西门子模块6ES7321-1FF10-0AA0使用方法
智能电表是多年来人们致力于用于实现远程抄读电量和电能的智能化设备，也是构成远程自动抄表(AMR)系统的基本单元，而由智能电表组成的自动抄表系统是实现智能电网的重要一步。智能电表系统可以使电力供应商在提高服务质量的同时降低管理成本，从而帮助公共事业服务提供者和降低电源损耗、优化能源消耗、管理对宝贵能源的需求，并让用户会充分利用各种用电计划(如分时电价)来节省开支和享受多种便利。完善的智能电表系统将大地方便人们的日常生活，同时提高电力能源的有效分配和利用, 在建设“节能节约型”社会及“节能减排”的过程中产生的商机和社会效益。
智能电表的实现使用了以下几种主要技术：电力线载波通信(PLC)技术、通信线路(如RS485总线技术等)以及无线通信技术等。目前电力线载波通信技术是AMR的主流技术，因此智能电表的发展和推广将与电力线载波通信技术的发展有着紧密的关系。
电力线载波通信系统是以电力传输线作为传输载波信号的媒介，这看起来似乎是一种便于实施并推广的方案，但是电力传输线不是理想的载波信号传输媒介。电力线对载波信号有很大的衰减，同时电力线上有很多用电装置产生的干扰，其干扰的总功率可能远远过载波信号的功率，有时高达数百倍，因此在电力线上建立的通信系统非常具有挑战意义。如果没有良好的系统设计，往往会导致通信失败或仅能以低的率进行通信。
早期的电力线载波通信技术多以分立元件和通用的集成电路芯片实现。由于当时硬件资源有限，不能利用数字信号处理技术来产生复杂的载波信号以及处理接收到的载波信号，不用说在电力线上组成大规模的通信网络了，所以早期的载波通信系统多仅能实现“点对点”的简单通信以及小规模的系统。随着集成电路技术的发展，的电力载波技术逐渐采用的集成电路芯片来实现，并且从简单的芯片发展到具有内嵌多个CPU内核的多功能系统级芯片(SoC)。的载波通信芯片具有强大的计算处理能力，使得大规模通信网络的实现及管理成为可能。
尽管实现通信技术的硬件条件及资源逐渐改善，但是由于电力线通信的特殊性，特别是中国的电力线状况的特殊性，如果没有一个良好的设计(包括数字信号处理算法以及网络系统管理等)，电力线载波通信还是难以保证其性能的，以及大规模的推广应用。这在十多年来中国电力线载波通信的发展历史中有所体现。以前有的技术方案低估了电力线载波通信的困难，事先未经过大量的研究分析和计算机模拟及现场实验就投入使用，还有一些技术方案则照搬用于无线通信的技术方案或者某些在国外电力线上有效的电力线通信方案。经过这十多年来的摸索以及经验教训的积累，越来越多的业内人士逐渐达成了以下几点共识：国外电力线上的有效技术在中国未必适用；在无线通信领域中有效的技术，未必能适用于电力线通信；一个有生命力的电力载波通信技术方案引入网络通信的要素。
以上的前两点告诉我们不能机械地照搬不同区域和不同领域的技术或方案，三点预示了电力载波通信技术发展的方向并提示我们没有网络功能的技术方案是很难大规模推广并具竞争力。今后，电力线载波技术将进一步提高集成度并降，同时还会向多功能综合网络系统的方向发展，控制响应速度或通信速度将进一步得到提高，而分布式处理模式将大大加快这一进程。此外，随着各种电力线载波通信的应用的加速发展，电力线资源的共享将成为一个的问题，因此一种有生命力的载波通信技术与系统方案，还能解决与各种电力线载波通信的应用系统共享通信媒介的问题。
1、工作过程分析
电镀行车采用远距离控制，起吊重量500kg以下，起重物品是有待进行电镀或表面处理的各种产品零件。根据电镀加工工艺的要求，电镀行车的结构和动作流程如图1所示，其中1槽为电镀槽，槽中装有电镀液，2槽为回收槽，3槽为清水槽，实际生产中电镀槽的数量由电镀工艺要求决定，电镀的种类越多，槽的数量越多。
电镀行车的工作过程如下：
（1）在电镀生产一侧，工人将待加工的零件装入吊篮，发出控制信号，行车自动上升，并逐段前进，根据工艺要求在需要停留的槽位停止。
（2）行车停留在某个槽位上面后，自动下降，停留一定的时间（各槽停留的时间根据工艺要求预先设定），再自动上升并继续前行。
（3）如此完成电镀工艺规定的各道工序，直至生产的末端。然后，自动返回原位，由工人卸下处理好的零件。
至此，一次循环加工完成，可见，电镀行车加工过程的控制是顺序控制，由吊篮前进、下降、延时停留、上升、后退等工序组成。
2、拖动系统设计
行车的前后和升降运动由三相交流异步电动机拖动，根据电镀行车的起吊重量，选用两台电动机进行拖动。
主电路拖动控制系统如图2所示，其中，行车的前进和后退，吊钩的上升和下降控制分别通过两台电动机M1、M2的正、反转来控制。
接触器KM1，KM2控制电动机M1的正、反转，实现行车的前进和后退，接触器KM3，KM4控制电动机M2的正、反转，实现吊钩的上升和下降。
3、PLC系统结构设计
3.1PLC选型及地址分配
根据该行车的控制要求，其输入/输出及控制信号共有13个，其输入信号9个，输出信号4个，实际使用时，系统的输入都为开关控制量，加上10%－15%的余量就可以了，并无其他特殊控制模块的需要，拟采用三菱公司FX2N-24MR型PLC。
3.2PLC控制电路设计
为电镀行车的控制系统I/O端口接线图，需注意的是，图中对输入的常闭触点进行了处理，即常闭触点改用了常开触点
