6ES7223-1BL22-0XA8选型手册

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1996年，三菱电机以“多厂家设备环境、高性能、省配线”理念开发、公布和开放了现场总线CC-bbbb。
CC-bbbb是Control&Communication bbbb (控制与通信链路系统)的简称。具有性能**、应用广泛使用简单节省成本等**优点。
一般而言，我们将网络系统分为3至4个层次：管理层、控制器层、部件层，部件层也就是指装置层和传感器层。由于CC-bbbb的数据容量大，通信速度多级可选择，CC-bbbb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。
由于它的数据容量大，通讯速度广泛。

一、CC-bbbb的**性能：
CC-bbbb是一种高可靠性、高性能的网络。
CC-bbbb的优势如下：
1） 高速度大容量的数据传送可设定介于156Kbps到10Mbps间可选择的5种通信速度之一。
总长度由较大通信速度决定。
每个循环传送数据为24字节，有150字节用于通信传送。
8字节（64位）用于位数据传送，16字节（4点RWr、4点RWw）用于字传送，
（L=>M 34字节）。
每次链接扫描的较大容量是2048位和512字。
在64个远程I/O站的情况下，链接扫描时间为3.7毫秒。
稳定快速的通信速度是CC-bbbb的较大优势。
CC-bbbb有足够**的性能应用于大范围的系统。
当应用10Mbps的通信速度时，较大通信距离是100米；当通信速度为156Kbps时，较大通信距离为1200米。
如果应用中继器，还可以扩展网络的总长度。通信电缆的长度可以延长到13.2KM。
2）拓扑结构有多点接入、T型分支、星型结构
3种型号的电缆及连接器可以支持将CC-bbbb元件接入任何机器和系统。

3）CC-bbbb使分布控制成为现实
CC-bbbb同样用于低价的中间控制层网络。
所有的本地站和智能站可以访问循环数据，如到达从站或来自从站的RX、RY、
RWr、RWw。（但不可改变这些数据）
如果使用这些循环数据，可以保高速的应答和稳定的刷新时间，使中间控制通信、中央控制系统变成现实。
有些应用中要求有控制层和元件层2种网络，这样的系统可以仅仅只用CC-bbbb。
由于CC-bbbb每个站有固定的循环数据的范围，可能使循环数据受到限制，但，它毕竟是一个低价的网络。

4）自动刷新功能、预约站功能
以PLC作为CC-bbbb的主站为例，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较大的优越性，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）优异抗噪性能和兼容性
为了保多厂家网络的良好的兼容性，一致性测试是非常重要的。通常只是对接
口部分进行测试。而且，CC-bbbb的一致性测试程序包含了噪音测试。因此，所
有CC-bbbb兼容产品具有高水平的抗噪性能。正如我们所知，能做到这一点
的只有CC-bbbb。
除了产品本身具有**的抗噪性能以外，光缆中继器给网络系统提供了更加可
靠、更加稳定的抗噪能力。
至今还未收到过关于噪音引起系统工作不正常的报告。

7）互操作性和即插即用
CC-bbbb提供给合作厂商描述每种类型产品的数据配置文档。这种文档称为内
存映射表，用来定义控制信号和数据的存储单元（地址）。然后，合作厂商按
照这种映射表的规定，进行CC-bbbb兼容性产品的开发工作。
以模拟量I/O映射表为例，在映射表中位数据RX0被定义为“读准备好信号”，字数据RWr0被定义为模拟量数据。由不同的A公司和B公司生产的同样类型的产品，在数据的配置上是完全一样的，用户根本不需要考虑在编程和使用上A公司与B公司的不同，另外，如果用户换用同类型的不同公司的产品，程序基本不用修改。可实现“即插即用”连接设备
8）瞬时传送功能
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。一个子站可传递的数据容量依赖于所占据的虚拟站数。占据一个子站意味着适合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。信息从主站传递到子站，信息数据将以150字节为单位分割，并以每批150字节传递。若从子站传递到主站或其他子站，每批信息数据较大为34字节。瞬时传送需要由**指令来完成。

