西门子6ES7221-1BH22-0XA8产品信息

西门子6ES7221-1BH22-0XA8产品信息

1. CPU——是PLC的核心部分。与通用微机CPU一样，CPU在PC系统中的作用类似于人体的神经中枢。其功能：

          外部——可用一般工业电源，并备有锂电池（备用电池），使外部电源故障时内部重要数据不致丢失。

一、项目背景 
   油田是一个以油气生产为主，集勘探、开发、施工作业、后勤辅助生产、多种经营、社会化服务为一体的，专业门类齐全的国有特大型企业。油田的勘探、钻井、测井、录井等是野外作业，流动性强，点多、分散、距离长，施工现场与公司之间的信息交流长期以来没有好的解决方案。油田管理层十分重视油田信息化建设，明确提出了未来一个时期油田信息化建设的具体目标。 
   借助“油井数据监控系统”，管理人员足不出户就可以通过该系统随时观测到油井的生产状况。油井工作的相关数据每隔两小时传输一次，机井一旦出现故障，示意图就会标示感叹号，维护人员就能够在较短的时间内赶到现场，及时排除故障。以前，采油测试工要到每个现场进行测试，费时费力不说，对每口井的工作状态也很难把握，有时一口井发生故障，往往许多天后才发现。 
二、GPRS方案的优势 
油田工作环境恶劣，雷击、地震及人为破坏等时有发生，怎样把油井运行的相关数据传送到中心控制室一直是个难题。以前，油田曾采用微波、数传电台的方式采集数据，但实际使用过程中，效果不理想，高成本的投入和频繁的维护让采油单位不堪重负。引入了GPRS钻井数据上报系统之后，通过固定在机架上的传感器，管理人员可以及时了解各个机井的工作压力、采油时电压、蒸汽温度等数据，从而确保了油井的安全运转。 
油田还可依托GPRS/GSM网络，实现了抄表自动化、精确化。用电控制中心对油厂用电的运行状态可以通过电子显示屏进行监控，每个控制点将用电状态以短信息的形式及时传送到控制中心，这样就可以自动、、及时地掌握油田用电情况，自动生成配电计划，实行科学的电力营销和管理。这套装置克服了以前人工抄表准确率低、费时费力、缺少集中有效的管理的弊端，解决了生产的后顾之忧。 
三、解决方案介绍 
（一）系统结构 
1、油田信息点：采用飞旗科技的WIXUM GPRS透明无线终端，通过RS232/RS485/TTL与油田设备采集点连接，接入移动公司为油田中心站提供的**的GPRS网络,网络对油田信息点的接入、时间、数量没有限制可以随时增减。可以满足山区、偏远地区和跨地区接入的需求。 
2、油田中心站：本系统中网络代理服务器可采用ADSL、LAN等INbbbNET公网连接，采用公网固定IP， GPRS终端上电后，它会根据预先设定在其内部的IP地址来主动访问网络代理服务器，通过代理服务器和监控中心建立TCP/IP链路。监控中心主站本身维护接入的每个终端的IP地址和ID号，当主站要向某个监控终端提出数据请求时，它会根据IP地址和ID号来找到对应的终端，将命令下发到该终端，终端响应后通过GRPS终端把数据发到网络代理服务器端口，通过端口影射转发到监控中心主站，即完成了一个应答式的通讯流程，当油田信息点数量增加，中心不用扩容即可满足需求。 

