西门子6ES7231-7PD22-0XA8详细使用

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信息化是指利用计算机技术和信息技术来获得、使用、管理各种信息。信息化是在计算机技术和网络技术大行其道，对人类社会的方方面面产生深刻影响的背景下产生的。信息化是科学技术发展的必然结果，它具有管理、调度科学的特点，能够帮助我们对瞬息万变的客观环境作出实时、有效的反应，为科学决策提供可靠依据。
现在工业的发展推动了信息技术与工业自动化技术的结合，一个全新的综合自动化系统的概念已经形成。它是以通信网络为纽带，融过程控制、生产管理、企业规划等诸多功能于一体的多级计算机网络系统结构，通常称为现代集成制造系统（ＣＩＭＳ／ＣＩＰＳ）。它的实施是基于计算机、信息、人工智能、自动控制、系统工程和生产制造技术，是对传统的生产技术和生产方式的性变革。
工业生产造就分工，信息生产从事融合，这是工业化社会走向信息化社会过程中非常明显的变化，它是信息时代生产企业综合自动化发展的总方向。
全新的综合自动化系统是在已有自动化技术基础上，把工厂孤立的局部自动化技术和子系统在新的管理模式与工艺指导下，综合运用信息技术、自动化技术，并通过计算机网络及其支持软件而**地结合起来，构成一个完整的系统，对生产过程的物质流与管理过程的信息流以及决策流进行有效的控制和协调，以期在新的竞争模式下，按照市场对生产管理过程提出的高质量、高速度、高灵活性和的要求，构成未来工厂的发展模式。
综合自动化系统的核心是信息集成。人们在生产中获得的工艺经验、产品数据、设备状态；商务中的合同记录、质量数据；工作中的使用的传递指令、报告、结算数据等都是信息。信息集成就是以用户的信息处理要求为出发点，对系统硬件进行综合、联系、统筹，系统地分析和设计，解决如何、合理地处理这些数据的技术和思路，把各种先进技术和人的经验与知识综合起来，形成整体技术优势。
众所周知，现代企业所追求的已不仅仅是某一个生产工序的自动控制水平，而是企业整体的综合自动化水平。实现企业整体优化，这就需要信息的集成、功能的集成、技术的集成以及人、技术和管理的集成。它包括企业各种生产技术的集成、企业部门组织间的集成和各类人员集成。而计算机技术、网络技术是实现各种集成的条件。通过信息集成实现信息共享，其中不仅有直接到的信息，也有通过信息系统采掘得到的有用信息，从而使信息真正成为资源，进而完成信息流、物流和资金流的集成，以保证企业的运行优化，这些都是进行管理决策、在线控制和指导生产等一系列活动的依据。这种人在系统中的**作用与关系，也是企业综合自动化与一般的自动化的一个重要差别和优势。
    近年来国际上提出流程工业现代集成制造系统框架，即ＥＲＰ（企业资源规划）／ＭＥＳ（制造执行系统）／ＰＣＳ（过程控制系统）三层结构。这种结构结合了先进的工艺制造技术、现代管理技术和以先进控制为代表的信息技术，集成了企业的经营管理、生产过程控制、运行和管理等各个方面，将其作为一个整体进行控制与管理，实现企业的优化运作、优化控制和优化管理，从而成为提高企业竞争力的重要的高技术。
随着我国“十五”计划“信息化带动工业化”思想的提出，信息化在国民经济中的地位更加**，信息化是走新型工业化道路的必然选择。随着中国加入ＷＴＯ，信息技术将是中国企业在国际竞争中得以生存并获得发展的有力。如何以信息化带动工业化？这是新世纪工业经济战线中带有紧迫性的战略课题，而真正落实离不开自动化，即信息化只有通过自动化才能带动工业化。由于工业仪表与控制装置是工业自动化的基础和*条件，它已应用和渗透到国民经济的各个领域，对实现这些领域的自动化和信息化起着关键和决定性作用，因此，在这样的背景下，我们不得不深思：信息化时代工业仪表与控制装置应着重解决哪些技术问题？下面就此作些简要介绍。
