6ES7223-1HF22-0XA8原装库存

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新的应用设备提供供电的能力。

1.2 什么是PoE以太网供电PoE  (Power Over Ethernet) 以太网供电这项创新的技术，指的是现有的以太网CAT-5布线基础架构在不用作任何改动的情况下就能保证在为如IP电话机、无线局域网接入点AP、安全网络摄像机以及其他一些基于IP的终端传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的能力。PoE技术用一条通用以太网电缆同时传输以太网信号和直流电源，将电源和数据集成在同一有线系统当中，在确保现有结构化布线安全的同时保了现有网络的正常运作。

大部分情况下，PoE的供电端输出端口在非屏蔽的双绞线上输出44~57V的直流电压、350~400mA 的直流电流，为一般功耗在15.4W以下的设备提供以太网供电。典型情况下，一个IP电话机的功耗约为3~5W，一个无线局域网访问接入点AP的功耗约为6~12W，一个网络安全摄像机设备的功耗约为10~12W。
1.3 PoE以太网供电的好处PoE以太网供电为用户带来的好处是显而易见的，将在未来几年内受到用户的大力欢迎。

它节约成本。因为它只需要安装和支持一条而不是两条电缆。一个AC电源接口的价格大约为100～300美元，许多带电设备，例如视频监视摄像机等，都需要安装在难以部署AC电源的地方。随着与以太网相连的设备的增加，如果*为数百或数千台设备提供本地电源，将大大降低部署成本，并简化其可管理性。

它易于安装和管理。客户能够自动、安全地在网络上混用原有设备和PoE设备，能够与现有以太网电缆共存。

它安全。因为PoE供电端设备只会为需要供电的设备供电。只有连接了需要供电的设备，以太网电缆才会有电压存在，因而了线路上漏电的风险。

它得于网络设备的管理。因为当远端设备与网络相连后，将能够远程控制、重配或重设。

更多增强的应用。随着IEEE 802.3af标准的确立，其他大量的应用也将快速涌现出来，包括蓝牙接入点、灯光工作、网络打印机、IP电话机、Web摄像机、无线网桥、门禁读卡机与监测系统等。用户在当前的以太网设备上融合新的供电装置，就可以在现有的网线上提供48v直流电源，降低了网络建设的总成本，并且保护了投资。

2.1  PoE以太网供电技术2.1.1 PoE以太网供电系统介绍一个完整的PoE系统包括供电端设备（Power Source Equipment，PSE）和受电端设备（Powered Device，PD）两部分,两者基于IEEE802.3af标准建立有关受电端设备PD的连接情况、设备类型、功耗级别等方面的信息联系，并以此为根据控制供电端设备PSE通过以太网向受电端设备PD供电。

供电端设备PSE可以是一个 Endspan (已经内置了PoE功能的以太网供电交换机)和 Midspan (用于传统以太网交换机和受电端设备PD之间的具PoE功能的设备)两种类型，而受电端设备PD则是如一些具PoE功能的无线局域网AP、IP电话机等终端设备。

操作电压一般情况下为 48 Vdc，但其也许可能在 44 Vdc 和 57Vdc之间，但无论如何是不能**过60Vdc的。

由PSE产生的较大电流一般情况下在 350mA 到 400mA 之间变化。这将确保以太网电缆不会由于其本身的阻抗而导致过热。

上述两个值使得PSE在其端口输出会产生较小15.4W 的功率输出，考虑到经过以太网电缆后的损耗，受电端设备PD所能接受到的较大的功率为 12.95W。

2.1.2 PoE以太网供电的线对选择根据IEEE 802.3af的规范，有两种方式选择以太网双绞线的线对来供电，分别称为选择方案A与选择方案B。

方案A是在传输数据所用的电缆对((1/2 & 3/6)之上同时传输直流电，其信号频率与以太网数据信号频率不同以确保在同对电缆上能够同时传输直流电与数据。方案B使用局域网电缆中没有被使用的线对(4/5 & 7/8)来传输直流电，因为在以太网中，只使用了电缆中四对线中的两对来传输数据，因此可以用另外两对来传输直流电。

