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产品描述
西门子6ES7355-2SH00-0AE0技术参数
服务器的CPU和硬盘驱动器承受网络上所有客户机的服务请求。服务器需要大量存储器，比客户机存储器容量要高得多才行。
较好知道主板上存储器插槽数目和支持的较大内存数量。检查随DCS服务器来的存储器是如何配置的。单条64MB DIMM机器比用16MB模块插满4个插槽的机器更容易升级。
服务器较好采用支持ECC内存的存储器。当ECC存储器与一个支持ECC的主板芯片组一起使用时，可纠正单个位存储器错误和检测多位存储器错误。
硬盘驱动器对于服务器也很重要，连在网上的计算机都共享文件，硬盘驱动器应耐用、可靠和适用于同时为多个用户服务的。因此，采用SCSI硬盘驱动器较合适。SCSI驱动器有智能和较快的转速，采用UtraWideSCSI时从驱动器到系统间有较高率。无论是IDE硬盘驱动器还是SCSI硬盘驱动器，都可采用RAID技术，能更安全地保存数据，提高服务器质量。SCSI总线可连接多台硬盘驱动器，采用一台9GB的硬盘驱动器没有9台1GB的SCSI硬盘驱动器的效。
市场上有一种磁盘阵列，专为服务器设计，是一种海量存储器产品。硬盘驱动器阵列可装入大量驱动器，用磁盘镜像或RAID提供容错，自动将服务器数据的多个拷贝存储到不同硬盘驱动器上。当驱动器发生故障时，所有数据依然对用户有用。有些阵列驱动器甚至可热交换，能在机器运行时更换故障。
服务器使用的RAID较好版本是RAID5，能为所有现在版本的C/S网络操作系统所支持。RAID5数据“分析（stripes）"到多个SCSI驱动器上，使单个损坏驱动器上的内容可以从阵列中其他驱动器的信息里重建。当一个带热交换驱动器和供电的服务器结合在一起时，RAID5可使服务器以接近连续的24×7正常运行。
如果DCS不是采用C/S结构的操作站，因各个操作站互相独立，只保存一部分数据，如果是冗余配置，可靠性已很高，就不一定采用RAID技术。
DCS操作站为文件备份，可在操作站上安装一个SCSI磁带驱动器。采用C/S结构的，在服务器上较好安装磁带机，可把用户组态的应用软件拷贝在磁带机上。操作站或服务器发生故障时，能把应用程序重新输入。磁带机产品更新也较快，1990年左右进口DCS配备的磁带机现在已买不到备件或磁带，新老磁带机和磁带不兼容。
S9000系统控制器由两部分组成，一块3C905卡完成模拟量控制，另一块PLC主机LPM620-0072，主机上有以太网口，它在组成系统时，采用以太网连接，组成C/S结构。以太网连线有两种方式，在客户机较多情况采用集线器连接。
如果只用1～2台操作站和1～2台控制器就把所有操作站、控制器连在公共电缆上，网上连接设备很少，也可以采用T型连接器。
服务器比客户机包含更多驱动器，还需考虑它的电源功率和可靠性。电源很容易被忽视，如忽视电源直流输出是否稳定，还有噪声、杂散信号、尖峰脉冲和浪涌。电源是较容易出故障的部件之一。电子线路采用+3.3V或5V，硬盘驱动器和风扇采用+12V电压。
有以太网的网络适配器，也有其他网络适配器，但都不如以太网用得多，所以价格也高。采用以太网能降低DCS成本。
三、容易产生死机的系统实例
设计一个系统，操作站采用C/S结构，连线如图所示。如配置8台操作站，2台服务器，下位是4台S9000控制器，需要在操作站中显示的I/O点数为2000，控制器务器通过以太网通信。控制器、服务器和控制器的物理连线是通过16端口的集线器（Switch Hub）。16端口集线器的速率缺省值是100BASE。如果服务器和操作站的适配器是10BASE，服务器和客户机的内存都是64kB，系统运行后死机现象较严重。
DCS死机现象有两种：人机界面死机、控制器死机。前者比后者损失要小。控制器死机是I/O卡件安排太多或存储器容量不够，一旦控制器程序运行到某一位置，就停留在该位置，程序不再往下走，即使重启也无济于事。