一、现场仪表系统故障的基本分析步骤
现场仪表测量参数一般分为温度、压力、流量、液位四大参数。
现根据测量参数的不同,来分析不同的现场仪表故障所在。
1．首先,在分析现场仪表故障前,要比较透彻地了解相关仪表系统的生产过程、生产工艺情况及条件,了解仪表系统的设计方案、设计意图,仪表系统的结构、特点、性能及参数要求等。
2．在分析检查现场仪表系统故障之前,要向现场操作工人了解生产的负荷及原料的参数变化情况,查看故障仪表的记录曲线,进行综合分析,以确定仪表故障原因所在。
3．如果仪表记录曲线为一条死线(一点变化也没有的线称死线),或记录曲线原来为波动,现在突然变成一条直线;故障很可能在仪表系统。因为目前记录仪表大多是DCS计算机系统,灵敏度非常高,参数的变化能非常灵敏的反应出来。此时可人为地改变一下工艺参数,看曲线变化情况。如不变化,基本断定是仪表系统出了问题;如有正常变化,基本断定仪表系统没有大的问题。
4．变化工艺参数时,发现记录曲线发生突变或跳到较大或较小,此时的故障也常在仪表系统。
5．故障出现以前仪表记录曲线一直表现正常,出现波动后记录曲线变得毫无规律或使系统难以控制,甚至连手动操作也不能控制,此时故障可能是工艺操作系统造成的。
6．当发现DCS显示仪表不正常时,可以到现场检查同一直观仪表的指示值,如果它们差别很大,则很可能是仪表系统出现故障。
总之,分析现场仪表故障原因时,要特别注意被测控制对象和控制阀的特性变化,这些都可能是造成现场仪表系统故障的原因。所以,我们要从现场仪表系统和工艺操作系统两个方面综合考虑、仔细分析,检查原因所在。
二、四大测量参数仪表控制系统故障分析步骤
1．温度控制仪表系统故障分析步骤
分析温度控制仪表系统故障时,首先要注意两点：该系统仪表多采用电动仪表测量、指示、控制;该系统仪表的测量往往滞后较大。
(1)温度仪表系统的指示值突然变到较大或较小,一般为仪表系统故障。因为温度仪表系统测量滞后较大,不会发生突然变化。此时的故障原因多是热电偶、热电阻、补偿导线断线或变送器放大器失灵造成。
(2)温度控制仪表系统指示出现快速振荡现象,多为控制参数PID调整不当造成。
(3)温度控制仪表系统指示出现大幅缓慢的波动,很可能是由于工艺操作变化引起的,如当时工艺操作没有变化,则很可能是仪表控制系统本身的故障。
(4)温度控制系统本身的故障分析步骤：检查调节阀输入信号是否变化,输入信号不变化,调节阀动作,调节阀膜头膜片漏了;检查调节阀定位器输入信号是否变化,输入信号不变化,输出信号变化,定位器有故障;检查定位器输入信号有变化,再查调节器输出有无变化,如果调节器输入不变化,输出变化,此时是调节器本身的故障。
2．压力控制仪表系统故障分析步骤
(1)压力控制系统仪表指示出现快速振荡波动时,首先检查工艺操作有无变化,这种变化多半是工艺操作和调节器PID参数整定不好造成。
(2)压力控制系统仪表指示出现死线,工艺操作变化了压力指示还是不变化,一般故障出现在压力测量系统中,首先检查测量引压导管系统是否有堵的现象,不堵,检查压力变送器输出系统有无变化,有变化,故障出在控制器测量指示系统。
3．流量控制仪表系统故障分析步骤
(1)流量控制仪表系统指示值达到较小时,首先检查现场检测仪表,如果正常,则故障在显示仪表。当现场检测仪表指示也较小,则检查调节阀开度,若调节阀开度为零,则常为调节阀到调节器之间故障。当现场检测仪表指示较小,调节阀开度正常,故障原因很可能是系统压力不够、系统管路堵塞、泵不上量、介质结晶、操作不当等原因造成。若是仪表方面的故障,原因有：孔板差压流量计可能是正压引压导管堵;差压变送器正压室漏;机械式流量计是齿轮卡死或过滤网堵等。
(2)流量控制仪表系统指示值达到较大时,则检测仪表也常常会指示较大。此时可手动遥控调节阀开大或关小,如果流量能降下来则一般为工艺操作原因造成。若流量值降不下来,则是仪表系统的原因造成,检查流量控制仪表系统的调节阀是否动作;检查仪表测量引压系统是否正常;检查仪表信号传送系统是否正常。
(3)流量控制仪表系统指示值波动较频繁,可将控制改到手动,如果波动减小,则是仪表方面的原因或是仪表控制参数PID不合适,如果波动仍频繁,则是工艺操作方面原因造成。
4．液位控制仪表系统故障分析步骤
(1)液位控制仪表系统指示值变化到较大或较小时,可以先检查检测仪表看是否正常,如指示正常,将液位控制改为手动遥控液位,看液位变化情况。如液位可以稳定在一定的范围,则故障在液位控制系统;如稳不住液位,一般为工艺系统造成的故障,要从工艺方面查找原因。
(2)差压式液位控制仪表指示和现场直读式指示仪表指示对不上时,首先检查现场直读式指示仪表是否正常,如指示正常,检查差压式液位仪表的负压导压管封液是否有渗漏;若有渗漏,重新灌封液,调零点;无渗漏,可能是仪表的负迁移量不对了,重新调整迁移量使仪表指示正常。
(3)液位控制仪表系统指示值变化波动频繁时,首先要分析液面控制对象的容量大小,来分析故障的原因,容量大一般是仪表故障造成。容量小的首先要分析工艺操作情况是否有变化,如有变化很可能是工艺造成的波动频繁。如没有变化可能是仪表故障造成。
以上只是现场四大参数单独控制仪表的现场故障分析,实际现场还有一些复杂的控制回路,如串级控制、分程控制、程序控制、联锁控制等等。这些故障的分析就更加复杂,要具体分析

