6ES7360-3AA01-0AA0供应

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（一）

水厂的自动化系统，采用的结构一般都是以车间为单位设立子站，子站一般采用PLC，它们之间通过网络联接，网络设备及厂级监控配置的PC放在水厂的监控室。这种连接方法的一个缺点是现场的I/O信号线还是要集中拉到PLC子站处，信号电缆经长距离并大量集中在一起，不但大大增加了信号电缆布线的工程量，而且使信号受到干扰的可能性加大，以后系统维护的工作量也相应增大。现在有的PLC系统也在子站PLC下再接一层子PLC，但这种缺点还是没有克服。

我们的方案是采用三层的结构方式。在水厂厂区范围内布置一套以太网，用于车间子站与监控站及其它子站的通讯。当今世界上网络采用以太网的占了绝大多数，以太网的技术飞速发展，已从前几年的10M发展到100M甚至1000M，而且价格也下降得很快。在水厂采用以太网结构，不仅能紧跟世界科技发展的潮流，而且具有很好的性能价格比，与水司的办公自动化网络能很好结合。以太网可以采用的介质有细缆、粗缆、双绞线或光纤，我们建议使用光纤，因为光纤的抗干扰性、通讯距离长以及升级的方便。

方案以车间为单位设立子站，配置PC连接底层I/O，监控子站范围内的仪表设备的运行及生产过程，并负责与厂级上位机的通讯，还可以通过网络观察其它子站的情况。子站的底层I/O采用基于工业现场总线方式的“分布式智能I/O系统”，通过工业现场网络(通常是采用RS-485串行通讯协议的一对双绞线)将I/O单元分散到工业现场的设备或仪表附近，这样不但大大地削减了现场到I/O之间一一对应的连接导线，节约了自控系统的安装费用，将信号受干扰的可能性降至，还使用户在以后的维护、扩展都十分方便。

美国OPTO 22公司的OPTOMUX、MISTIC及SNAP I/O系统就是这样典型的“分布式智能I/O系统”，子站PC通过一条双绞线用串行通讯RS-485方式连接多个OPTO SNAP控制器(连接的方式还可以采用ETHERNET、ARCNET网络通讯方式)；SNAP的控制器再通过一条双绞线RS-485与分布在现场的诸多分布式智能I/O单元相连(连接的方式同样还可以采用ETHERNET、ARCNET网络通讯方式)；分布式智能I/O单元(以下简称‘I/O单元’)是由一个带处理器的I/O接口板加一个模块安装底板构成，底板上可根据需要插上各式各样的I/O模块。

SNAP-LCSX控制器的CPU为32位的Motorola 68EC020芯片，CPU的时钟频率为16.67MHz；SNAP-LCM4控制器的CPU为32位的Motorola 68030芯片，带有IEEE浮点协处理器，CPU的时钟频率为33MHz。I/O单元和处理器负责对I/O进行以微秒为时间单位的扫描和检测，能进行高达20KHz的调整计数、能分辨小到100微秒宽的脉冲宽度；执行模拟量输入、工程单位的转换，PID控制，测量数据的累计、平均、检测大和小值等功能(例如热电偶的输入，自动进行线性化，再转换成摄氏度或华氏度，再提供给上位SNAP控制器)；对偶发事件有对上位控制器中断的功能。I/O单元执行I/O扫描和其它功能时，并不消耗SNAP控制器的时间，使上位控制器能有效地完成监控程序运行、响应中断等任务。

如前(一)中所述，OPTO 22分布式智能I/O采用了两级处理器；SNAP控制器执行监控程序运行、响应中断等任务；I/O单元的处理器执行I/O扫描和其它功能，实现了两级并行处理的、的工作方式。而在PLC中采用的是一级处理器---PLC的CPU单元，它顺序扫描所有输入点，运行监控程序，再进行输出，它只是一个顺序控制器；对各种量程的转换需附加变送器，才能输入到PLC中；对模拟量的处理需要在CPU单元中进行。这样当PLC的I/O点数和要处理的功能多一点的话，PLC的处理器的档次就要升得很高了。当然，有的PLC可配置单元进行量程的转换和模拟量的处理，而这种单元通常是昂贵的。

PID控制是工业控制中基础、也是用得广泛的一种控制方法，它具有较复杂的模型、要求快速的运算。在OPTO 22系统中，PID控制是放在I/O单元上，由其处理器执行，无须上位的SNAP控制器参与。如PID控制增加较多，只需增加与之相对应的I/O单元(一个I/O单元能单控制8个PID回路)。OPTO 22系统的性由此也可见一斑。

