6ES7223-1BH22-0XA8技术支持

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IMS Rebbbbbb近公布的一份指出，欧洲自动化产品市场中，嵌入PLC功能的组件似乎有发展的趋势。

一份在工业自动化组件的买家和分析人士中进行的调查，有以下几个关键的发现：过3/4的被调查对象知道目前这些被调查的产品带有嵌入式PLC。对于目前这些产品较小的市场来说，这无疑是个鼓舞人心的消息。

有2/3的被调查对象目前已经购买了一些嵌入式PLC产品，或者打算在接下来的三年之内购买此类产品。

几乎所有的（过95％）被调查对象都认为嵌入式PLC将比单的PLC方案价格低，而嵌入式PLC组件在安装上花费也将少。

在这些使用带有嵌入式PLC的硬件的被调查对象中，Profibus-DP, 以太网TCP/IP和CANopen是的通讯协议。

将近的人认为，对于一台PC来说，和其它嵌入式PLC的通信以及一个程序后备设备是很重要的；有将近80％的人认为来自一个单的PLC的远程控制是重要的。

虽然被调查对象对嵌入式PLC的熟悉程度令人满意，也认为系统间通信的很重要，但他们对于IEC-61131和IEC-61499编程标准的重要性却缺乏认识。这就给生产商和电子技术提出了一个要求：要加大推广这两种标准的力度。让多人遵循标准的编程语言和规范，无论对企业还是对工程师本身来说都是事半功倍的。

一、概况

向家坝水电站位于金沙江下游河段，电站总装机6000MW，左岸为四川省宜宾县，右岸为云南省水富县，是金沙江下游河段规划的末一个梯级电站。其开发任务以发电为主，同时改善航运条件，兼顾防洪、灌溉，并具有拦沙和对溪洛渡水电站进行反调节的作用。向家坝左岸供水系统设计供水规模为40000方／日。水厂主要构（建）筑物包括：取水泵房（1座）、左岸生产、生活水厂(1座)、高程436m生活水池（1座）、高程424m生活水池（1座）。为电站施工期左右岸提供合格的生产、生活用水。

向家坝左岸供水工程计算机监控系统的设计、系统集成、安装指导及调试均由宜昌市能达通用电气股份合作公司负责，本公司是隶属于中国长江三峡工程开发总公司的企业，从事电力系统自动化设备的研究、开发与生产制造。

为保证供水系统、稳定、的运行及管理，计算机监控系统按照、、实用的原则进行设计，采用全开放式分层分布式网络结构，控制层由集中控制站和四场PLC控制站组成，实现全厂设备及生产数据的集中管理，分散控制。集中控制站选用2台西门子工控机IL40作为冗余操作员站兼工程师站；现场控制站PLC选用西门子s7-300模块，采用彩色触摸屏TP270-10作为人机交互界面。向家坝左岸供水工程计算机监控系统主网络采用工业以太网和Profibus-DP现场总线，现地PLC主站与上位机之间、各PLC主站之间的通讯采用工业以太网，网络拓扑结构为星形，传输介质为光纤，支持西门子S5兼容通信、S7通信和PG/OP通信等服务。

二、系统组成

向家坝左岸供水工程的工艺流程，其中取水泵房距离净水厂约1000m，因此在控制对象相对集中的取水泵房设置现地PLC01主站。在净水厂内按工艺流程及集中的控制对象划分为3个PLC站，PLC02站负责加药系统及加氯系统现场监控；PLC03站负责预沉池、反应沉淀池的排泥及滤池的现场监控；PLC04站负责生产、生活水加压泵和高低压配电系统的现场监控。

系统主要监控对象包括：取水泵房及送水泵房水泵电动机及配套阀门；加药计量泵及阀门；加氯机及吸收装置；预沉池及反应沉淀池排泥阀；钟罩滤池行走行车；高低压配电系统。采集的传感器或仪表信号包括：压力、流量、水位、浊度、加药量、加氯量、余氯值、氯瓶称重、电动机电流、母线电压、有功功率、无功功率、电量、功率因数等。

