用户份额。

目前，大型PLC的市场主要供应商是罗克韦尔、施耐德和西门子。罗克韦尔大型PLC业务在2011年的市场占有率为33.63%;施耐德作为大型PLC的老牌供应商，在大型PLC市场依旧占有一席之地，2011年的市场占有率为23.53%;西门子大型PLC在2011年市场占有率为21.70%。

长期以来，可编程控制器始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常的控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时，PLC也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。

现在PLC产品可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域，也被广泛用于工业和楼宇自动化领域，并在各个制造行业均保持稳固增长。随着工业化进程，多的制造企业认识到了对于高自动化程度和高能效的需要，因此越来越多地应用PLC，催生了PLC的广阔市场。另外，国内经济与经济的高密度融合，使得多资本资金被投入到各行各业，以迎合消费者需求，如能源产业、以及基础设施建设等，同时也为PLC市场的发展带来了多资本。总体上讲，在这样的大环境下，对于PLC供应商来说无疑是有利的。

国产PLC厂商的发展机会在如下方面：

，国内的制造业蓬勃发展以及城镇化推进所引发的大规模**建设，为国产PLC的成长提供了肥沃的土壤;

二，国内的开发工程师已经能掌握PLC的技术，在开发上不存在很多不可逾越的障碍;

三，由于开发、制造成本的原因，国产的PLC比国外的PLC具有的成本优势，这是国外短时间内无法达到的;

四，国产PLC企业了解国内的市场环境，了解本土企业的需求，可以贴近客户，并通过定制产品提供有特色的方案，这也是国外的短时间内无法做到的。

国产PLC厂商还应从如下方面努力：

，贴近客户，充分了解客户需求，为客户提供有特色的方案，尽可能地为客户降;

二，严把质量关，保证产品的稳定性，赢得客户信任;

三，通过培训、推广会等形式培养应用工程师群，让多的人了解国产PLC、使用国产PLC、熟悉国产PLC;

四，由于资金等方面的限制，可以先选取部分地区和部分行业作为推广区域，待稳定、发展之后再向全国推广。

1. 对系统任务分块 

分块的目的就是把一个复杂的工程，分解成多个比较简单的小任务。这样就把一个复杂的大问题化为多个简单的小问题。这样可便于编制程序。 

2. 编制控制系统的逻辑关系图 

从逻辑关系图上，可以反应出某一逻辑关系的结果是什么，这一又英国导出哪些动作。这个逻辑关系可以是以各个控制活动顺序为基准，也可能是以整个活动的时间节拍为基准。逻辑关系图反映了控制过程中控制作用与被控对象的活动，也反应了输入与输出的关系。 

3. 绘制各种电路图 

绘制各种电路的目的，是把系统的输入输出所设计的和名称联系起来。这是很关键的一步。在绘制 PLC 的输入电路时，不仅要考虑到信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到输入端的电压和电流是否合适，也要考虑到在特殊条件下运行的性与稳定条件等问题。特别要考虑到能否把高压引导到 PLC 的输入端，把高压引入 PLC 输入端，会对 PLC 造成比较大的伤害。在绘制 PLC 的输出电路时，不仅要考虑到输出信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到 PLC 输出模块的带负载能力和耐电压能力。此外，还要考虑到电源的输出功率和性问题。在整个电路的绘制中，还要考虑设计的原则努力提高其稳定性和性。虽然用 PLC 进行控制方便、灵活。但是在电路的设计上仍然需要谨慎、。因此，在绘制电路图时要考虑周全，何处该装按钮，何处该装开关，都要一丝不苟。 

4. 编制 PLC 程序并进行模拟调试 

在绘制完电路图之后，就可以着手编制 PLC 程序了。当然可以用上述方法编程。在编程时，除了要注意程序要正确、之外，还要考虑程序要简捷、省时、便于阅读、便于修改。编好一个程序块要进行模拟实验，这样便于查找问题，便于及时修改，不要整个程序完成后一起算总帐。 

5. 制作控制台与控制柜 

在绘制完电器、编完程序之后，就可以制作控制台和控制柜了。在时间紧张的时候，这项工作也可以和编制程序并列进行。在制作控制台和控制柜的时候要注意选择开关、按钮、继电器等器件的质量，规格满足要求。设备的安装注意、。比如说屏蔽问题、接地问题、高压隔离等问题妥善处理。 