１、关于综合自动化系统技术
近年来，为实现企业综合自动化而提出的ＥＲＰ／ＭＥＳ／ＰＣＳ三层结构体系是当今世界自动化技术的发展趋势。
ＥＲＰ（企业资源管理系统）是指建立在信息技术基础上，以系统化的先进管理思想为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。它是一个功能庞大的计算机软件系统，负责生产计划的制定、库存控制和财务管理，侧重于企业的生产组织、生产管理、经营决策等方面的优化。ＥＲＰ的中心是管理，并在计划中体现管理的本质，在财务中体现管理的效率。
ＰＣＳ（过程控制系统）是对生产的工艺过程进行有效的、高精度、高水平的自动控制，以确保产品的质量、成本、交货期，使之在市场有很强的竞争力。其主要完成设备对工艺过程的控制，包括过程、仪表控制、电气控制和执行机构（包括各种信号转换、驱动控制设备）。为此，需要不断地优化生产工艺参数来降，提高质量。
ＭＥＳ（制造执行系统）是以实现生产综合指标的三优，即优化运行、优化控制、优化管理为目标的，具有承上启下，下情上传、运筹调度的中枢作用的系统，实现生产调度、物料跟踪、生产过程资源配置管理、质量管理、流程模拟以及生产过程系统数据的采集、模型计算及过程优化等功能，亦即基础数据处理平台。
由此可见，只有通过这种互相交联的ＰＣＳ，ＭＥＳ及ＥＲＰ三大系统组成的综合自动化体系结构，在控制技术、计算技术和优化技术的推进下实现三大系统的综合集成，才能真正完成信息的综合应用，实现管控一体化。一个完整的、能够引导企业保持长期的业务利益和价值的信息系统，必须是ＥＲＰ，ＭＥＳ和ＰＣＳ三者协同作用的整合。流程工业如此，断续工业、离散工业过程也不例外。
基于ＭＥＳ用户的经验，使用ＭＥＳ所带来的效益是可观的。相比于其他任何制造软件，ＭＥＳ应该是较具吸引力的：平均减少制造周期时间４５％；一般减少数据输入时间７５％以上；平均减少半成品２４％；平均减少为交班而准备的纸面工作６１％；平均减少引导时间２７％；平均减少纸面工作和设计蓝图所带来的损失５６％；平均减少产品缺陷１８％。
可惜的是，在人们认识到ＥＲＰ的重要作用的同时，并不曾给予ＭＥＳ足够的重视，更何况上ＥＲＰ项目动辄要投资上千万，甚至上亿元，一般中小企业难以承担。从当前的情况看，正确认识ＭＥＳ的重要性非常关键。
*们指出：①ＭＥＳ在整个企业信息集成系统中承上启下，是生产活动与管理活动信息沟通的桥梁。不实现ＭＥＳ，管控一体化只是一句空话。对于面向制造加工工业和过程工业的ＥＲＰ，脱离ＭＥＳ将无法根据市场需求去组织、管理和优化生产；②ＭＥＳ技术在过去十年来已显著地成熟。但ＭＥＳ的发展和应用是一个过程，而不是一个事件，不可能想象成功的ＭＥＳ实施是可以一就而就的。ＭＥＳ软件在善维护、改善与其他信息管理软件的接口等方面也有待于进一步发展提高；③要使企业信息技术网络的迅速取得回报，从ＭＥＳ入手是一种明智的选择。
２、工厂软件技术
在企业信息集成的技术原则指导下，基于当前国际上较先进的网络和软件技术平台，应运而生了所谓“工厂软件”（ｐｌａｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅＰＳ）。工厂软件是工业企业信息化的重要组成部分，它在企业信息集成软件技术链上位于常规意义的控制软件（ＣＳ）和管理软件（ＭＳ）之间，是以核心工业过程的优化为目的的一系列应用软件。