1 引言
对于16A及以下小容量直动式交流接触器，由于无专门的磁吹灭弧装置，故其抗熔焊性能显得尤为重要。在研制小容量直动式交流接触器用新型AgNi基触头材料的过程中，为了考核所研制的新型触头材料的抗熔焊性能，将PLC应用于直动式交流接触器的电寿命试验中，结合所研制触头材料的特殊性，充分考虑了可能出现的失效形式，巧妙利用PLC的定时控制、计数控制及监控功能，了良好的试验效果。
2 控制要求及试验方案设计
试验要求对4台装有新型触头材料的3TB交流接触器进行AC-4类电寿命试验，该接触器的额定电流为16A，额定电压为660V，试验操作频率为300次/h，通电时间为60ms，考虑到试验设备的，要求实现短路保护和熔焊保护。试验主电路如图1所示。
通常情况下，接触器触头发生熔焊时，其辅助常开触点闭合，通过PLC对其闭合时间的在线监
测，可判断触头是否已发生熔焊。但考虑到所研制的触头材料的特殊性，有可能在触头开断过程中，由于触头材料的润湿性不够，液态银在触头表面铺展不足而形成微观尖峰，使得发生熔焊时触头间距离不够紧密，从而使接触器的辅助常开触点不能闭合，而辅助常闭触点也未能闭合。这一事实表明，靠监测辅助常开触点的闭合时间来判断是否发生熔焊是不的，应该监测其辅助常闭触点的状态，即只要常闭触点分断时间过一定数值，就认为熔焊发生。显然，以此为判据要比靠监测常开触点的状态为判据准确。
本试验采用日本三菱公司的F1-20MR型PLC，它配有F1-20P型简易编程器。由于试验要求用PLC控制待试接触器线圈的通电时间，故在PLC的输出端外接交流接触器以增强驱动能力。
X401～X404──四台待测接触器的辅助常闭触点，作为发生熔焊
的判据X407──计数器复位脉冲Y431～Y434──四台待测
接触器的线圈回路开关，控制接触器的闭合与开断Y437──发
生熔焊后的输出信号，控制主电路通断COM──公共端
(1)主控部分这部分实现对四台样品通电时间的顺序控制以及在必要时输出熔焊信号。主控部分梯形图如图5所示，图中T550和T650～T657实现如图4所示的有关时间段，M300～M302用来实现计时信号的保持和，Y431～Y434分别用来控制四台样品的通断，M305和Y437实现熔焊信号的输出。
(2)熔焊保护部分这部分通过对四台样品辅助常闭触点X401～X404的在线监测，将产生的熔焊信号分别输出到M311～M314，将这四个信号相或后输出到M304，为了在样品发生熔焊并将其剔除出试验后，重新投入运行，将该信号转换后输出到M305，将其作为终的熔焊信号。这部分的梯形图如图6所示，图中的T451～T454对触头闭合时间计时，定时时间设为200ms,留有充分的裕度。
1.前言
上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系统，正以迅猛的势头快速发展，是目前世界上新型的控制系统。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点，正受到国内外自动化设备制造商与用户越来越强烈的关注。现场总线控制系统的出现，将给自动化领域带来又一次，其深度和广度将过历史的任何一次，从而开创自动化的新纪元。
在有些行业，FCS是由PLC发展而来的；而在另一些行业，FCS又是由DCS发展而来的，所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。本文试就PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异作一分析，指出它们之间的渊源及发展方向。
2．PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点
目前，在连续型流程生产自动控制（PA）或习惯称之谓工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。它们各自的基本特点如下：
2．1 PLC
（1）从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。
（2）连续PID控制等多功能，PID在中断站中。
（3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。
（4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。
（5）PLC网格既可作为立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。
（6）大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
（7）PLC网络如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。
（8）主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。
（9）制造商：GOULD（美）、AB（美）、GE（美）、OMRON（日）、MITSUBISHI（日）、Siemens（德）等。
