西门子模块6ES7216-2BD23-0XB8原装库存

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自从Profibus-DP 十年前在欧洲诞生时起，就以其先进的性能、方便的使用性、应用的经济性而迅速地被广大制造业用户所接受，至今一直占据各种现场总线应用数量的**大份额。近年来随着现场总线控制系统的日益兴盛，推动了Profibus-DP 技术不断发展，不仅可以把分散在现场的I/O 连接到中控室，同时将传统应在主站上执行的控制任务下移到从站设备，从而实现真正意义上的分布式控制系统。

下面介绍和利时PLC 用于某大型乳品厂保鲜奶、酸奶生产线前处理设备控制，实现局部分散就地控制，整体集中管理的应用案例。

该厂保鲜奶、酸奶生产线为日产200 吨的大型生产线，前处理部分包括收奶、巴氏、待装、混料、菌种扩培、发酵、均质/过冷、CIP 清洗、耗能与产量监测等12 个子系统，生产线占地50? 100 米，1200多个I/O 点。用户对控制系统的要求是，所有I/O 状态均可以在中控室集中监控，巴氏、待装、CIP清洗三个重要的子系统实现就地显示控制，整个系统先进性与经济性并重，具有开放性使得备品备件不依赖于某一个供应商。和利时公司针对用户要求提出了如图所示的解决方案，较终被用户接受。系统网络为Profibus-DP，主站采用西门子PLC S7-400 系列，S7-400 功能强大，足以完成1000 多点的控制任务；由Profibus-DP 连接的22 个局部I/O 箱分别安装在各个子系统的设备旁边，较大限度减少电缆用量。其中巴氏、待装、CIP 为三个带从站接口的PLC，分别执行本系统的控制任务，并将控制状态信息上传主站，三个从站PLC 各带一个触摸屏作为人机界面。使用从站PLC 可以使该子系统的控制不因网络的意外故障而停机，避免浪费宝贵的奶品资源。本系统中的I/O 及从站PLC 全部选用和利时公司的和利时公司PLC产品TM 系列。这种选择为用户带来两点益处：**避免采用国外品牌产品使系统价格过高；*二和利时公司PLC产品 可以采用STEP 7编程语言，与S7-400 相同，用户*花费额外精力学习。这一项目的顺利实施证明和利时公司PLC产品 可以通过Profibus-DP 总线与西门子及任何有Profibus 认证的产品相连，并大大扩展了DP 总线的功能，实现真正意义上的现场总线控制系统。Profibus-DP 技术是和利时公司掌握的核心技术之一，在DCS 和PLC 中均广泛采用，使和利时公司PLC产品 系统在中小规模控制系统市场上与国外*公司站在了同一起跑线上。 

“这套系统的采用使我们真正了解了民族品牌的技术实力”，主管系统验收工作的技术人员这样评价道，“性能上可以与国际水平媲美，价格则充分考虑国情，再加上和利时公司信誉上的**，这种合作应该成为国内不**业*企业之间合作的**随着变频调速技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统已逐渐取代原有的水塔供水系统，广泛应用于多层住宅小区生活消防供水系统。然而，由于新系统多会继续使用原有系统的部分旧设备（如水泵），在对原有供水系统进行变频改造的实践中，往往会出现一些在理论上意想不到的问题。本文介绍的变频控制恒压供水系统，是在对一个典型的水塔供水系统的技术改造实践中，根据尽量保留原有设备的原则设计的，该系统很好的解决了旧设备需要频繁检修的问题，既体现了变频控制恒压供水的技术优势，同时有效的节省了资金。

1 系统介绍

变频恒压供水系统原理如图1所示，它主要是由PLC、变频器、PID调节器、TC时间控制器、压力传感器、液位传感器、动力控制线路以及4台水泵等组成。用户通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。

通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成4-20mA的标准信号送入PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上；当用水量**过一台泵的供水量时，通过PLC控制器加泵。根据用水量的大小由PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。

