6ES7231-0HF22-0XA0物优**

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1.前言

随着我国经济的高速发展，用电量的日益增加，配电的性日益重要。配电网络由配电变压器、配线柜及配电线路构成，配电变压器的决定了配电网运行的。由于配电变压器分布分散，干扰大，配电变压器之间通讯比较困难，用常规的自动化监测手段难以实现大量配电变压器参数的集中监测。当配电变压器出现故障或者遭到人为破坏的时候，例如出现**负荷运行等情况时，无法及时反映到监控中心，容易造成巨大的损失。本文所述的配电变压器智能化远程监控系统为解决上述问题提供了一套可行的方案。

2.系统功能

保护监测功能：变压器电流差动保护、变压器差流速断保护、变压器过流后备保护、过电压保护、电流测量、电压测量、温度测量、功率因数测量、谐波测量。

异常报警功能：遇有报警事件（断路、短路、过载、过热、欠压、停电等）发生时，在本地进行相应的处理，并通过DP模块发送报警信息到配有DP主站卡的中心管理计算机。中心管理计算机收到报警信息后，主动弹出警告窗口，告诉用户哪个监测点发生了报警类型以及解决措施，并提供报警数据。

自保护功能：系统具有自检测和数据掉电保护功能。

3.方案设计

和利时公司的HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC具有良好的扩展性能、较高的性价比、良好的抗干扰性和丰富的指令。该方案采用HOLLiAS-LEC G3系列PLC进行数据采集和处理。

配电变压器智能化远程监控系统的每个DP从站对本地的配电变压器进行实时测量，包括电流、电压的过载情况，并对设备的运行参数进行在线，主要包括温度、压力的工作状态。然后通过DP从站通讯模块把到监控室的中心管理计算机上，完成整个系统的监控功能。DP从站包括一个CPU模块LM3107、1个4通道的模拟量采集模块LM3310、1个16路开关量输入模块LM3212、1个8路开关量输出模块LM3222和1个DP从站通讯模块LM3401。

每个DP从站通过Profibus-DP总线实现和DP主站之间的通讯。对于配电变压器工作状态的相关数据，模拟量由LM3310采集得到，开关量由LM3107和LM3212直接得到，在CPU模块LM3107里对采集到的数据进行相应的处理，作出各种保护措施，由LM3222输出开关量，然后LM3107将需要传送的模拟量和开关量通过DP通讯模块LM3401实时传输给DP主站。

4.方案优势

本文提出的解决方案有以下的优势：

1. 采用HOLLiAS-LEC G3 PLC检测配电变压器工作状态的相关数据，具有抗干扰性强、维护方便的优点。

2. HOLLiAS-LEC G3 PLC具有很强的通讯能力，对的实时提供了保。中心管理计算机通过Profibus-DP总线把每个配电变压器的相关数据进行汇总，并不断刷新实时数据库。

3. 当配电变压器发生故障时，*监控室能**时间发现故障，并提供故障分析，指出故障原因，提出故障处理意见。

  PLC的通信模块是用来完成与别的PLC，其他智能控制设备或计算机之间的通信。以下简单介绍FX系列通信用功能扩展板、适配器及通信模块。 

    （1）通信扩展板FX2N-232-BD  FX2N-232-BD是以RS-232C传输标准连接PLC与其他设备的接口板。诸如个人计算机、条码阅读器或打印机等。可安装在FX2N内部。其较大传输距离为15米，较高波特率为19200bit/s，利用**软件可实现对PLC运行状态监控，也可方便的由个人计算机向PLC传送程序。 

    （2）通信接口模块FX2N-232IF  FX2N-232IF连接到FX2N系列PLC上，可实现与其它配有RS232C接口的设备进行全双工串行通信。例如个人计算机，打印机，条形码读出器等。在FX2N系列上较多可连接8块FX2N-232IF模块。用FROM/TO指令收发数据。较大传输距离为15米，较高波特率为19200bit/s，占用8个I/O点。数据长度、串行通信波特率等都可由特殊数据寄存器设置。 

    （3）通信扩展板FX2N-485-BD  FX2N-485-BD-用于RS-485通信方式。它可以应用于无协议的数据传送。FX2N-485-BD在原协议通信方式时，利用RS指令在个人计算机、条码阅读器、打印机之间进行数据传送。传送的较大传输距离为50米，较高波特率也为19200bit/s。每一台FX2N系列PLC可安装一块FX2N-485-BD通信板。除利用此通信板实现与计算机的通信外，还可以用它实现两台FX2N系列PLC之间的并联。 

    （4）通信扩展板FX2N-422-BD  FX2N-422-BD应用于RS-422通信。可连接FX2N系列的PLC上，并作为编程或控制工具的一个端口。可用此接口在PLC上连接PLC的外部设备、数据存储单元和人机界面。利用FX2N-422-BD可连接两个数据存储单元（DU）或一个DU系列单元和一个编程工具，但一次只能连接一个编程工具。每一个基本单元只能连接一个FX2N-422-BD，且不能与FX2N-485-BD或FX2N-232-BD一起使用。 

    （5）接口模块MSLSECNET/MINI 

    采用MSLSECNET/MINI接口模块，FX系列PLC可用作为A系列PLC的就地控制站，构成集散控制系统

程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。

目前，可编程序控制器已经广泛地应用在各个工业部门。随着其性能价格比的不断提高，应用范围还在不断扩大，主要有以下几个方面：

1. 逻辑控制

   可编程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力，可以实现逻辑运算，用触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制，定时控制与顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领域较为普及，包括微电子、家电行业也有广泛的应用。

2. 运动控制 

     可编程序控制器使用**的运动控制模块，或灵活运用指令，使运动控制与顺序控制功能**地结合在一起。随着变频器、电动机起动器的普遍使用，可编程序控制器可以与变频器结合，运动控制功能更为强大，并广泛地用于各种机械，如金属切削机床、装配机械、机器人、电梯等场合。