OPTO 22系统开放性强，它支持诸如Paragon、Fix、Intouch等流行的软件开发平台，同时也有自己的、功能相当的软件开发平台-----FactoryFloor。OPTO 22的SNAP控制器本身带有RS-232和RS-485串行接口，十分便于与智能化仪表、设备的连接。

FactoryFloor的编程环境是基本于Microsoft bbbbbbs平台，采用直观的流程图填表方式的组态软件，对串行口通讯的ASCII码等通讯功能和一些复杂的算法，很就能完成。而且在OPTO 22较低级的控制器上开发的应用软件，可以直接装载到的控制器上运行，因此，系统扩充与升级非常。OPTO 22公司在SNAP的基础上又推出了(在世界范围内的工业控制领域中还是次)使用以太网和“TCP/IP”协议方式通讯的I/O系统。通过网络与上位机进行高速的数据通讯，甚至通过Internet也可以I/O进行监控。


(三)

在介绍了OPTO 22系统的特点后，很自然会关注一个问题：它的价格？相对PLC而言OPTO 22在价格上也比较。以下是OPTO 22与三家PLC厂家的价格比较：以1998年10月美国本土的公开报价为基础配置64个开关量、20个模拟量、2个串行口为例 ---- MODICON的“COMPACT 984”为US$10,472(其中硬件价格为US$8,141)；SEIMENS的“S7-300”为US$13,121(其中硬件价格为US$6,131)；ALLEN-BRADLEY的“SLC-504”为US$15，840（其中硬件价格为US$10，840）OPTO 22的“SNAP”为US$5,188(其中硬件价格为US$4,839)。除了MODICON的I/O提供十八个月的保修期外，其它两家都只提供一年的保修期，而OPTO 22的I/O模块则提供终身保用。从软件费用看，FactoryFloor的基本价格为US$349，每安装一台PC增加US$90的费用。这样，一个水厂的自控系统花在软件开发平台方面的费用通常不会过US$1500。总之，OPTO 22是一套性能价格比非常的自控系统。

1 引言
隧道自动化是一个整体的概念,包括消防管理系统、交通控制系统、照明控制系统、通风控制系统、报警系统、摄像监控系统、信息管理系统、电源及配电控制系统和交通自动化等。而以计算机+隧道可编程序控制器（现场总线+PLC+手操屏），构成的隧道自动化系统既能完成隧道机电设备、隧道环境状况监控的功能,又可完成隧道信息管理的功能,其中的监控部分采用了具有高性的PLC组成的，基于现场总线的集散控制结构的隧道可编程序控制器。使得整个自动化系统的性得到保证。同时,PLC可以立工作,完成基本控制任务;现场总线的采用将使各个区域的监控任务变成相应PLC的分散监控任务,使得隧道布线加简单、合理。PLC的灵活配置使得隧道监控系统形成模块结构,PLC系统可大可小,可根据现场要求进行合理分布。下面就福建漳州至龙岩高速公路大为主的隧道通、照明及通风监控系统为例介绍隧道可编程序控制器在实际中的开发和应用。
2 系统要求
漳龙高速公路共有6个隧道，分别是万松关隧道、风霜岭隧道、大隧道、后隧道、南靖隧道，石崆门隧道（不属于本次施工范围），大隧道是一个双洞、长约2.6km的高速公路隧道,在双洞单向行驶时,设计车速为80km/h,当单洞双向行驶时,设计车速为60km/h。为了达到上述要求,洞内交通、照明和通风均有相应的要求,分别由所对应机电设备的数量、功率、安装位置来保证。由相应的控制系统、监测系统对洞内照明和通风进行优化控制,以达到节能和行驶。如,由照明监控系统保证洞内照明,在白天,由洞口到洞内的照度能够较平缓地过渡等措施避免玄光和黑洞现象;由通风控制系统保证洞内CO浓度、能见度和洞内风速达到设计要求。
3 系统构成
3.1道可编程控制器介绍
隧道可编程控制器遵循人民共和国交通行业标准JT/T 608-2004，此标准2005年1月1日实施，北京云星宇交通工程公司依此行业标准研发了相应的产品YXY-RTU。隧道可编程控制器PCT是现场总线+PLC+手操屏的集成产品，此产品充分利用了PLC的高稳定性，现场总线的率，以及手操屏的现场灵活控制，实现了公路隧道的稳定控制。
按照GB/T18567-2001的规定，隧道可编程控制器按照其安装位置的不同可分为隧道监控站内和隧道洞内的区域可编程控制器。
3.1.1隧道监控站内的可编成控制器是指：
a) 隧道监控系统的节点，公路交通监控子系统（隧道监控）的节点端机。
b) 与公路监控（分）远程通讯，执行（分）上位机的动作指令和本机的控制程序。
。
3.1.2隧道洞内的区域可编程控制器是指：
a) 环网（或总线）拓扑结构的隧道监控子系统（区与监控）的节点端机；
b) 通过光、电传输介质的连接，执行隧道站上位机的动作指令和本机的控制程序。
隧道的现场控制网络选用OMRON公司的controller bbbb工业级控制网络，具有高性和稳定性。采用4芯多模光缆，每个现场控制器通过Controller bbbb光纤接口模块连接构成多模光纤冗余环结构，其中2芯为备用，即环网上任何一点被截断，通信传输依然可以保持，保证了现场总线避免外界干扰，传输通畅，并提高了的性。
特点：
1）网络为对等网，任意节点故障不会影响干网运行。
2）光纤自愈环网的通讯速度2Mbps。
3）光纤ST头直接进模块，减少了中间环节，工作。
4）网络节点之间无须编程可以传输数据，便于今后检修与维护。