同时系统配备的时间控制器和PID控制器，使其具有定时换泵运行功能（即钟控功能，由时间控制器实现）和双工作压力设定功能（PID控制器和时间控制器实现）。此外，系统还设有多种保护功能，尤其是硬件/软件备用水泵功能，充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供水。

正常情况（无泵检修）时，各泵的运行顺序为1#，2#，3#，4#。

2 工作原理

2.1 运行方式

该系统有手动和自动两种运行方式：

⑴. 手动运行

按下按钮启动或停止水泵，可根据需要分别控制1#-4#泵的启停。该方式主要供检修及变频器故障时用。

⑵. 自动运行

合上自动开关后，1#泵电机通电，变频器输出频率从0Hz上升，同时PID调节器接收到自压力传感器的标准信号，经运算与给定压力参数进行比较，将调节参数送给变频器，如压力不够，则频率上升到50Hz，1#泵由变频切换为工频，启2#变频，变频器逐渐上升频率至给定值，加泵依次类推；如用水量减小，从先启的泵开始减，同时根据PID调节器给的调节参数使系统平稳运行。

    若有电源瞬时停电的情况，则系统停机；待电源恢复正常后，系统自动恢复运行，然后按自动运行方式启动1#泵变频，直至在给定水压值上稳定运行。

变频自动功能是该系统较基本的功能，系统自动完成对多台泵软起动、停止、循环变频的全部操作过程。

2.2 故障处理

2.2.1 故障报警

当出现缺相、变频器故障、液位下限、**压、差压等情况时，系统皆能发出声响报警信号；特别是当出现缺相、变频器故障、液位下限、**压时，系统还会自动停机，并发出声响报警信号，通知维修人员前来维修。此外，变频器故障时，系统自动停机，此时可切换至手动方式保证系统不间断供水。

2.2.2 水泵检修

为维护和检修水泵，要求在系统正常供水状态下，在一段时间间隔内使某一台水泵停运，系统设有水泵强制备用功能（硬件备用），可随意备用某一台水泵，同时不影响系统正常运行；为了使水泵进行轮休，系统还设有软件备用功能（钟控功能，由时间控制器实现），工作泵与备用N泵具有周期定时切换功能，周期间隔由时间控制器设定：1小时每次～96小时每次连续可调。

3 PLC控制系统

该系统采用的是欧姆龙可编程序控制器SYSMAC CPM2A系列，I/O点数为60点，PLC编程采用OMRON CX-Programmer，它是Omron PLC的32位视窗软件支持工具，提供完整的编程环境，可进行离线编程和在线连接和调试，并能实现梯形图与语句表的相互转换。为了提高整个系统的性价比，该系统采用开关量的输入/输出来控制电机的启停、定时切换、软起动、循环变频及故障的报警等，而电机转速、水压量等模拟量则由PID调节器和变频器来控制。

泵组的切换示意图如图2。开始时，若硬件、软件皆无备用（两者同时有效时硬件**），1#泵变频启动，转速从0开始随频率上升，如变频器频率到达50Hz而此时水压还在下限值，延时一段时间（避免由于干扰而引起误动作）后，1#泵切换至工频运行，同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz，2#泵变频启动，如水压仍不满足，则依次启动3#、4#泵，泵的切换过程同上；若开始时1#泵备用，则直接启2#变频，转速从0开始随频率上升，如变频器频率到达50Hz而此时水压还在下限值，延时一段时间后，2#泵切换至工频运行，同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz，3#泵变频启动，如水压仍不满足，则启动4#泵，泵的切换过程同上；若1#、2#泵都备用，则直接启3#变频，具体泵的切换过程与上述类同。

同样，若3台泵（设为1#、2#和3#）运行时，3#泵变频运行降到0Hz，此时水压仍处于上限值，则延时一段时间后使1#泵停止，变频器频率从0Hz迅速上升，若此后水压仍处于上限值，则延时一段时间后使2#泵停止。这样的切换过程，有效地减少泵的频繁启停，同时在实际管网对水压波动做出反应之前，由变频器迅速调节，使水压平稳过渡，从而有效的避免了高楼用户短时间停水的情况发生。