（二）产品特性 
油田信息传输系统采用WIXUM GPRS DTU。产品基于中国移动的GPRS网络，提供RS232、RS485、TTL接口，利用GPRS数据业务实现无线联网，产品支持各种行业应用，如实现实时认证、的远程控制维护、远程业务点接入等。在油田信息传输系统方案中，WIXUM GPRS DTU可通过外置或嵌入方式与油田信息点设备连接。 
1、支持900／1800／1900MHz三频GSM/GPRS。 
2、接口： RS232、RS485、TTL。 
3、系统理论传输速率171Kbps，实际传输速率40Kbps。 
4、支持bbbbbbs95/98/2000/XP/LINUX操作系统。 
5、透明：WIXUMEP-DTU内嵌TCP/IP协议，为用户的数据设备提供透明传输通道； 
6、自动拨号连接：WIXUMEP-DTU可配置上电自动拨号上网、连接网络，同时支持用户端发起命令连接或远程唤醒连接； 
7、短信息备用数据通道：在GPRS网络无法连接时可启用短信作为备用通道； 
8、短信息远程维护功能； 
9、实时监测网络连接情况，掉线自动重拨功能； 
10、提供主副IP及动态域名解析； 
11、心跳报告时间间隔用户可设定； 
12、数据通信帧长度用户可设定； 
13、支持*安全功能。 
14、安装灵活、使用方便、可靠。 
（三）系统功能 
1、数据检测功能：自动监测、记录采油设备上的电压、电流、电度、温度、压力、流量、液位、界面、含水、示功图、红外报警等数据。采集数据的格式为模拟、数字和串行通信口。还能完成流量和电度的积算。 
2、数据共享功能：所测数据以及采油设备的工作状态可以传输到局域网上，实现多方远程数据共享。 
3、显示功能：总流程显示、分组流程显示、全部数据列表、分组数据列表、单个仪表历史数据列表，对于日、月、年显示、故障列表显示。 
4、辅助分析功能：及时发现停电、缺相、油管堵塞、盗油、液面过低、配重不平衡等异常情况。 
5、报警功能：如果检测值超过设定范围，即声光告警，并能在屏幕上显示出现问题的仪表名称以及参数超出的范围，若有多个数据报警，将按顺序显示超值列表。 
6、权限设置功能：权限设置分一般操作员、管理员、超级系统管理三种。利用输入用户名和密码加以限制 
（四）安全措施 
本系统需要极高的系统安全**和稳定性。安全**主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。 
数据中心可通过公网使用*接入到移动GPRS网，采用*方式成本比较低，企业不用租用专线，还可以利旧使用原有的*设备，移动终端需要安装具有*二次的功能的软件。通过*方式，客户端在连接应用服务器前，要经过Radius服务器的认整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分**速度和网络服务质量。另外，数据中心也可以采用APN接入方式，租用专线接入到移动公司的GGSN设备上，这种成本高，安全性高、稳定可靠。对于安全性要求非常高的系统，可考虑在**APN接入的基础上再加上*接入方式的混合接入方式，进一步提高系统的安全性。 
1、*虚拟专网模式：企业内部网络中配置*服务器，移动终端加载具有*二次的功能的客户端软件。采用*安全技术，用户通过接入企业内部虚拟专网的方式与Internet进行隔离，可对整个数据传送过程进行加密保护，有效避免非法入侵。 
2、利用SIM卡的一性，对用户SIM卡号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于*行业的SIM卡号才能访问**APN，移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通的SIM卡号无法呼叫专门的APN。 
3、对于特定用户，可通过数据中心分配特定的用户ID和密码， 其他没有数据中心分配的用户ID和密码的用户将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。 
4、数据加密：通过*对整个数据传送过程进行加密保护。 
5、网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，**系统安全。 
四、结论 
该监控系统中，使用组态软件和GPRS无线数传终端，系统无线遥测遥控主机（RTU）将检测到的单口采油井的现场状态，通过无线方式传送给监控中心，从而实现各单井状态的集中监控，减少人员投入，有力的缩短油井故障发现和排除时间，极大的提高了生产效率，同时系统的性价比特高。另外，本系统还非常适合输油管漏油，盗油监测，在多家采油场中使用，取得了较好的经济效益和社会效益。