3.1.3隧道可编程序控制器PCT的功能
隧道可编程序控制器PCT的监控任务分成以下几个部分:
(1) 自动时通过检测交通、气象等参数，根据运算可得出交通状况，采用相应的控制方案。手动时控制计算机或手操屏根据实际情况确定交通模式。
(2) 通过现场总线,将车流量信息、CO/VI/TW信息送到CS1,在控制计算机中,生成通风工作状态和照明工作状态。
(3) 通风PLC从现场总线读取风机组启/停控制要求,进行风机组的现场控制。
(4) 照明PLC,根据照度进行洞内照明的控制或控制控制室的定时控制指令来控制照明。
3.2漳龙路隧道群的系统构成
本隧道群自动化方案采用控制计算机+隧道可编程序控制器YXY-RTU,控制计算机由多台互连的工业PC组成,构成隧道信息，负责隧道各种信息的汇集和处理、控制指令的产生和发布、隧道模拟大屏幕的控制、各种报表的生成及紧急事故的处理等任务,并进行整个系统的协调。隧道可编程序控制器采用北京云星宇交通工程公司的YXY-RTU,隧道可编程序控制器中，现场总线采用OMRON Controller bbbb,总控PLC为OMRON CS1-G-42H,现场PLC采用OMRON CS1-G-42H。网络由数据上传和现场控制网络组成。

4系统工作过程概述
光强检测仪测得反映光照度的4～20mA形式电信号,送到相应的隧道可编程序控制器PCT。由该控制器控制相应的照明开关(交流接触器),使洞内照度与洞外照度得到比较平缓的过渡。照明控制也可以采用按季节定时控制方式。每个控制点具有回检信号和报警信号,PLC通过现场总线将照明系统的现场检测结果返回到控制计算机,进行信息汇总、协调,并显示在隧道大屏幕上。
VI/CO/TW检测仪以4～20mA形式电信号,送到就近的隧道可编程序控制器,由现场总线返回到控制计算机,由控制计算机根据这些参数断定所开启的风机是否合适,进行合适的增加、减少或不变,修正风机控制规则表,同时将风机控制指令发送到风机控制器,在大屏幕中显示洞内环境信息。
车流量检测线圈以串行码信息的形式送入相应的隧道可编程序控制器,由现场总线返回到控制计算机,根据车流量决定风机开启组数,经现场总线下载到风机控制器,对风机组的启/停进行控制。风机控制器同时检测各个风机的回检信号和告警信号,将它们返回到控制计算机断定风机的运行是否正常,并在大屏幕中进行显示和整个通风系统的协调。
5控制软件的二次开发
PLC采用OMRON公司的CS1-G-42H系列产品，现场总线采用OMRON Controller bbbb现场总线,其软件是对CX-PROGRAMMER控制组态软件及通讯软件的二次开发,定义各个控制器的通讯地址,进行有关信息的交换。各个控制器的直接控制和检测软件根据系统的硬件来实现,可以用CX-PROGRAMMER的梯形图或语句表等语言来设计和实现。成功的OMRON CONTROLLER bbbb现场总线，使所有编程工作变得比较简单，大大缩短了开发和施工周期。
6小结
本系统由于采用了控制计算机+隧道可编程序控制器构成的隧道自动化控制方案,充分发挥了现场总线的灵活组态方式,使得整个系统的有用信息得到共享,便于系统集成和相关设备日常检修。同时Controller bbbb的高速度数据通讯和光纤自愈环网所带来的高性,使得整个监控系统十分适合隧道自动化系统;增加整个系统的抗干扰能力,缩短外部信号的引线长度和控制信号电缆长度,减少接线端子。这种监控方式较好地发挥了工业PC和PLC的各自优势,充分利用了工业PC在信息管理和处理上的强大能力及PLC在现场控制中的灵活性。