监控系统I/O测点统计如下：Dl/472点、D0/209点、Al/65点、A0/12点、Tl/24点、通讯/40点。监控系统主要配置的西门子设备包括：

(1)集中控制站

西门子机架式工控机IL40 2台

西门子WinCC RC64K V6.0版  1套    

西门子WinCC RT64K V6.0运行版  1套    

西门子STEP7 V5.2                            1套

(2)现地PLC控制站（共4套）

CPU模块                    CPU314   4块    

以太网通讯模块        CP343-1   4块    

串行口通讯模块        CP340      1块    

Profibus通讯模块     CP342-5   3块

机架扩展模块             IM365        2块    

串行口通讯模块        CP340       1块    

导轨                            L=480m     6块

开关量输入／输出模块    SM321-32DI/SM322-32D0  4套

模拟量输入／输出模块    SM331-8AI/SM332-4A0    4套

彩色液晶触摸屏    TP270-10  4套

排泥阀现场控制从站  S7-200    3套

三、系统硬件配置及组态

1．取水泵房现地PLC主站的硬件配置画面

    为采集配电系统数据，在10kV高压系统2个进线柜和400V低压系统2个进线柜别配置了4套智能电量采集装置DIRIS，该装置支持Profibus-DP通讯协议，作为从站向PLC主站上传输数据，如三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、累积有功、累积无功等电气数据。

2．滤池现地PLC主站的硬件配置画面

滤池PLC主站的控制对象包括3组配水池一预沉池一反应沉淀池的排泥阀控制，每组水池有30只排泥阀，若采用集中控制将敷设大量的电缆，施工工程量较大。因此在每组水池附近设一台现场排泥控制柜，柜内安装1套西门子S7-200PLC，通过EM277模块接入Profibus-DP现场总线，完成和滤池PLC主站数据通讯。

3．系统网络配置

在各现地PLC主站硬件配置完成后，需进行系统网络配置，建立各PLC主站之间的通讯连接。在项目管理器单击菜单/options/configure Network，进入网络配置窗口，右键单击某个 s7-300站的CPU模块，插入1个新S7_connectino连接，对象为已组态的其他PLC站，如lcul_qsbf站等。建立完所有连接后，存盘退出。若要实现正常通讯，在组织块OB1或OB35中正确调用S7通讯功能块FB12  BSEND和FB13 BRCV。

四、系统功能说明

向家坝左岸水厂计算机监控系统按照“集中管理，分散控制”原则设计，中控室操作员站一装WinCC(bbbbbbs Control Center)组态软件，是一种基于bbbbbbsNT操作系统下开放式、面向对象软件开发平台，能达公司的LDS-2000应用软件正是建立在这个基础上，并结合水厂实际}开发的一整套上位机软件包。运行人员在操作员站上可对全厂工艺流程进行模拟图形显视、实日据监测，完成控制目标值设定、报警显示记录、操作状态记录、累计值计算、趋势曲线绘制、{制表等功能；实现、加氯、滤池、排泥等设备远程控制；存贮并管理水厂生产数据，实现与外{统数据的通讯。现场PLC控制站，根据自身的优化程序，实现本工段内的设备调节和优化控制功采集本工段内的模拟量、数字量、脉冲量等信号，在现场HMI上进行模拟图形显示，同时，通工业以太网将信号传输到操作员站，并接收操作员站的控制设定指令。

2．现地PLC站控制功能说明

现地控制站为水厂监控系统全分布式结构中的智能控制设备，它可以作为立监控装置监垄站设备，同时和上位机操作员站通讯提供数据并接收上一级命令。

(1)控制方式

①所有涉及PLC计算机监控的设备，均可通过在机旁控制箱（台）“手动”／“自动”转换开各现场控制站图形操作终端(HMI)上的“本地”／“”设置来实现机旁控制箱、现场PLC制站、中控室监控计算机三地控制，并按照机旁控制、现场控制站控制、中控室监控计算机控伟置从大到小的操作权限。