2．2 DCS或TDCS
（1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Computer， Control、CRT）技术于一身的监控技术。
（2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。
（3）PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。
（4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
（5）模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。
（6）一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。
（7）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。
（8）缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。
（9）用于大规模的连续过程控制，如石化等。
（10）制造商：Bailey（美）、Westinghous（美）、HITACH（日）、LEEDS & NORTHRMP（美）、SIEMENS（德）、Foxboro（美）、ABB （瑞士）、Hartmann & Braun（德）、Yokogawa（日）、Honewell（美国）、（美）等。
2．3 FCS
（1）基本任务是：本质（本征）、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。
（2）全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。
（3）用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制，取代每台仪器两根线。
（4）在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。
（5）多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。
（6）是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。
（7）用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。
（8）由现场电脑操纵，还可挂到上位机，接同一总线的上一级计算机。
（9）局域网，再可与internet相通。
（10）改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。
（11）制造商：美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、 AB/Rockwell、Elsag— Bailey
、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、欧 Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 proces—Data、 ABB等。
（12）3类FCS的典型
1）连续的工艺过程自动控制如石油化工，其中“本安防爆”技术是重要的，典型产品是FF、World FIP、Profibus—PA；
2）分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车，典型产品是Profibus—DP、CANbus；
3）多点控制如楼宇自动化，典型产品是LON Work、Profibus—FMS。
从上述基本要点的描述中，我们是否注意到一点，用于过程控制的三大系统，没有一个是针对电站而开发的，或者说，在他们开发的初期，都并非以电站做系统的控制对象。而在这些系统的使用说明中也绝不把电站做为适用范围，有的在适用范围中根本就不提电站。现在奇怪的是，这三大控制系统，尤其是DCS、PLC，都在电站得到了广泛应用，而且效果也非常好。
3．三大控制系统之间的差异
我们已经知道，FCS是由DCS与PLC发展而来，FCS不仅具备DCS与PLC的特点，而且跨出了性的一步。而目前，新型的DCS与新型的PLC，都有向对方靠拢的趋势。新型的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PLC，在处理闭环控制方面也不差，并且两者都能组成大型网络，DCS与PLC的适用范围，已有很大的交叉。下一节就仅以DCS与FCS进行比较。在的章节中，实际上已涉及到DCS与FCS的差异，下面将就体系结构、投资、设计、使用等方面进行叙述。
3．1 差异要点
·DCS