  随着计算机、控制、通信、网络等技术的发展，作为工业控制数字化、智能化与网络化典型代表的现场总线（FieldBus）技术也发展迅速、影响巨大，引起了工程技术界的普遍兴趣与重视，使计算机控制系统逐步从集散控制系统（Distributed Control System DCS）走向以现场总线为基础的分布式现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS），被誉为工业自动化领域具有性的新技术。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一。
1项目概述

我公司现有五座炼铁高炉，每一座高炉在生产中都产生大量的高炉煤气，但是煤气中烟尘和焦油的含量非常高，所以不能直接用于其他生产活动，必须进行除尘。现有的煤气除尘系统主要有洗涤塔除尘和布袋除尘。鉴于一号到四号高炉在地理位置上比较集中，并且采用相同的洗涤塔式除尘系统，又因原用电动组合式仪表控制系统已不能满足生产的需求，所以采用集中改造原则，把这四个高炉的控制系统进行大集成，现将其改造成为西门子PROFIBUS现场总线系统。

具体改造项目包括四座高炉的煤气洗涤塔流程和公共部分流程。系统中所有上位监控设备将全部采用研华工业用计算机，通过工业以太网集中HMI人机交互方式进行系统监控运行，下位PLC控制站也采用集中组建方式，这样可以减少控制室数量，节省大量开支。另外在现场建设现场数据采集站，通过PROFIBUS总线向PLC传送数据，这样可以大量减少物理布线，并且实现了远程设备诊断。在PLC控制站上实现各个工艺流程、设备运转之间的相互联锁的操作功能，提高了系统的安全性。采用了先进的控制方式和控制算法，实现了四座高炉煤气洗涤塔液位的自动调节控制，减少了维护和操作人员的劳动强度和工作量，为这些岗位减员增效创造了条件。

2系统组成

现场总线控制系统是自动控制系统的发展方向，通过细致详细的调查工作，并结合这四个高炉煤气洗涤系统的实际情况，较终选择了西门子公司的PROFIBUS-DP现场总线技术，在这场总线系统中，我们的控制站采用了德国西门子公司的S7-300系列PLC，站采用了德国西门子公司的ET200系列设备，通过上位、下位、现场三位一体的方式实现了PROFIBUP-DP现场总线系统，并且在上位监控中采用了工业以太网，对现场总线提供了强有力的辅助，大大提高了速度。系统整体布置简图如图1所示。该系统是一种功能强大、使用方便、运行可靠的控制系统，为我们的现场生产提供了功能强大的物质基础。

2．1控制系统的UPS电源

为了提高系统的安全性，为PLC控制系统提供不间断电源，配置原装EMERSON电池。这套UPS电源系统包括主副两路220V供电和电池组，当主220V电源故障后，自动跳到电池组供电，当电池组电量耗尽后，系统又会自动跳到副220V电源。这套电源系统与原来的控制系统电源相比，给系统提供了较大的安全性，保证了净化系统的安全连续运行，减少了不必要的停产，无形中增加了效益。