②现场控制站HMI上可监视本区域设备运行状态，监视和设置仪表参数值，控制设备运在通过工业局域网接收上位机指令，将数据上送至其他控制站和主控级计算机。

③每个现场控制站均设置警铃、故障指示灯和事故解除按钮，一旦计算机监控设备运行故障在线仪表参数越限，将发出声光报警。操作人员在解除故障后，通过按钮进行复位，否则，设备不能运行。

3．水泵自动控制功能

根据上一级水池水位实现本地水泵开停机台数的自动控制，按每台水泵的累积运行时间从小到大的顺序依次开机。水泵及出水电动阀门的开停流程为“启动时先开泵再开阀门，停止时先关闭阀门再关泵”。

水泵工作／备用方式切换有两种条件，一是设定水泵连续运行时间，时间到自动停泵，并切换为备用工作方式；二是水泵运行故障时，自动停机并报警，切换至备用泵运行。

4．加药自动控制功能

在药库分别设置有2个溶液池，均采用交替工作方式，当某个溶液池上的声波液位计指示液位低时，PLC自动关闭该池出口电动阀，并报警；自动开启另个溶液池出口电动阀，实现自动切换。溶液池配药、搅拌均由PLC进行自动控制。

药液投加系统选用多台计量泵，按工作泵／备用泵方式运行，当正在使用的计量泵出现故障时， PLC实现备用泵自动切换；另外，对各泵的运行时间加以累积，然后自动切换工作泵和备用泵；加药投加量调节通过采样原水流量和原水浊度的比例信号控制计量泵变频器频率，每台计量泵和每组反应沉淀池对应加药，生产水和生活水采取不同的药液投加率，采样沉淀池生产和生活出水管上的SCD仪流动电流值或浊度仪输出值作为反馈信号，采用PID调节计量泵冲程长度的输出信号\。

5．加氯自动控制功能

自动加氯系统采用滤前及滤后投加，安装有3台加氯机，加氯机采用工作／备用方式运行。投氯自动控制方式有两种：开环控制与闭环控制。前加氯机采用开环控制，按原水比例流量投加，流量信号从安装在沉沙池至反应池之间的电磁流量计；后加氯机采用闭环控制，PLC从监控系统或现场HMI接收余氯设定值，同时，PLC通过模拟输入模块接收滤后水流量及余反馈信息，在内部进行运算后，通过模拟输出模块将其送到加氯机开度调节控制装置，调节加氯量。

6．排泥及滤池自动站功能

在自动排泥控制时，排泥阀分组实施排泥，3组沉沙池和3组絮凝反应沉淀池排泥阀排泥分开进行，在一组沉沙池、反应池和沉淀池内各安装一套泥水界面仪，提供淤泥沉淀数据，运行人员可根据检测情况设定每只排泥阀的开启时间，并进行定时启闭控制，排泥阀动作反馈信号上送至操作员站和现场HMI上显示，若在规定的时间无反馈信号，则发出声光报警信号。

滤池设备控制方式在“现地”位置时，在桁车现场控制箱上进行控制；在“远方”位置时，在滤池上安装一台声波液位计，当滤池液位高时，PLC自动发出滤池反冲命令，当滤池反冲周期到或运行人员可强制进行滤池反冲

摘要

回流焊（Reflow）是指通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏装软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊. 它是通过提供一种加热环境，使焊锡膏受热融化从而让表面贴装元器件和PCB焊盘通过焊锡膏合金地结合在一起的设备,根据回流焊的技术特点,又分为气相回流、红外回流及热风回流，当前主流的设备均采用热风回流，热风回流是利用热气流使胶状的焊剂(锡膏)在一定的高温气流下进行物理反应达到SMD的焊接，由于这种热气流是在焊机内部循环流动达到焊接目的，所以，行业上把这种利用热回流原原理实现表面贴装元件焊接的设备称之为回流焊设备(Reflow Machine)。  