人机界面（主要是操作站）死机现象所有DCS都不同程度地存在，只是频繁程度不同。另外与DCS使用时间长短有关。因硬件引起的死机，显示不再能恢复。如操作站电源电压偏低，很容易使操作站死机。由于软件和通信连线的速率选择不合适引起的死机现象经一段时间仍能恢复。操作站操作系统与软件磨合不好也能引起死机，对此维护人员毫无办法，称为原发性死机。由于某些配置不合理引发网络堵塞、内存太小等原因造成的死机，过几分钟后自己能恢复。
一、DCS人机界面的死机现象
近来，由于MIS系统需从DCS中读取生产实时数据。在网络中接进数据服务器，有的采用DDE方式，在读取数据较多情况下（如3000点），由于DDE消耗资源较多，网络堵塞现象就变得十分频繁，并使得各种人机界面的节点死机现象变得严重。
网络堵塞现象的严重程度与多种因素相关。从操作站取数据，采用DDE方式，如果取的数据在500点以下，问题还不算太大。如果取几千点数据，操作站死机几乎是必然的。如果把节点连到DCS的通信网络上，从网络接口取数据，情况要好一些。
控制器把数据送到接口，人机界面从网络接口读取数据应遵守网络通信协议。网络物理结构有环型和总线型两种，总线网络在逻辑上也是环型的。星型网络只用于小系统（100个I/O点内）。常用通信协议是广播式，网络上的节点只要把数据送到网络上，它就要不断广播数据，需要数据的节点就接收数据。广播式协议的网络除这种方式外，还有一种方式：一个节点向网上其他节点问询数据，如其他节点没有，它就反复进行问询直至读取到这个数据。如果网络上根本没有这个数据，就会造成网络堵塞。
为使运行人员熟练DCS操作站的操作，可采用系统，了解DCS的键盘，以减少误操作引起死机；也可了解操作站死机情况。
在DCS运行时间较长的情况下，组态只加不减，有一部分组态实际上已没有与真正的I/O点相连，与控制无关。在工程师站的用户应用程序中有这样的I/O点。动态数据服务器接入时，欲将DCS上所有数据点都读上去，因其中有大量数据点无效而造成网络堵塞，所以人机界面就发生死机。这时可用逆向工程师站读取控制器中的组态，与正向工程师站的内容进行比较，删除无效点，就可避免网络堵塞。
另一个应注意问题是在接入动态数据服务器时，应检查所有接口的软件版本是否一致，否则会影响数据传递。
解决网络堵塞的*三种方法是：如果采用例外报告方式，可加大例外报告区域以减少网络通信量。例外报告是指现场某点只在发生变化时把数据送到网络上。为防止点已坏而人机界面未知的情况，即使点不变化，**过一段时间也要报告。为减少网络上的通信量，把例外报告的两个参数都适当加大，也能达到减少数据量的目的。
较近推出的通用操作站多采用bbbbbbs NT/2000操作系统，软件也通用，如FIX、InTouch等。由于软件销售量大，存在问题较少，通用操作站开放性好，死机现象大大减少。如果驱动软件不太好，也会引起死机。重要的是，它无论维护成本、备件采购都不受DCS制造厂家的限制。但为防、病毒侵入，防火墙不可缺少。
二、C/S结构的人机界面的死机现象
1. C/S结构
DCS人机界面采用普通PC、bbbbbbs操作系统以后，为增机界面数量，采用C/S结构，只要控制器上通过接口与服务器相连，服务器和客户机上使用网络接口适配器用电缆连接，就成为C/S结构。
客户机共享的资源。通常安装在安全场所，保存DCS控制器送来的较有价值的现场生产数据。
作为服务器的计算机可能同时为几台或十几台客户机服务，所以服务器须要具有比客户机更快的处理器、较大的内存和更大的存储空间。
客户机是标准的PC运行bbbbbbs操作系统，仅与服务器通信，不和其他客户机通信，有自备软件包。在作DCS操作站时，服务器和客户机可运行同一软件，以便共享资源。两者所装软件的区别是服务器应有DCS控制器驱动软件而客户机不需要。
还有一种情况是，在服务器软件上安装OPC服务器，在客户机软件上安装OPC Client，客户机就可访问服务器。如在服务器上不需用图形方式观察现场设备运行情况，在服务器上也可不安软件，而只安OPC服务器，只是在查找故障时，才需要显示器。
采用C/S结构可节省DCS昂贵的网络**接口。为系统可靠运行，采用双服务器冗余运行，这就是双机双网。一个系统较多用到两个**接口。