3. 过程控制

   可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量，通过模拟量I/0模块，实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换和D/A转换，并对被控模拟量实行闭环PID（比例-积分-微分）控制。现代的大中型可编程序控制器一般都有PID闭环控制功能，此功能已经广泛地应用于工业生产、加热炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。 

4. 数据处理

    可编程序控制器具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以是运算的中间参考值，也可以通过通信功能传送到别的智能装置，或者将它们保存、打印。数据处理一般用于大型控制系统，如无人柔制造系统，也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

5. 构建网络控制

    可编程序控制器的通信包括主机与远程I/0之间的通信、多台可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备(如计算机、变频器)之间的通信。可编程序控制器与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。

当然，并非所有的可编程序控制器都具有上述功能，用户应根据系统的需要选择可编程序控制器，这样既能完成控制任务，又可节省资金。

可编程控制器的种类很多，用户可以根据控制系统的具体要求选择不同技术性能指标的PLC。可编程控制器的技术性能指标主要有以下几个方面：

1. 输入/输出点数

可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子数量的总和。它是描述的PLC大小的一个重要的参数。

2. 存储容量

PLC的存储器由系统程序存储器，用户程序存储器和数据存储器三部分组成。PLC存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和，表征系统提供给用户的可用资源，是系统性能的一项重要技术指标。

3. 扫描速度

可编程控制器采用循环扫描方式工作，完成1次扫描所需的时间叫做扫描周期。影响扫描速度的主要因素有用户程序的长度和PLC产品的类型。PLC中CPU的类型、机器字长等直接影响PLC运算精度和运行速度。

4. 指令系统

指令系统是指PLC所有指令的总和。可编程控制器的编程指令越多，软件功能就越强，但掌握应用也相对较复杂。用户应根据实际控制要求选择合适指令功能的可编程控制器。

5. 通信功能

通信有PLC之间的通信和PLC与其他设备之间的通信。通信主要涉及通信模块，通信接口，通信协议和通信指令等内容。PLC的组网和通信能力也已成为PLC产品水平的重要衡量指标之一。

厂家的产品手册上还提供PLC的负载能力、外

 自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。

        作为离散控的制的可以选择产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年**PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。 

 PLC是由摸原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到较终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。

相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。PLC没有**操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（较多可达8000多个I/O）。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。 

       近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。 

        通用PLC应用于**设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器

从事PLC的技术支持的人，如果是要到现场开始进行系统调试，无论是对OEM客户，还是对一个过程控制的系统集成，都要在事先做好一些准备工作。就像一个“驴友”出行前，要更换自己的服装尤其是鞋子，带好水、食品，还要准备在野外的一些用品，如果是的话，还要有帐篷、手电筒等一样，作为一个职业的PLC技术支持工程师，也有不少的东西是要准备的。

首先要安排自己的行程计划和衣食住行。如果是需要住宿的话，那么如何定*****、酒店（旅馆、），这里就不多说了。如果时间很长（如**过一个月），为了省钱，就要考虑在当地租房子了，尤其是出发的是一个小组，而不是一个人的时候。衣食住行，这些问题与普通的旅行是一样的，虽然这些问题对你完成任务的影响力并不亚于你的专业水平。想象一下，你到了现场，因为食物中毒导致一个星期拉痢疾的情况会对工作造成什么样的影响，就知道该准备那些东西了。通常，有经验的自动化公司的行政部门会为工程师考虑好这些情况，但是，作为工程师自己一定要进行确认，看看是否所有的事情都已经安排好了。

安顿好了衣食住行的后，要准备自己的工具。作为PLC的现场调试工程师，并不需要很多的调试工具。但是，一个螺丝、一台万用表，还是*的。另外，如果要与现场的仪表传感器进行系统联调的时候，还要有一台信号发生器来模拟现场仪表的信号，以确定当发生问题时，现场的信号是完好的。还有，一台结实的手提电脑，是你编程和调试的必需的工具。虽然这些工具你可以要求用户准备好，但是，作为一个职业的PLC工程师，如果连这几样工具都没有，会被用户怀疑你的职业水平的。其它的一些仪器仪表，如果需要的话，你可以向公司或者客户提出来，让他们提前准备，比如，示波器、稳压电源等等。毕竟这些不那么通用的仪器，通常是不可能随身携带或备用的。

有一些常被忽视的小东西，你准备了之后一定有用的。如，电气胶带、热缩套管、打火机（你吸烟的话自然会有，没有别人也会有），束线带、还有，如果现场接线已经完成了，要准备好一些与信号线相同的电缆，和一些固定基座的螺丝。你可能怀疑要这些做什么用，相信我，带上这些，虽然有些只值几分钱，但到了现场后，可能会节约你一天甚至几天的时间，尤其是你去的地方是在一个偏远的山区的时候。虽然在发货的时候厂家都有螺丝钉，但是到了现场什么都有可能发生，如果螺丝钉不够（而这是每次都必然发生的），会引起许多问题。

除了以上的东西，就是这次调试所要带的备品备件了。虽然现场的货物清单可能会已经考虑了备品备件的问题，但为了应付万一的情况，有些备件你较好还是自己要随身携带。首先是PLC的基板（有的成为机架）、电源、CPU模块，因为这些是一台PLC能够工作的基础，如果现场只有一套系统，那么这些模块就只有一个，如没有备分的话，一旦出现故障，你的所有的工作都必须停下来。因此较好带上一套。

其它的I/O模块和通讯模块，如果现场只有一个的，你都要考虑在多带一个。对于那些现场已经有两块以上的模块，你就不用考虑自己带了。

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