Reflow设备通常是置于SMT贴片设备的后端，以便完成贴片元件的焊接加工。经过近十年的发展,回流焊设备从初比较简单的热加工设备发展成为以PC为人机对话窗口,集生产工艺配方于一体自动化程序较高的设备.设备的控制系统也从简单的电气控制转向以PC为操作平台,PLC为系统控制的系统集成解决方案,以适应越来越复杂的生产焊接工艺.随着无铅焊、肋焊剂回收以及节能环保等需求的到来，将对设备的自动化、智能化控制提出高的要求。

项目简介

该部分包括的主要内容是对整个项目的简单介绍，点明SIMATIC s7-1200使用的环境和背景及终的效果。节能和环保是当今世界的主题，随着电子技术的飞速飞展，世界对环境的重视，无铅焊接、节能环保、环保的新型焊剂等新工艺出现，成为回流焊设备不断新发展的动力。劲拓自动化设备有限公司经过十年的高速发展，已成为电子设备的国内大研发制造商，年生产销售各种系列回流焊设备1000台以上，劲拓已成为业内的。为了满足客户越来越苛刻、越来越复杂的生产工艺要求，担当起一个企业对世界节能环境作出贡献的企业责任，2009年，劲拓公司经过反复的市场调查，决定投巨资研发新一代的回流焊设备，新一代RN（A）D回流焊设备将满足当前新回流焊接工艺需求，在提高设备生产效率的同时，将大幅度降低生产能耗，与此同时，将颠覆旧机型的控制系统，打造新一代回流焊控制系统，新一代控制系统性将达到或过同类进口设备，同时满足设备升级换代具备相当的柔性扩展。为了达到预设的研发目标，项目开始之初，对控制系统的控制器PLC的及型号的选择，成为影响项目成败的关键因素之一。经过对系统上主流PLC的各种系列PLC的反复比较，终确定选择Siemens公司新推出的小型PLC S7 1200作为新一代回流焊设备控制系统控制器。劲拓新一代RN（A）D回流焊设备于2010年春推出市场，立即受到了广大客户支持。生产效率的大幅提高、能耗的大幅降低、人性化设计等诸多优越性能受到客户的，设备良好的性能靠控制系统高度性及良好的支持，推出一年多来，设备故障率低，到目前为止，数百台设备无一例发生PLC故障。

工艺流程介绍

该部分要将项目的整个工艺流程进行详细地介绍，尽量使用工艺流程框图进行相应说明。

方案确定

该部分阐述此项目是基于何种考虑终选择了SIMATIC S7-1200控制器。

劲拓公司RN(A)D新一代回流焊设备控制系统选型之初，对市场上主流的PLC进行了反复对比，从形象、售后服务及产品性能等方面进行比较，终基于以下几个方面的考虑，我终确定选用SIMATIC S7-1200控制器。

  形象

SIEMENS公司作为世界工业自动化产品制造商，其形象、产品性能已深入人心，选择SIEMENS公司控制器作为新一代回流焊设备的控制系统，符合劲拓公司打造回流焊、进口同类设备、塑造新的战略目标。

二  售后服务

S7 1200作为SIEMENS公司刚刚推出的新一代控制器，这一产品开发使用环境的确与原来的小型PLC S7 200有很大的不同，但是SIEMENS有问必答、强大完善的技术服务方式还是加坚定了选用S7 1200的决心。

三  产品性能

如果说良好的形象和的售后服务是影响我选择S7 1200的原因，那么S7 1200能否达到本项目应用要求，才是终确定选用S7 1200的因素，至少以下几个S7 1200的特点，是我主要考虑的因素之一。