较终用户反映，采用多个接口的多主站结构较好，原因是服务器和客户机安排不合适容易死机。如INFI90的Conductor NT和Honeywell的GUS在版本较低情况下都容易死机。
2. C/S结构死机现象的产生
C/S结构网络的两种硬件，通常称为客户PC务器。客户PC在中央控制室，而服务器放在安全的地方。DCS操作站死机的原因错综复杂。本文**于分析由于采用C/S结构引起的死机原因，有两种情况：
控制器、服务器和客户机三者之间的连接有两种情况：一是DCS控制器有以太网接口，三者用以太网交换机来连接。交换机有多种端口，每个端口速率可以不等。端口数量由连接的计算机台数决定。交换机主要指标是背板宽度和存储器大小。如果采用以太网电缆如10BASE、100BASE等的速率都可传输，如采用5类线只能是10BASE。在图2以太网的连接是星型。使用离散的
电缆将每台计算机连接到*连接点，通常称为网络集线器。每台计算机使用独立电缆，连接失败只影响有关的单台计算机，其他计算机可继续运行。如果各台机器适配器速率相同，以太网星型连接通常使用10BaseT电缆。
控制器把信息送给服务器，客户机从服务器读写数据，由于客户机数量较多，如果它们之间采用一样的连线就可能死机。各台客户机从服务器读取的数据可以一样，也可以不一样。也可以是所有客户机显示内容一样，多台操作站冗余运行。每台操作站与服务器交换的数据较多，可采用100BASE端口，服务器和控制器数据交换较少，该采用10BASE端口，客户机之间基本不交换数据，也可采用10BASE端口。如果不这样，很可能产生客户机死机。
客户PC务器的配置不合适
客户PC的配置取决于准备使用的操作系统。如DOS和bbbbbbs 3.1只要8MB内存就可运转，而bbbbbbs 9x至少要16～32MB，bbbbbbs NT较少要32MB，较好是64MB，特别是bbbbbbs 2000，更需要64MB内存。除内存外对bbbbbbs 2000来说，应采用更快的处理机和更大空间的硬盘。
在选用客户PC时，虽然可以比服务器的机器差一些，但内存一定要比上面的要求还高一些。因为机器除运转操作系统以外，还要与服务器读写数据。
主画面的*是温度的数据显示。上半部分采用纯数字方式对变压器三相的铁心温度及高、低压绕组温度进行实时显示；下半部分采用模拟显示方式，**变压器的较高铁心温度和较高绕组温度。在程序运行时，各温度值可动态显示。主画面的右部为口令输入域和触摸操作区，此处各按钮需输入不同级别的口令方可进入。主画面的下部为*权限的触摸操作区。操作人员通过触摸按钮，可以切换到各监控子画面，进一步掌握系统的工作情况，或进行参数设定与修改。
(2)故障记录<BR><BR>每当有报警信号产生，都会在触摸屏界面上弹出报警消息窗口，同时报闪烁。将报警消息进行归档，再创建一画面组态消息视图，就可保存并显示系统运行以来的所有报警消息。提示报，报警产生的日期、时间，报警产生的原因，以及是否确认等信息。
(3)数据记录
组态事件消息并归档，在每次产生报警时，对各相的铁心温度和绕组温度通过归档事件消息进行记录，以便将来查询。
(4)温度实时趋势图
实时趋势图用于在线显示较慢而连续的过程变量。显示时，实时趋势在每个时间单位(时钟脉冲)内一次只从PLC读取一个趋势值，并添加至操作单元上显示趋势。该程序*组态3组实时趋势，每组显示一相的高压绕组、低压绕组及铁心温度3个变量的曲线，每个变量每10s读取一次，曲线同时显示100点。
(5)参数设定<BR><BR>在本画面中，操作员可以对风机的自动启/停温度，绕组**温报警温度和绕组**温跳闸温度进行设定，调整。进入该画面后，若软键盘10s内无动作，系统将自动返回主画面。
2.2安全保护设计
ProTool允许用户使用口令来阻止其他未授权人员使用控件，从而增加系统的安全性。ProTool提供的口令级别从0到9。口令级0不需输入口令；口令级1至8，根据功能的重要性进行分配；如用户分配到口令级4，则可执行口令级0到4的功能。口令级9仅授权于系统管理员。针对安全管理和操作的需要，该系统中定义了系统管理员级即9级和操作员1级两级口令。对参数设定和手动跳闸功能需使用系统管理员级口令，其他操作，如消音、手动启/停风机、查看历史记录等，也要先输入口令进行登陆。输入口令，触摸“登陆”按钮，再触摸其他功能按钮，便可进入等于或低于该口令级别的子画面。子画面操作完毕返回主画面后，触摸“退出”按钮，则口令失效，再次进入子画面需重新输入口令。若没有触摸“退出”按钮，系统将在1min后自动撤销口令。