DCS系统的关键是通信。也可以说数据公路是分散控制系统DCS的脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络，因此，数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和性。数据公路的媒体可以是：一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。
通过数据公路的设计参数，基本上可以了解一个特定DCS系统的相对优点与弱点。
（1）系统能处理多少I/O信息。
（2）系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。
（3）能适应多少用户和装置（CRT、控制站等）。
（4）传输数据的完整性是怎样检查的。
（5）数据公路的大允许长度是多少。
（6）数据公路能支持多少支路。
（7）数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件（可编程序控制器、计算机、数据记录装置等）。
为保证通信的完整，大部分DCS厂家都能提供冗余数据公路。
为了保证系统的性，使用了复杂的通信规约和检错技术。所谓通信规约就是一组规则，用以保证所传输的数据被接收，并且被理解得和发送的数据一样。
目前在DCS系统中一般使用两类通信手段，即同步的和异步的，同步通信依靠一个时钟信号来调节数据的传输和接收，异步网络采用没有时钟的报告系统。
·FCS
FCS的关键要点有三点
（1）FCS系统的是总线协议，即总线标准
的章节已经叙述，一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言，各类总线都是一样的，都以解决双向串行数字化通讯传输为基本依据。但由于各种原因，各类总线的总线协议存在很大的差异。
为了使现场总线满足可互操作性要求，使其成为真正的开放系统，在IEC标准，现场总线通讯协议模型的用户层中，就明确规定用户层具有装置描述功能。为了实现互操作，每个现场总线装置都用装置描述DD来描述。DD能够认为是装置的一个驱动器，它包括所有必要的参数描述和主站所需的操作步骤。由于DD包括描述装置通信所需的所有信息，并且与主站无关，所以可以使现场装置实现真正的互操作性。
实际情况是否如上述一致，回答是否定的。目前通过的现场总线标准含8种类型，而原IEO标准只是8种类型之一，与其它7种类型总线的地位是平等的。其它7种总线，不论其市场占有率有多少，每个总线协议都有一套软件、硬件的支撑。它们能够形成系统，形成产品，而原IEC现场总线标准，是一个既无软件支撑也无硬件支撑的空架子。所以，要实现这些总线的相互兼容和互操作，就目前状态而言，几乎是不可能的。
通过上述，我们是否可以得出这样一种映象：开放的现场总线控制系统的互操作性，就一个特定类型的现场总线而言，只要遵循该类型现场总线的总线协议，对其产品是开放的，并具有互操作性。换句话说，不论什么厂家的产品，也不一家是该现场总线公司的产品，只要遵循该总线的总线协议，产品之间是开放的，并具有互操作性，就可以组成总线网络。
(2)FCS系统的基础是数字智能现场装置
数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑，是基础，道理很简单，FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。如果现场装置不遵循统一的总线协议，即相关的通讯规约，不具备数字通信功能，那么所谓双向数字通信只是一句空话，也不能称之为现场总线控制系统。再一点，现场总线的一大特点就是要增加现场一级控制功能。如果现场装置不是多功
能智能化的产品，那么现场总线控制系统的特点也就不存在了，所谓简化系统、方便设计、利于维护等优越性也是虚的。
(3) FCS系统的本质是信息处理现场化
对于一个控制系统，无论是采用DCS还是采用现场总线，系统需要处理的信息量至少是一样多的。实际上，采用现场总线后，可以从现场得到多的信息。现场总线系统的信息量没有减少，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大减少了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的能力，另一方面要让大量信息在现场就地完成处理，减少现场与控制机房之间的信息往返。可以说现场总线的本质就是信息处理的现场化。
减少信息往返是网络设计和系统组态的一条重要原则。减少信息往返常常可带来改善系统响应时间的好处。因此，网络设计时应将相互间信息交换量大的节点，放在同一条支路里。
减少信息往返与减少系统的线缆有时会相互矛盾。这时仍应以节省投资为原则来做选择。如果所选择系统的响应时间允许的话，应选节省线缆的方案。如所选系统的响应时间比较紧张，稍微减少一点信息的传输就够用了，那就应选减少信息传输的方案。
现在一些带现场总线的现场仪表本身装了许多功能块，虽然不同产品同种功能块在性能上会稍有差别，但一个网络支路上有许多功能雷同功能块的情况是客观存在的。选用哪一个现场仪表上的功能块，是系统组态要解决的问题。
考虑这个问题的原则是：尽量减少总线上的信息往返。一般可以选择与该功能有关的信息输出多的那台仪表上的功能块。
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