1  友好的开发环境，为开发复杂的高质量的程序提供了良好条件。

一个项目或者一台设备的控制程序的质量取决于程序的可维护性是否良好。程序的可维护性是指设备程序在程序修改、日后维护、程序扩充、故障查找、程序调试等方面的容易性。一个高质量的程序的可维护性是相当好的，把程序交给接触过这一程序的工程师去应用维护时也很省心省力，要做到这一点，仅仅是靠文字的注释是做不到的，有的工程师往往走进这样一个误区：认为程序只要有注释就会没关系，或者干脆认为程序越复杂越能体现他编程的高。事实上在完成控制目标的前提下,程序越“简单”越好，越容易维护越好。S7 1200编程环境类似于S7 300的应用开发环境，这种结构化的友好编程环境，对于编写高质量的程序是非常有益的。而其它PLC的编程环境在这方面与S7 1200的Basic相比要逊色得多，如果要编一个容易维护的高质量程序，使用没有良好编程环境的PLC,就依赖编程工程师良好的编程习惯及高的编程能力。

2  完善的通信能力

随着设备的自动化程序越来越高，设备与三方通信不可避免，在本项目中，PLC控制器往上与电脑PC通信交换数据，往下要与温控模块、变频器、氧气分析仪等设备读写交换数据。S7 1200的通信能力与同档次的其它PLC相比，要完善和强大的多，除了具备以太网接口、可扩充三个RS-485通信模块等硬件条件，还开发了完善的各种通信指令包，让工程师很轻松完成与三方设备的通信编程。例如，以工程控制中为广泛的Modbus通信为例，S7 1200准备了完善的支持Modbus指令包，工程师只需填写几个参数，就很容易完成复杂的通信。如下图为初始化Modbus指令。

初始化Modbus指令

也许有不明就里的工程师提出这样的质疑：其它的PLC也有通信指令包。但如果你有应用过其它PLC通信的经验,然后再应用S7 1200进行通信编程的话,你很很容易得到这样一个体验：的确S7 1200的通信应用要比其它的PLC方便和实用得多。例如不管是三菱的FX3U还是Omron的PLC，应用于Modbus通信时，就有如下方面的不足。

读取到的从站数据，不能直接应用。

不管是三菱还是OMRON的PLC，从从站中读的数据，不能直接应用，要进行一定的“处理”。要进行高八位、低八位的数据交叉交换，再应用相应指令组合“处理”才能得到终的数据，例如三菱FX3U对读出的数据要用XCHP指令进行高低位交叉,然后再用BTOWP指令再完成组合功能.OMRON也需要做类似的处理.这样一来,如果你读取的从站数据较多时，要编程一大堆数据处理程序，同时要浪费一大堆的数据寄存器进行数据的转存处理。这是一个庞大的工作量，如你处理的数据达到几十个的话，这的确是一个艰苦的编程工作。

读取数据的长度受限制

例如OMRON的PLC支持Modbus指令包，其存放数据的地址是预先固定死的，当然其长度也固定，**系列只指令96个字节（48个字）的读写，这意味着当你需要读取多的数据时，将无法完成你的需求。S7 1200的通信读取的数据长度，长能达到少呢？这一点本人没有测试过和查到数据，但在这一项目中一次读取60个字这一点是通过实践证明的。

CPU1214一次从子站中读取60个数据,把温度模块所有的设定温度、实际温度、通道开关状态、PID数值、补偿值等60个字一次性读取，完成10个子站的数据读取不过1秒。达到实时采制的要求。