1　设计需求
超细煅烧陶土由于性能优良，在化工、医药、日用、家化等产品中被广泛采用，我国陶土资源丰富，但其煅烧工艺极其复杂，主要是其煅烧的温度、时间等对煅烧陶土的性能影响极大，控制参数稍有变化，或许整炉陶土将报废，针对如此严格的煅烧工艺，研制了一套采用CC-bbbb总线组建的测控系统对煅烧炉的四个煅烧区进行温度、时间控制，取得了较好的控制效果，同时也产生了较好的经济效益。为了提高CC-bbbb总线的快捷性、避免数据通信冲突，在CC-bbbb实时通信中，采取了一系列的安全措施，以确保CC-bbbb总线控制系统的稳定、可靠性。
2　CC-bbbb的特性与网络安全
2.1　CC-bbbb的特性
CC-bbbb是Control&Communication　bbbb　(控制与通信链路系统)的简称，是三菱电机于1996年推出的开放式现场总线，其数据容量大，通信速度多级可选择，而且它是一个复合的、开放的、适应性强的网络系统，能够适应于较高的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围。CC-bbbb是一个以设备层为主的网络，一般情况下，CC-bbbb整个一层网络可由一个主站和六十四个从站组成。网络中的主站由PLC担当，从站可以是远程I/O模块、特殊功能模块、带有CPU和PLC本地站、人机界面、变频器及各种测量仪表、阀门等现场仪表设备。且可实现从CC-bbbb到AS-I总线的联接。CC-bbbb具有高速的速度，较达可达10Mbps。CC-bbbb的底层通信协议遵循RS485，一般情况下，CC-bbbb主要采用广播一轮询的方式进行通信，CC-bbbb也支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬间通信。
CC-bbbb。具有性能**、应用广泛使用简单节省成本等**优点。
2.2　CC-bbbb的数据通信方式
CC-bbbb的通信形式可分为2种方式：循环通讯和瞬时传送。循环通讯意味着不停地进行数据交换。各种类型的数据交换即远程输入RX，远程输出RY和远程寄存器RWr、RWw。一个从站可传递的数据容量依赖于所占据的虚拟站数。占据一个从站意味着适合32位RX和/或RY，并以每四个字进行重定向。如果一个装置占据两个虚拟站，那么它的数据容量就扩大了一倍。除了循环通信，CC-bbbb还提供主站、本地站及智能装置站之间传递信息的瞬时传送功能。信息从主站传递到从站，信息数据将以150字节为单位分割，并以每批150字节传递。若从从站传递到主站或其他从站，每批信息数据较大为34字节。瞬时传送需要由**指令来完成。瞬时传送不会影响循环通信的时间
2.3　CC-bbbb测控网络的优势
CC-bbbb的优势如下：
1） 高速度大容量的数据传送
2） 拓扑结构有多点接入、T型分支、星型结构
3） CC-bbbb使分布控制成为现实
4） 自动刷新功能、预约站功能
这一特性是CC－bbbb*特之处，以PLC作为CC-bbbb的主站，由主站模块管理整个网络的运行和数据刷新，主站模块与PLC的CPU的数据刷新可在主站参数中设置刷新参数，便可以将所有的网络通信数据和网络系统监视数据自动刷新到PLC的CPU中，不需要编写刷新程序，这样，也不必要考虑CC-bbbb主站模块缓冲寄存区的结构和数据类型与缓冲区的对应关系，简化编程指令，减少程序运行步骤，缩短扫描周期，保证系统运行实时性。预约站功能在系统的可扩展性上显示出极大的优越性，也给我们系统开发提供很大的方便。预约站功能指CC-bbbb在网络组态时，可以将现在不挂上网络而计划将来挂接到CC-bbbb的设备，在网络组态时事先将这些设备的系统信息（站类型、占用数据量、站号等）在主站中登录，而且可以将相关程序编写好，这些预约站挂接到网络中后，便可以自动投入运行，不需要重新进行网络组态。而且在预约站没有挂接到网络中时CC-bbbb同样可以正常运行。
5）完善的RAS功能
RAS是Reliability（可靠性）、Availability（有效性）、Serviceability（可维护性）的缩写。备用主站功能、在线更换功能、通信自动恢复功能、网络监视功能、网络诊断功能提供了一个可以信赖的网络系统，帮助用户在较短时间内恢复网络系统。
6） 异抗噪性能和兼容性
7） 互操作性和即插即用
8） 瞬时传送功能
总之，CC-bbbb的设计提供给用户较简单的使用和维护方法和措施。
组态简单：仅需要在参数表中设置相关的参数便可以完成系统的组态工作，以及数据刷新映射关系，（也可以通过**的参数配置软件进行设置）；
接线简单：仅需要将3芯双绞线的3根电缆按照DA、DB、DG对应连接，另外接好屏蔽线和终端电阻，一般的系统接线便可完成；
设置简单：CC-bbbb的每种兼容设备都有一块CC-bbbb接口卡，系统还需要对每一个站的站号和速度及相关信息进行设置，而这些信息在这些接口模块上有相应的开关进行设置。
维护简单：由于CC-bbbb的**性能，和丰富的RAS功能，为CC-bbbb的维护方便性和运行可靠提供了强有力的保，其监视和自检测功能使CC-bbbb系统的维护和故障后恢复系统变得方便和简单。
3 系统设计
3.1　系统组成
为了提高整个控制系统的安全性以及可靠性，系统采用了双机冗余措施。在双主机系统中，二者处于对等地位，并且同时可以监测对方的运行情况以及网络的冲突侦听，并相互间传递心跳信息，一旦发现对方系统出现故障或者连接的网络故障，监测方立即接管测控任务，从而保证了系统在任何时候系统主机的完整性和完好性，只要主机和网络安全，控制系统便会安全，实时性便可得到保证。两台冗余主机内均安装了PCI总线的CC-bbbb总线网络适配卡A80BD（E）－JB1BT13，主机配置相同以保证二者的MTTF、MTBF相近似，满足系统相似性原理，对控制系统的安全性设计提供了保。