工厂软件是位于企业信息集成系统三层结构的中间层的应用软件系统。工厂软件包括实时数据库、历史数据库、数据发布、数据挖掘、模型计算、过程、配方设计、运行优化、参数检测、偏差分析和故障诊断等内容。企业的技术主管、专业工程师、专业策划人员、部门和车间经理等中层人员需要在其日常工作中使用这些工厂软件。
工厂软件是信息系统规则对实时数据进行处理和运用的软件系统。工厂软件的基本是将控制系统的实时数据归类存储，建立工厂数据仓库。工厂软件向下可以为控制软件提供有智能的决策，向上可以为管理软件提供有价值的数据。为此，工厂软件得以独立发展，成为一种新出现的软件门类，富有企业信息集成的创新意义。工厂软件在化工、电力、冶金和公用事业等工业企业有广泛的应用价值，正越来越受到国内外使用单位和研发单位的重视。
近年来，人们所谓的现代集成制造系统ＣＩＭＳ、数字工厂、智能企业等技术概念，都是以工厂软件为主体技术，以区别于一般的自动控制和信息管理技术内容。上面这些技术概念的具体化，都是要落实到一系列工厂软件中。人们认为，企业信息集成的理想模式是：实现从底层设备到董事会桌面的企业信息一体化，其中工厂软件的作用是**的。
美国ＩＳＡ学会（仪表、系统与自动化学会）历来以传统的工业仪表和自动控制技术专业**着世界潮流，每年以硬件技术和系统技术为主体举办学术会议和展览会。在ＩＳＡ２００１年会上紧跟信息集成技术的发展，在应用软件上有所创新和侧重，推出了“工厂软件技术”，值得我们关注和正确取向。在ＩＳＡ－２００１年会上欧美各大公司都推出了各种各样工厂解决方案，以满足客户的迫切需求。如ＡＢＢ公司的Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ软件体系，Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ公司的Ｐｌａｎｔｓｃａｐｅ混合控制的统一控制系统平台，Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ公司的基于智能仪表及系统的ＰｌａｎｔＷｅｂ解决方案。令人注意的是国际软件业成员微软公司这次也参加了，并推出所谓“制造业解决方案”，其用意明显是要将bbbbbbｓ软件技术平台从商务和办公级别提升到工业和系统服务级别，直接在新兴的工厂软件领域抢占**的统治地位。微软公司的制造业解决方案要实现信息的可视化三项基本任务，以先进成熟的企业级bbbbbbｓ服务器软件和应用软件构造工厂软件的完整框架。
*们认为：在控制软件和管理软件已经拥有固定模式和覆盖面的今天，新兴的工厂软件技术正处在企业信息集成的核心地位，新概念、新模型和新算法层出不穷，具有很大的应用档次提升空间。只要我们紧跟技术发展趋势，以应用效益为主导，加大人力、物力的投入，就有可能创新，开发出具有自主知识产权的成套工厂软件系统。
３、工业以太网技术
随着信息技术急速向工业自动化领域全面渗透，工业以太网异军突起，并迅速向工业控制的各级扩展，从而导致工业网络之争由通信协议的低层转向高层。
众所周知，工业控制网络传递信息以引起物质或能量的运动为较终目的，用于测量和控制的数据通信是要求允许对事件进行实时响应的事件驱动通信，必须有很高可用性和数据完整性。其中，对实时性和通信的准确性要求比较苛刻，响应时间通常为０．０１~０．１ｓ。
较近几年，随着工业以太网的快速发展和关键技术的突破，使得工业自动化领域控制级以上的通信网络正在统一到工业以太网，并正在向下逐渐延伸。