现在 Endspan (已经内置了PoE功能的以太网供电交换机)解决方案产品如NETGEAR公司的产品 FSM7326P 采用方案A也就是采用在传输数据所用的电缆对((1/2 & 3/6)之上同时传输直流电，这样就确保交换机端口同时允许千兆以太网(Gigabit Ethernet)和以太网供电(PoE)共存，可提供10/100/1000Mbps三种速度的连接,并且Endspan在信号传输上对质量更有保证。

2.2 PoE系统以太网供电工作过程供电端设备PSE是整个POE以太网供电过程的管理者。当在一个网络当中布置PSE供电端设备时，PoE以太网供电工作过程如下：

1.  检测过程。刚开始的时候，PSE设备在端口只是输出很小的电压，直到其检测到其线缆的终端连接为一个支持IEEE 802.3af 标准的受电端设备。

2. PD端设备分类。当检测到受电端设备PD之后，供电端设备PSE可能会为PD设备进行分类，并且评估此PD设备所需的功率损耗。

3. 开始供电。在一个可配置的时间(一般小于15微秒)的启动期内，PSE设备开始从低电压开始向PD设备供电，直至提供到 48Vdc 级的直流电源。

4. 供电。为PD设备提供稳定可靠的48Vdc 级直流电，满足PD设备不越过15.4W的功率消耗。

5. 断电。如果PD设备被物理或者电子上从网络上去掉，PSE就会快速地(一般在300 – 400 ms的时间之内)停止为PD设备供电，并且又开始检测过程检测线缆的终端是否连接PD设备

在整个过程当中，一些事情如PD设备功率消耗过载、短路、**过PSE的供电负荷等会造成整个过程在中间会中断，又会从第一步检测过程开始。

2.3 PoE供电端设备电源管理如果一个24端口的Endspan 交换机在每个端口都提供 15.4W的电源输出的话，整个交换机则要求提供高达370W的功率输出！这会导致整个交换机要处理过热的问题。而在一个企业的典型应用当中，可能需要连接20个 IP电话(一般每个为4-5Watts)，连接2个无线局域网接入点AP（一般每个约为 8-10Watts），连接 2个网络摄像机(一般每个约为10-13Watts)，总计需要约146Watts。考虑到成本因素及其他，因此一般的Endn以太网供电交换机的输出功率都设计在150Watts到200Watts之间，如NETGEAR公司三层以太网供电交换机FSM7326P就能提供170Watts的直流电输出。另外也可以根据各种情况对各个不同端口的输出直流电进行各种各样的管理以满足用户的不同需要。

1 引言 
    近年来，随着我国自动化技术的提高，工厂自动化也上了一个新台阶。可编程逻辑控制器(PLC)作为一个从八十年代发展起来的新兴的工业控制器，是自动控制、计算机和通讯技术相结合的产物，是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。PLC以其体积小、功能齐全，价格低廉，可靠性高等方面具有*特的优点，在各个领域获得了广泛应用。 
    洪门水电厂是一个投产30多年老电厂，原有的自动化设备无法满足安全生产的需要。溢洪道是水电厂较重要的水工建筑物之一，因此对于该建筑物日常运行维护特别重要，消力池排水廊道自动抽水系统的更新改造正是为了满足这要求。考虑到水工建筑物自然环境因素，根据可靠性**，选用性价比较高的产品的原则，我们重点对AB、GE、三菱、OMRON（欧姆龙）、MODICON（）、SIEMENS（西门子）等公司的PLC系列产品进行了综合的比较、选择，最后选用了三菱公司的产品，这是因为三菱公司产品除具有上述优点外，还具有维护方便及操作简单直观易掌握的特点。PLC采用三菱 FX2N- 48MR+2A/D+2D/A,主要负责水位的数据采集，控制潜水泵的启动/停止等。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏，主要负责参数显示和修改参数以及显示详细的故障信息等。 