从站采用AnSH　PLC　智能控制单元，主要作用是管理AD、DA、DI/DO的端口I/O操作以及计数定时模块的设定，并且将所采集的数据负责上传到主站，并从主站获得的控制参数下传之AO、DO模块，控制相应的执行结构。AD、DA、DI/DO以及计数定时模块分别用于采集煅烧炉中的温度、给控制三相异步电机旋转的变频器提供0～10V控制信号源、控制电机的起停以及监测控制开关的状态、控制三相异步电机旋转的时间等。模块的选用为：★模拟量采集：AJ65BT-64AD　，★模拟量输出：AJ65BT-64DAV　，★数字量输入/输出：AJ65BTB2-16DR，★热电偶输入：AJ65TB-68TD　，★高速计数器：AJ65BT－D62。四条从站的配置是相同的，分别控制四条生产线。
为了将系统集成为具有测量、控制、管理功能于一体的测控系统，在车间级的Intranet中集成了生产在线数据库以及控制参数与工艺数据库服务器，生产在线数据库服务器主要用于管理当日当班的人员、计划调度以及生产完成情况，工艺数据库服务器主要用于记录生产工艺参数、重要工段以及重要设备的定时抽检数据、故障几率等，便于了生产管理。整个程序的设计功能如下：




3.2　系统功能：
(1) 网络，整个监控系统采用CC-bbbb现场总线，可高速的将现场数据传至主站进行管理。
(2) 主站和从站，采用一台三菱A系列PLC负责CC-bbbb网络的管理,　以及将数据送到上位PC机进行分析和将中控室发出的指令送至现场从站。
(3) PC机单元，PC机将操作指令通过从站1　PLC传送给受令执行单元执行操作，远程执行单元将工作状态通过从站PLC　传送给PC机。PC机将车间中所有控制的工作状态（开，关，报警）信息显示出来供操作人员监控。PC机接到报警和停线信息立即打印故障信息并计时。统计停线时间。并通过声卡驱动音箱进行语音提示。
(4) 为保证系统内大量的，我们每一条生产线的参数采集和控制由一台CC-bbbb从站完成。所有测控参数测量值通过CC-bbbb　与从站通讯。
4 　结束语
众所周知，CC-bbbb网络由于具有众多的优点以及众多厂商的支持，在控制领域得到了成功应用，已得到了用户的高度评价。尤其是与传统的控制方法相比，在系统设计，安装调试，维护和扩展上，具有不可比拟的优势。因此，在实时控制领域成功应用CC-bbbb具有典型的意义。