在工业控制领域，工业以太网技术发展领域不可能脱离原来的ＤＣＳ，ＰＬＣ和ＦＣＳ控制与管理系统基础。国外各个工业自动化系统公司为保护已有的投资利益和扩大本公司产品的应用范围，纷纷提出了工业以太网技术方案，从而出现了现场总线在转向工业以太网的同时，又将现场总线之争让路给工业以太网的局面。目前，工业以太网的４个主要竞争者是欧洲分散自动化集团ＩＤＡ工业以太网（２００１年）、美国ＯＤＶＡ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＰ工业以太网（２００２年３月）、美国ＦＦ ＨＳＥ工业以太网（１９９８年）及德国ＰＲＯＦｌｎｅｔ工业以太网（２００１年８月）。
近来随着网络通信技术的进一步发展，用户的需求也日益迫切，国际标准化组织正在积极工作，以建立一个工业以太网的应用协议。工业自动化开放网络联盟（ＩＡＯＮＡ）协同ＯＤＶＡ和分散自动化集团ＩＤＡ共同开展工作，并对推进基于Ｅｔｈｅｒｅｎｔ ＴＣＰ／ＩＰ工业以太网的通信技术达成共识，由ＩＡＯＮＡ负责定义工业以太网公共的功能和互操作性。我们相信不久的将来，迫于市场的压力，各国对推进工业以太网通信技术基本达成共识，一个具有互操作性的工业以太网是可以实现的。
４、工业仪表的智能技术
“工欲善其事，必先利其器”。这是中国的老话，人们很早就知道了工具的重要性。随着以知识经济为特征的信息时代的到来，人们对仪器仪表的认识已经追赶一般工具的范畴，进而发生着明显的观念更新。作为工业自动化技术工具的工业仪表与装置，在的推动下，正跨入真正的数字化、智能化、网络化的时代，其技术发展的主流趋势表现在：测量信息数字化、检测控制智能化、管理控制集成化。
“智能化”是工业控制与自动化当前和今后的发展动向之一，已经成为测量控制领域的各种新技术、新方法、新产品的发展趋势和显著标志。

一、安装漏电保护器的必要性
    接地故障（接地短路）有金属性和电弧性两种形式。故障点熔焊，故障点阻抗可忽略不计的接地故障为金属性接地故障，如图１所示。这时设备外壳对地故障电压Ｕｆ为ＰＥＮ线和ＰＥ线上电压降之和△Ｕ
Ｕｆ＝△Ｕ＝Ｉｄ（ＺＰＥＮ＋ＺＰＥ）
＝（ＺＰＥＮ＋ＺＰＥ）Ｕ０／Ｚｓ
＝[Ｕ０（ＺＰＥＮ＋ＺＰＥ）]／[ＺＬ＋ＺＰＥＮ＋ＺＰＥ]
式中Ｉｄ———接地故障电流（Ａ）；
Ｕ０———相电压（２２０Ｖ）；
ＺＬ、ＺＰＥＮ、ＺＰＥ———各为相线、ＰＥＮ线、ＰＥ线阻抗（Ω）
ＺＳ———接地故障回路总阻抗（Ω）
计算中忽略了变压器阻抗。如果相线和ＰＥＮ线截同，则ＺＰＥＮ＋ＺＰＥ＝ＺＬ
Ｕｆ＝０．５Ｕ０＝１１０Ｖ
    考虑建筑物内等电位联结减少触电压的作用，按ＩＥＣ６１２００－４１３间接接触防护－自动切断电源）标准，一般情况下，可减少约２０％的接触电压，则接触电压ＵＣ为：
   ＵＣ＝０．８Ｕｆ＝０．８*１１０＝８８Ｖ＞５０Ｖ；此ＵＣ足以引起人身电击事故。因此，金属性接地故障能使设备外壳带危险接触电压，其主要后果是人身电击。
    当故障电流Ｉｄ足够大时，回路首端的过流保护器（断路器、熔断器）也能瞬间动作，避免事故的发生。但Ｉｄ值不仅与线路截面、长度有关，也与线路连接质量、布线方式以及维护管理水平等难以估量的因素有关，所以靠过流保护电源并不可靠。这就是不论ＴＴ系统还是ＴＮ系统，要求在手握式、移动式设备供电的插座回路上必须安装额定动作电流Ｉ△ｎ大于３０ｍＡ的瞬动漏电保护器的原因所在。
    发生接地故障时，故障点不熔焊而是产生电弧、电火花（密集的电火花即是电弧）的接地故障为电弧性接地故障，如图２所示。电弧、电火花具有很大的阻抗，它限制了接地故障电流Ｉｄ，使过流保护电器不能动作或许久才能动作，但故障点或连接不良的ＰＥ线接头上通过Ｉｄ时迸发的电弧、电火花的局部高温可高达２０００－３０００℃，很容易引燃近旁可燃物质，引起电气火灾。