其它PLC固定通信数据存放地址,应用不方便，S7 1200可以给不同的子站定义不同的数据地址。

OMRON或者台达等一些PLC的通信指令包，把每次通信读取到的数据固定放在特定的寄存器中，你要使用时，再从这寄存器中“转移”出进行使用。这总味着，当PLC读取同一设备不同的数据,或者读取不同设备的数据时，你要非常有“计划“地根据不同的时间，把你需要的数据从公用固定的数据寄存器中“准确”地“及时”地“挪”出来，否则公用固定的数据寄存器可能被“新的”数据刷新取代，造成数据混乱。要完成这些工作，你有良好的编程习惯，也需编写一大堆程序序处理，如果数据量大，这对一个工程师来说，是个考验。S7 1200在这方面就轻松灵活多了，你可以把读到的数据放到任意定义的数据背景数据块中，非常轻松和简单。读取到的数据直接可以应用.如下图所示，所有从站读取的数据可以分配不同的地址，并且可以定义为数组方式，大大地方便了通信数据的“应用”，不需要用任何指令进行处理，也不需要“及时”转移数据，因为每一个从站都可以定义单的数据存放地址。

PROFINET通信

CPU本体上集成了一个PROFINET通信口,支持以太网和基于TCP/IP的通信标准.这样无论是PC或其它设备如HMI都很方便地同S7 1200通信,例如本项目中,S7 1200通过PROFINET接口,应用SEND/RECEIVE编程接口指令包,很轻松完成与PC的通信,如下图中,CPU 1214实时与上位机PC进行数据交换

A  CPU1214从上位机(PC)中接收数据

接收数据的长度为339个字节.

B CPU1214发送数据给上位机(PC)

CPU1214发送给PC的数据长度是812个字节

3  强大的数据处理能力

S7 1200支持的数据类型很多,例如可直接定义字符串的格式,并配备了相应的处理指令,直得一提的是,S7 1200支持定义数组,利用数组的方式进行数据处理非常方便和快捷.在本项目中要通信读写的数据非常多,均采取了数组处理,这一点非常好.

4  过程处理工艺包

S7 1200定制了PID、运动控制指令包，让工程师比较完成过程及定位控制。

5  自定义软元件

以往PLC对软元件的定义在出厂前就确定了，例如计数器、定时器的数量等都是无法改变的，往往不同的应用场合不同，应用软元件的数量不一样，有时候定时器用完了，计数器剩余一大堆，S7 1200在这一点有不少的优势，软元件可以自行定义，想用几个就定义几个，这样就灵活方便多了。此外，相信S7 1200还有不少应用上的新特点有待大家去开发体会。

产品硬件配置

该部分主要对整个项目中围绕SIMATIC s7-1200的产品硬件设计作详细的说明。配以带有SIMATIC S7-1200控制柜或者产品的图片加以说明。

CPU1214作为主站，通过CM1241 RS－485通信模块，实时与11个子站进行通信数据交换。

软件开发

对项目中的数字量模拟量I/O分配以表格的形式进行说明。

应用体会

SIMATIC S7-1200 控制器的使用对项目、产品、个人以及公司等方面有何影响.

由SIMATIC S7-1200作为系统控制的RND/RAD的劲拓新一代回流焊设备从2010春推向市场，到目前为止，已有数百台设备在运行，无一例发生过PLC故障或者不良现象，整个控制系统稳定、运行良好，性能上也满足该系列设备的控制需要。这说明选择S7 1200作为控制系统的决定是正确的，相信S7 1200的良好表现也将为公司创造大的利益。

意见与建议

在使用SIMATIC S7-1200 控制器的过程中发现了什么问题，是否有建议提供给我们。您的意见与建议对我们非常重要和宝贵。

俗话说，没有的产品只有好的产品，客观地说，S7-1200也有一些不足之处，例如S7 1200的CPU只有二路高速脉冲输出，不能满足多轴控制的需要，市场上很多小型设备都需要多轴控制，所以S7-1200需要开发多的各种各样的扩展模块进行配套。

另外，S7-1200定义掉电保持的元件时,总是从MB0开始的,这需要编程人员一开始就要做非常详细的规划,如果能任意确定掉电保护元件起始地址,那就方便多了.S7 1200掉电保护的总数量只有2048个字节,这似乎太少了,稍为复杂需保护的数据就难以满足.S7 1200的内存也略嫌不足.此外,支持S7 1200的HMI并不多,可选择的机会不多。