2.3人机界面与PLC之间的通讯
西门子人机界面与PLC之间的通讯方式有3种：PPI(点到点)通讯方式，MPI(多点)通讯方式和PROFIBUSDP通讯方式。该温控系统中采用MPI(多点)通讯方式。
S7-300PLC上有一标准化的MPI接口，它既是编程接口，又是数据通讯接口，使用S7协议(主要用于较近距离的数据通讯)。由于MPI接口是RS485结构，PLC与人机界面之间通过RS485线相连，其传输速率为187.5k波特率。一个MPI网可以有多个网络节点，其地址是在S7-300硬件组态中设置的。该系统中人机界面的MPI地址为“1”；CPU的MPI地址为“2”。
人机界面与过程之间通过PLC利用变量进行通讯。通常在PLC和操作单元之间交换的数据为过程数据。为此在组态中创建指向PLC上某个地址的变量。触摸屏从*的地址中读取该数值并显示它。同样的，操作员可以在触摸屏上输入将被写入PLC上某个地址的数据。
3结束语
在110kV干式变压器温控系统中将PLC和触摸显示屏结合在一起，并采用PLC和触摸屏的相应软件对各采样值进行控制、处理，在温度的实时显示、数据记录、报警等方面具有很大的优越性。操作人员不仅能方便的观察和掌握变压器的实时运行温度，还可根据报警消息，快速的排除故障；借助历史记录，管理人员还可对重要数据进行分析、查询，为电力调度、系统规划等方面提供重要的依据，大大提高运行管理水平。
1.1系统组成
干式变压器的温控系统主要由5部分组成：传感器、A/D模块、PLC主机、输入输出模块及人机界面等，系统结构原理图如图1所示。在控制部分，选用SIEMENS的S7-300PLC对采样信号进行快速、可靠的处理，组态软件为SIMATICSTEP7；选用SIEMENS的TP2706’触摸式人机界面(HMI)对实时温度值和各种故障信息进行显示、记录，组态软件为SIMATICProToolV6.0。HMI和PLC之间采用MPI(多点)通讯方式，通过对HMI画面上所设元件属性和与PLC的数据交换地址的定义，实现HMI上相关元件对应的暂存器对PLC存储单元的读写。
1.2工作原理
干式变压器的安全运行和使用寿命与变压器运行温度的高低有着直接的关系，因此对变压器运行温度的实时监控十分重要。由传感器对变压器铁心和绕组的温度进行采样，所测温度信号经放大和A/D转换后送PLC，利用软件进行数据处理，处理后的数据送HMI进行实时显示。在HMI上设定风机自动启/停温度，PLC根据设定值，可自动启/停变压器所配备的冷却风机，对变压器进行降温。必要时还可通过触摸HMI上按钮，手动启停风机。在HMI上设置**温报警及**温跳闸温度限定值。当变压器绕组温度过高，**过限定值时，PLC将输出绕组**温报警信号和绕组**温跳闸信号，并在HMI上显示出具体信息。在HMI上可进行手动消音，手动跳闸操作。记录各种报警信息及故障发生时的各相温度值，必要时，可在HMI上输入时间条件进行查询，并根据需要随时进行打印。该系统中的数据采集处理、风机运行和故障报警由PLC和HMI通过编制相应的软件来完成。
是西门子公司推出的组态软件，该软件由2部分组成：ProTool/Lite、ProTool或ProToolCS(组态系统)组态软件和用于过程可视化的运行系统软件(例如ProTool/ProRT)。
2个系统均可以在bbbbbbs98SE、bbbbbbsMillenium、bbbbbbs2000和bbbbbbsNT4.0操作系统上运行。该软件具有报警记录、报表打印、趋势曲线等多种功能，并支持除Siemens之外的第三方制造商的通讯协议。本系统在其基础上进行了画面设计、通讯组态、报警设置、安全保护设计等一系列应用开发。
2.1画面设计