    以往的变频恒压供水系统在水压高时，通常是采用停变频泵，再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进行调节。这种切换的方式理论上要比直接切工频的方式先进，但其容易引起泵组的频繁启停，从而减少设备的使用寿命。而在该系统中，直接停工频泵，同时由变频器迅速调节，只要参数设置合适，即可实现泵组的无冲击切换，使水压过渡平稳，有效的防止了水压的大范围波动及水压太低时的短时缺水现象，提高了供水品质。

4 注意事项

要使系统稳定的运行，有几个参数需特别注意：

⑴. 变频转工频开关切换时间TMC

设置TMC是为了确保在加泵时，泵由变频转为工频的过程中，同一台泵的变频运行和工频运行各自对应的交流接触器不会同时吸合而损坏变频器，同时为了避免工频启动时启动电流过大而对电网产生的冲击，所以在允许范围内TMC必须尽可能的小。

⑵. 上下限频率持续时间TH和TL

变频器运行的频率随管网用水量增大而升高，本系统以变频器运行的频率是否达到上限（下限）、并保持一定的时间为依据来判断是否加泵（减泵），这个判断的时间就是TH（TL）。如果设定值过大，系统就不能迅速的对管网用水量的变化做出反应；如果设定值过小，管网用水量的变化时就很可能引起频繁的加减泵动作；两种情况下都会影响恒压供水的质量。

5 结束语

在供水系统中采用变频调速运行方式，系统可根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速或加减泵，使供水系统管网中的压力保持在给定值，以求较大限度的节能、节水、节地、节资，并使系统处于可靠运行的状态，实现恒压供水；减泵时采用“先启先停”的切换方式，相对于“先启后停”方式，更能确保各泵使用平均以延长设备的使用寿命；同时针对所用四台泵均已使用多年、需要定期进行检修的实际情况，增加了硬件/软件备用功能，有效延长了设备的使用寿命；压力闭环控制，系统用水量任何变化均能使供水管网的服务压力保持给定，大大提高了供水品质；变频器故障后仍能**不间断供水，同时实现故障后自启动，具有一定的先进性。目前该系统已投入使用，效果明显。

1 引言

随着**化的影响，让全世界都进入了网络时代，不管是商业或工业，对于网络的依赖性也与时俱增。

**化较大的效应就在于无国界的商业型态。有可能今天本土的机器设备刚完成，明天就安装运行在地球的另一端。或是有可能人在几千公里远外的控制中心，必须监控操作分布各地的机器设备。而这样的型态更是凸显网络重要性的关键，工业网络的发展也渐渐的将范围扩展，速度增加。
以太网络的发展解决了这些需求，没有距离限制，速率可达100M bps，相当高的普及率。身处各地的机器设备，可轻易的先经由以太网互连，资料交换，然后再转换到内部的串行网络作命令执行的动作。

此时又出现了透过以太网络联络各项设备作*监控功能的系统，称为SA或远程监控系统。

本篇择要介绍InTouch、Ciect、BroadWin、Labbbbb等四套*SA软件如何使用，以透过以太网络与台达PLC产品联机。

2 SA概要

2.1什幺是SA？

SA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

SA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。

由于各个应用领域对SA的要求不同，所以不同应用领域的SA系统发展也不完全相同。

2.2 SA Driver

SA Driver是控制系统（DCS, PLC, DDC）与SA通讯监控所*的要项。台达目前已完成以太网络联机测试的SA为Wonderware Intouch, GE iFix, Citect, Broadwin, Labbbbb（**鼎）。而因台达PLC内建Modbus通讯协议，其余所有SA系统皆可使用内建Modbus Driver透过串行传输与台达PLC作联机。

2.3基于台达PLC网络架构的SA

目前台达所有PLC都内建了Modbus通讯协议，可透过RS-485作资料传送与接收。除此之外，今年也针对SV机种推出了以太网络模块、DeviceNet主站模块等，让台达PLC在与其它装置的连接与利用上更为灵活，用途更为广泛而不受限制，