   由于故障电弧的阻抗大，２２０Ｖ相电压大部分降落在电弧上，分配在线路上的电压降大大减少，其结果是ＵＣ和Ｕｆ大大小于５０Ｖ，因此电弧性接地故障只能引起电气火灾而不会招致人身电击事故。
 
二、安装两级漏电保护器
 
   只在插座回路上安装漏电保护器的做法不能防范插座回路以外电气线路和设备电弧性接地故障引起的电气火灾，为此应按ＩＥＣ６０３６４－４－４８２（火灾防护）和我国《低压配电设计规范》（ＧＢ５００５４－９５）要求，在电源进线上再安装一级漏电保护器，其额定动作电流一般为３００ｍＡ，并带有约０．１５ｓ的延时，以与插座回路上的漏电保护器有选择性配合。增加这一级漏电保护器对电气投资虽略有增加，但对防范常见多发的危险接地电弧火灾却是至关重要的。另外不可实现地建筑物配电线路电弧性和金属性的接地故障进行保护。
 
三、四极和二极漏电保护器的应用
 
    电气安全的一个基本要求是尽量减少开关电器的级数和触头数以及线路的连接点。开关触头之类的活动连接和线路的固定连接由于种种原因都可能因导电不良而成为事故起因，而三相回路中的中性线导电不良危险尤甚，这是因为中性线导电不良时设备依然运转，隐患不易被发现，当三相负荷严重不平衡时将导致三相电压也严重不平衡而烧坏单相设备。所以，应尽可能限制在中性线增加触头。
   目前存在一种误解，即认为由于三相负荷不平衡，而中性线截面又小于相线截面，为防中性线过截而装四极开关。但ＩＥＣ３６４－４－４７３（过电流防护措施）标准和我国低压配电设计规范都规定不必为此断开中性线，只需在中性线上装设过流检测元件来断来三根相线，使中性线不再有电流，过载问题自然迎刃而解了。另一种误解，即认为带有单相负荷的三相漏电保护器应采用四极的。其实漏电保护器的标准名称是“剩余电流动作保护器”，它只能在回路中出现剩余电流（如绝缘损坏引起的对地泄漏电流）时动作，而与回路不平衡电流毫不相干。因此，这些误解造成了现时一些四级漏电保护器的应用过滥。
    四极（单相为二极）漏电保护器主要用于ＴＴ系统，这可用图３来说明。ＴＴ系统回路有一相发生接地故障，故障电流Ｉｄ在电源接地电阻Ｒｂ上产生电压降，使中性线带故障电压Ｕｆ＝Ｉｄ*Ｒｂ，因中性线是绝缘的，此Ｕｆ一时并不引起事故，但此时若电气设备又发生碰外壳接地故障，漏电保护器跳闸，Ｕｆ将沿着图中虚线所示路径传导至设备外壳。因中性线未被切断，如果Ｕｆ大于５０Ｖ，则漏电保护器跳闸后仍难免发生电击事故。如果ＴＴ系统采用的是四极或二极漏电保护器，则在断开线的同时中性线也被断开，从而切断Ｕｆ的传导路径，事故就不致发生。ＴＮ－Ｃ系统因不允许ＰＥＮ线通过漏电保护器而无法装设漏电保护器。ＴＮ－Ｓ和ＴＮ－Ｃ－Ｓ系统内设备外壳与Ｎ线相连通，不存在上述漏电保护器动作后外壳反而出现故障电压的问题。由此可知，四极或二极漏电保护器的应用与被保护回路三相负荷是否平衡无关，而与回路接地系统类型有关。
 
    四、采用电子式漏电保护器应注意的事项
 
   电子式漏电保护器制作简单，价格低廉，是我国广泛采用的漏电保护器类型。但它不同于电磁式漏电保护器类型。电磁式漏电保护器用故障电流的能量来脱扣，而电子式漏电保护器是用故障回路的残压来脱扣（发生接地故障时，回路电压下降，此残压指故障时漏电保护器接线端子上的电压，不是指公用电网的电压负偏差）。当接地故障点靠近漏电保护器时，其值过低，不能使漏电保护器动作来避免事故的发生。因此，当采用电子式漏电保护器时，应注意漏电保护器的安装位置不能离插座太近，以保证漏电保护器处有足够的故障残压。另外，当回路的中性线断线时，回路上的电子式漏电保护器也将因失压而不能动作，这时如手持绝缘损坏的手握式和移动式设备将是十分危险的。因此，在使用电子式漏电保护器时，要考虑上述因素。