触摸屏画面设计不仅要求能实现所有的控制功能(输入及显示参数、存储纪录、报警、打印等)，而且要简单明了，易于操作人员正确的执行操作。考虑系统所需监控的过程变量和实际功能，共组态了8组画面，下面介绍几个基本画面。
1)主画面
设计的监控主画面如图2所示。
主画面的*是温度的数据显示。上半部分采用纯数字方式对变压器三相的铁心温度及高、低压绕组温度进行实时显示；下半部分采用模拟显示方式，**变压器的较高铁心温度和较高绕组温度。在程序运行时，各温度值可动态显示。主画面的右部为口令输入域和触摸操作区，此处各按钮需输入不同级别的口令方可进入。主画面的下部为*权限的触摸操作区。操作人员通过触摸按钮，可以切换到各监控子画面，进一步掌握系统的工作情况，或进行参数设定与修改。(2)故障记录<BR><BR>每当有报警信号产生，都会在触摸屏界面上弹出报警消息窗口，同时报闪烁。将报警消息进行归档，再创建一画面组态消息视图，就可保存并显示系统运行以来的所有报警消息。提示报，报警产生的日期、时间，报警产生的原因，以及是否确认等信息。
(3)数据记录
组态事件消息并归档，在每次产生报警时，对各相的铁心温度和绕组温度通过归档事件消息进行记录，以便将来查询。
(4)温度实时趋势图
实时趋势图用于在线显示较慢而连续的过程变量。显示时，实时趋势在每个时间单位(时钟脉冲)内一次只从PLC读取一个趋势值，并添加至操作单元上显示趋势。该程序*组态3组实时趋势，每组显示一相的高压绕组、低压绕组及铁心温度3个变量的曲线，每个变量每10s读取一次，曲线同时显示100点。
(5)参数设定<BR><BR>在本画面中，操作员可以对风机的自动启/停温度，绕组**温报警温度和绕组**温跳闸温度进行设定，调整。进入该画面后，若软键盘10s内无动作，系统将自动返回主画面。
2.2安全保护设计
ProTool允许用户使用口令来阻止其他未授权人员使用控件，从而增加系统的安全性。ProTool提供的口令级别从0到9。口令级0不需输入口令；口令级1至8，根据功能的重要性进行分配；如用户分配到口令级4，则可执行口令级0到4的功能。口令级9仅授权于系统管理员。针对安全管理和操作的需要，该系统中定义了系统管理员级即9级和操作员1级两级口令。对参数设定和手动跳闸功能需使用系统管理员级口令，其他操作，如消音、手动启/停风机、查看历史记录等，也要先输入口令进行登陆。输入口令，触摸“登陆”按钮，再触摸其他功能按钮，便可进入等于或低于该口令级别的子画面。子画面操作完毕返回主画面后，触摸“退出”按钮，则口令失效，再次进入子画面需重新输入口令。若没有触摸“退出”按钮，系统将在1min后自动撤销口令。
2.3人机界面与PLC之间的通讯
西门子人机界面与PLC之间的通讯方式有3种：PPI(点到点)通讯方式，MPI(多点)通讯方式和PROFIBUSDP通讯方式。该温控系统中采用MPI(多点)通讯方式。
S7-300PLC上有一标准化的MPI接口，它既是编程接口，又是数据通讯接口，使用S7协议(主要用于较近距离的数据通讯)。由于MPI接口是RS485结构，PLC与人机界面之间通过RS485线相连，其传输速率为187.5k波特率。一个MPI网可以有多个网络节点，其地址是在S7-300硬件组态中设置的。该系统中人机界面的MPI地址为“1”；CPU的MPI地址为“2”。
人机界面与过程之间通过PLC利用变量进行通讯。通常在PLC和操作单元之间交换的数据为过程数据。为此在组态中创建指向PLC上某个地址的变量。触摸屏从*的地址中读取该数值并显示它。同样的，操作员可以在触摸屏上输入将被写入PLC上某个地址的数据。
3结束语
在110kV干式变压器温控系统中将PLC和触摸显示屏结合在一起，并采用PLC和触摸屏的相应软件对各采样值进行控制、处理，在温度的实时显示、数据记录、报警等方面具有很大的优越性。操作人员不仅能方便的观察和掌握变压器的实时运行温度，还可根据报警消息，快速的排除故障；借助历史记录，管理人员还可对重要数据进行分析、查询，为电力调度、系统规划等方面提供重要的依据，大大提高运行管理水平。
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