2 系统结构 
    洪门水电厂溢洪道消力池排水廊道排水系统主要由三部分组成。①一级堰廊道自动排水系统；②二级堰廊道自动排水系统；③人机对话系统。其中主控制系统安装在二级堰廊道它由水位变送器、液位开关、可编程控制器、接触器、控制开关等构成。除具有现地控制功能外，还具有通过远方的液晶触摸显示器完成水位检测、实时显示、传感器整定、实时控制、保护等功能。一级堰廊道只安装了水位变送器和接触器等水泵起动设备。液晶触摸屏也就是人机对话系统安装在溢洪道维护人员的办公地点，离主控中心有100米左右。 

3 各部分工作元器件特性 
    3.1 PLC 
    PLC(FX2N-48MR)是整个控制系统的核心控制部件，其丰富齐备的控制运算指令、优越的性能、现场编程调试的方便已使其成为深受现场技术人员欢迎的控制设备。主要性能指标为：24点输入/24点继电器输出，内置8000步RAM可使用存储盒，运算速度为1.52цs～数100цs/步（应用指令）；其输出接点的较大负载为80VA或100KW，输出接点的寿命为20VA/300万次，35VA/100万次，80VA/20万次。 
    3.2 2A/D及2D/A 
    FX2N-2A/D转换模块用于接收水位变送器输出的4～20 mA电流信号，并将其变为PLC程序可用的十进制数。（即将模拟量转换成数值量） 
    FX2N-2D/A转换模块用于将PLC运算得到的控制量数值转换为-10V～+10V电压信号，通过RS485或RS422接口连接将电流模拟量信号输入到远方监控系统。 
    3.3液位变送器和液位开关 
    液位变送器采用高精度、高可靠性美国麦克产品，型号为MPM426W 液位开关 采用闽台凡宜LTB产品，当水位达到设定值时，给可编程一个动作信号。 
    3.4 触摸屏 
    作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，它的简单易用，强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境。用户可以自由地组合文字，按钮，图形，数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。随着工业设备的飞速发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，无法提率。但使用人机界面，能明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动。使用触摸屏，还可以使机器配线标准化、简单化，同时也能减少PLC控制所需的I/O 点数，降低生产成本，也相对提高整套设备的附加价值。本系统选用三菱公司的GOT930触摸屏，它和三菱PLC有很好的通用性，能在线监视并修改程序，不必很麻烦的重复插拔接口。 

4 本装置系统实现的主要功能 
    4.1具有三种运行方式:自动、手动和退出，采用操作把手手动切换。 
    4.2在“自动”运动方式下，根据液位开关（或液位变送器）提供的液位信号启动和停止潜水泵；在“手动”运行方式下，可以直接通过手动操作把手起动/停止潜水泵。在“退出”运行方式下，自动和手动操作均不起作用。 
    4.3自动定时切换各潜水泵间的主用/备用状态，也可以人为进行切换各泵间的主用/备用状态。 
    4.4采用发光二极管指示装置的运行状态和系统故障。 
    4.5采用液晶显示屏来进行参数显示（如：水位等）和修改参数（如：水泵启动和停止水位整定值、水泵切换时间参数、）以及显示详细的故障信息。 
    4.6具有故障报警功能，报警信息包括：电源故障、水泵故障、变送器故障、水位过高、水位过低、PLC故障等。 
    4.7具有自检功能和较强的容错能力。 
    4.8控制电源采用交直流两路输入的UPS电源。 
    4.9具有通信联网功能，将报警信号和模拟量信号等传送到远方计算机监控系统。 

5 软件设计 
    根据溢洪道消力池排水廊道排水系统控制的要求，利用三菱公司PLC丰富的指令编制控制程序，并结合现场调试及优化控制程序的原则，本控制系统主要有以下几个控制程序模块。 
    5.1 二级堰廊道自动排水控制过程 
    5.1.1当两台水泵处于“自动”状态时，若液位开关达到“水位高”位置时，主用水泵起动；若液位开关达到“水位过高”或“水位很高”位置时，备用水泵也起动，并且同时发出“水位过高”告警信号。 
    5.1.2当液位开关低于“水位低”位置时，所有运行的水泵都停止工作；若“水位过低”时，除水泵停止运行外，还发“水位过低” 告警信号。 
    5.1.3当PLC发出某台水泵的运行指示后2秒内该台水泵的磁力起动器未动作，则该台水泵主/备用状态改变至备用状态，并同时发出告警信号。