2．2上位监控系统

上位监控系统设一台工程师站和两台操作员站，选用研华工业计算机，每台计算机上装有网络通讯卡CP1613，它们各通过上位工业以太网总线分别与五套S7-300系统的通讯处理器CP343-1通讯口连接，工业以太网的构建主要依据一台西门子的ESMTP80工业级别的交换机。组态软件采用西门子的WINCC制作监控程序，WINCC是西门子公司的**软件，与硬件连接时有很好的兼容性和可靠性，通讯方便，具有很好的适配性。WINCC提供了适用于工业的图形显示、消息、归档以及报表的功能模板，高性能的过程耦合、快速的画面更新及可靠的数据使其具有高度的适用性。

2．3下位控制站

我们的控制站采用了德国西门子公司的S7-300系列PLC，包括四个高炉的系统和一套公共管网系统，总共用五套西门子S7315-2DP的PLC系统来实现自动控制。

2．4现场站

在生产现场，我们需要采集的信号主要包括热电阻信号、各种变送器的4～20mA模拟量信号、数字量信号等，还要输出模拟量电流信号用于控制调节阀，由于各个高炉的变送器距离集中控制室比较远，我们采用了德国西门子公司的ET200系列设备来构成站，通过PROFIBUS-DP总线向控制站传送和接收实时数据。这样，我们可以就近把变送器的信号接入传输站，并可就近输出4～20mA的控制信号来控制现场调节阀，主要由ET200B热电阻模板采集热电阻信号，由ET200B标准模拟量输入模板采集4～20mA电流信号，由ET200eco数字量模板采集数字量信号输入，由ET200B标准模拟量输出模板输出控制信号。这些数据通过总线在现场和控制站之间传输，省去了大量的物理布线，这些现场模块完全适合工业生产的恶劣环境，只需要一个简单的小控制室即可正常工作，另外采用先进的EJA530就地式变送器，省去了大量的仪表安装管网。

3采用现场总线技术的优势

传统的计算机控制系统一般采用DCS结构。在DCS中，对现场信号需要进行点对点的连接，并且I／O端子与PLC或自动化仪表一起被放在控制柜中，而不是放在现场。这就需要铺设大量的信号传输电缆，布线复杂，既费料又费时，信号容易衰减并容易被干扰，而且又不便维护。DCS一般由操作员站、控制站等组成，结构复杂，成本高。而且DCS不是开放系统，互操作性差，难以实现数据共享。而基于PC的FCS则完全克服了这些缺点。
（1）在FCS中，借助于现场总线技术，所有的I／O模块均放在工业现场，而且所有的信号通过分布式智能I／O模块在现场被转换成标准数字信号，只需一根电缆就可把所有的现场子站连接起来，进而把现场信号非常简捷地传送到控制室监控设备上，降低了成本，又便于安装和维护，同时数字化的使系统具有很高的传输速度和很强的抗干扰能力。
（2）FCS具有开放性。在FCS中，软件和硬件都遵从同样的标准，互换性好，更新换代容易。程序设计采用IECll31-3五种国际标准编程语言，编程和开发工具是完全开放的，同时还可以利用PC丰富的软硬件资源。
（3）系统的效率大为提高。在FCS中，一台PC可同时完成原来要用多台设备才能完成的任务。在多任务的bbbbbbs操作系统下，PC中的软件PLC可以同时执行多达十几个PLC任务，既提高了效率，又降低了成本。且PC上的PLC具有在线调试和功能，较大地改善了编程环境。
（4）在FCS中，系统的基本结构为：工控机或商用PC、现场总线主站接口卡、现场总线输入／输出模块、PLC或实时制软件包、组态软件和应用软件。上位机的主要功能包括系统组态、数据库组态、历史库组态、图形组态、控制算法组态、数据报表组态、实时数据显示、历史数据显示、图形显示、参数列表、数据打印输出、数据输入及参数修改、控制运算调节、报警处理、故障处理、通信控制和人机接口等各个方面，并真正实现控制集中、危险分散、数据共享、完全开放的控制要求。

4结束语

由的阐述可以看出，FCS的技术关键是现场总线技术。它不仅具有精度高、可自诊断等优点，而且具有控制功能，必将取代传统的控制方式。连接现场设备的现场总线是一种开放式、数字化、多接点的双向传输串行数据通路，它是计算机技术、自动控制技术和通信技术相结合的产物。结合PC丰富的软硬件资源，既克服了传统控制系统的缺点，又较大地提高了控制系统的灵活性和效率，形成了一种全新的控制系统，开创了自动控制的新纪元，成为自动控制发展的必然趋势