简介

为确保污水处理过程的质量和出水水质符合标准,需要提高污水泵站的自动化水平。针对威海污水泵站的控制设备集中、空气潮湿等客观环境,自控系统采用了“集中监测、控制”的设计原则,并结合工艺的需求和自控产品选择遵循的原则,使用力控组态软件作为上位软件和西门子S7-300作为PLC控制系统。

系统设计要求

根据现场环境和规范要求,要求系统可靠性高、容错性好、易于操作、便于扩展和维护。

实现方案

泵站整个检测仪表与控制系统分为三大层次：
就地控制及现场检测：按扭控制、各种传感器及变送器；
PLC自动控制：西门子(S7-300系列)；
中央控制：操作站,打印机。

控制模式为：格栅运行由格栅前后的水位差值来自动控制,但当**过一定时限后转由时间控制器控制。 泵房污水泵的开启根据集水池的水位值自动控制运行泵的轮值。计时累积及备用泵的自动投入均可自动选择或人为重新设定。由各PLC控制设备开、停、各设备的联动联锁。控制层又分手动和自控。手动控制是让操作人员可以操作控制站PLC柜面板上的按键,手动控制设备的开停。自动控制是由PLC按一定程序进行自动控制。手动控制层具有较高的控制**级,当现场控制方式手柄置于“手动操作”时,可在现场控制柜上实现手动控制和检修,控制柜需提供基本的控制联锁或联动。

力控负责控制系统的协调通讯,根据工艺要求自动进行调节和控制现场设备。具有操作员界面、历史数据存档、趋势显示、报告生成、安全权限、设定值、故障分析及打印系统等功能。具体功能如下：

① 操作员界面

系统提供用于操作数据和非正常情况有效地通讯的操作员界面。所有过程变量的数值和状态,动态刷新。

通过操作员界面,可以实现：显示和控制现场设备：显示测量值、设定值、输出值和调节方式。对模拟回路可以手动改变设定值、输出值和控制方式等；对离散量可以手动操作设备的启停。画面显示指令状态和实际状态。了解报警信息及其**级,启动报表打印等。

② 历史数据存档

系统支持历史数据的记录存档,以实现定期对历史数据的连续记录。当发生数据丢失及磁盘剩下10%空间时报警。系统允许用户自行定义存档间隔以避免不必要的数据存档。

③ 趋势显示

趋势显示包括历史显示和实时显示等功能。趋势显示的形式,包括数字、棒图显示等多种实时或历史的趋势,直观易看,供调度员分析比较,找出泵站的较佳运行规律和分析事故原因,改进管理方法。对于每一幅趋势图,操作员能对点、点的数量和时间范围进行在线组态,以及在线缩放趋势曲线。系统提供滚动条用来使趋势曲线在历史记录中间向前或向后移动。单选某一个参数时,可以显示该参数的全部信息以及实时趋势和历史趋势。在同一趋势图上,可显示至少二个变量的趋势记录曲线。

④ 报告生成

泵站参数的运行分析结果会以生成报表的形式送到管理中心供参考。除了这些,系统还提供预先定义格式的标准报告：有格式报表、无格式报表、诊断报告、报警及事件报告、操作员踪迹报告、点踪迹报告、按班、日、月生成生产报表。系统中仅需要输入报告的目录信息,以及其它参数如点的名称或通配符、过滤信息、搜寻时间间隔和目标打印就能完整地对报告组态。系统中不需采用任何编程或编写来形成报告。

⑤ 安全性

工艺过程、档案库和系统设置权限的存取,系统支持较大到六级操作员级别以允许从操作人员、系统维护人员到企业设备经理对系统不同权限的操作。每个设备操作时均有权限限制,以防非操作人员的误动。

⑥ 报警管理

为了让操作人员迅速而精确地得到过程中异常情况的信息,该系统支持完善的报警监测和管理功能,显示当前所有正在进行的过程参数报警和系统硬件报警。报警有多种显示方法可选,按照时间、日期、**级等有多种选择。

结论

该系统很好地满足了设计要求,并具有良好的性能价格比,目前已正式投入使用。本系统对行业中同等规模的污水处理厂有很好的借鉴意义。