6. 现场调试 

现场调试是整个控制系统完成的重要环节。任何程序的设计很难说不经过现场调试就能使用的。只有通过现场调试才能发现控制回路和控制程序不能满足系统要求之处；只有通过现场调试才能发现控制电路和控制程序发生矛盾之处；只有进行现场调试才能后实地测试和后调整控制电路和控制程序，以适应控制系统的要求。 

7. 编写技术文件并现场试运行 

经过现场调试以后，控制电路和控制程序基本被确定了，整个系统的硬件和软件基本没有问题了。这时就要整流技术文件，包括整理电路图、 PLC 程序、使用说明及帮助文件。到此工作基本结束。 

PLC数值的基本知识

BCD码

符合人们阅读习惯的数字格式是十进制，在人们监控或设置工作参数时，往往需要采用十进制格式进行数据显示，而计算机内部使用的是HEX格式，故需采用一种底层为每4个二进制位组成一个数字位，而每个数字位只能为十进制数的0～9，由此组成的数值，这种格式数字在存储器中的编码称为BCD码(Binary-Coded Decimal)。

在PLC内部，原理上用4位二进制数代表1位十进制数，在每一位BCD码中，不存在HEX格式中的A~F。对于一个8bit宽度的寄存器单元，能存储的大BCD数只能是99，因此将HEX格式转换为BCD码后，会占用大的存储空间。

PLC内部总是按HEX格式进行数据计算的，在驱动非智能的显示设备（如数码管）显示数据之前，往往需要将PLC内部的十六进制（HEX）格式数据先转换为BCD码，然后进行显示输出；将用户以十进制方式设置的参数存入PLC内存之前，则往往需要将该BCD码转换为十六进制（HEX）格式。

UN系列PLC内部提供了HEX与BCD两种格式相互转换的命令，在需要进行显示输出，或设置开关读取的时候，执行该格式转换指令。

人们在电脑显示器上看到的十进制读数，都是经过了计算机自动作BCD转换后才显示的；监控时修改的参数，则是电脑软件作了HEX转换后写入的，人为干预而已。

有符号数与无符号数

PLC内部的数据可以进行四则运算，运算结果可能产生负数，这样的计算结果就产生了“有符号数”，事实上UN系列PLC内部的寄存器D、32bit 计数器C的数据、所有四则和函数运算指令都可按“有符号数”进行运算操作。

16bit的D寄存器中位（bit15）便用于代表值的符号，因此D寄存器值的取值范围是-32,768～32,767。当用双字（32bit，2 个连续的D 寄存器）表示一个数据时，用位（bit31）代表值的符号，因此D寄存器值的取值范围是-2,147,483,648～2,147,483,647。符号位如下图：

当符号位为0时，表示为正数，故1Word的正数是大值为HEX格式的H7FFF，即32767；2Word 的正数是大值为HEX格式的H7FFFFFFF，即2,147,483,647。

当符号位为1时表示负数，是其数值的补码，其的计算方法是“先将有符号数逐位取反，然后再加1”，例如HEX格式的HFFFF，其＝H0000+1＝1，即“HFFFF”代表-1；又例如HEX格式的H8000，其＝H7FFF+1＝32768，即有符号数H8000代表-32768，是1Word寄存器小的负值。同理，2Word的小负值为有符号数H80000000，即-2,147,483,648。

进行数值比较大的加减运算时，要注意符号的处理，尤其是出现进位或借位操作时，要进行“借位标志”、“进位标志”的判断及相应处理，否则可能导致计算出错。

无符号数，即没有符号位，默认都为正数，对于1Word的寄存器，其取值范围是0～65535，有些计时、计数的应用场合，就只有正数，需按无符号数处理，在作加减运算时，需要防止计算溢出，导致计算错误。

当进行逻辑运算时（如“逻辑与”、“逻辑或”等运算指令），操作数是当无符号数进行处理的，符号位（bit15）与其它位同等参与逻辑运算。

浮点数

浮点数在PLC（或计算机）中用以近似表示任意实数，具体格式是由一个整数或数（即尾数）乘以某个基数（计算机中通常是2）的整数次幂，这种表示方法类似于基数为10的科学记数法。

一个浮点数可用m×b^e来表示。其中m为尾数，形如±d.ddd...dd；b 为基数；e为指数。例如966536217用十进制浮点数表示就可为9.665×108,因尾数有四舍五入，精度有下降。但可以看到，使用浮点数可表示大范围的数值。