西门子模块6ES7231-0HF22-0XA0库存

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在设计PLC时，要考虑到很多因素，需要很多的特殊设计。比如：一台PLC强调内部诊断，结合硬件和软件，可以让设备随时检测自身工作状态的不适；一台PLC具有的软件，要使用一系列的特殊技术，能确保软件的性；一台PLC具有冗余功能，即使一部分失效，也能够维持系统运行；一台PLC还具有外加的机制，不允许通过数字通信接口随便读写内部的数据。
    PLC与常规PLC的不同还在于：PLC需要得到三方机构的认证，满足苛刻的性和性标准。地采用系统方法，来设计和测试PLC。德国的TUV和美国的FM会提供对PLC设计和测试过程的、三方立的确认和验证，
    特殊的电子线路，细致的诊断软件分析，再加上对所有可能失效进行测试的完整性设计，确保了PLC具有测定99％以上的内部元件潜在危险失效的能力。一种失效模式、影响和诊断分析（FMEDA）方法一直指导着设计，这种方法会指出每个元件是怎样引起系统失效，并且告诉你系统应该如何检测这个失效。TUV的工程师会亲自执行失效测试，把它作为他们认证过程的一个部分。

    严格的标准软件应用于PLC。这些标准需要特殊技术，避免复杂性。进一步的分析和测试，细致地检查操作系统的任务交互操作。这种测试包括实时的交互操作，比如多任务（当使用时）和中断。还需要进行一种特殊的诊断，被称为“程序流控制”和“数据确认”。程序流检查能确保基本功能能按正确的顺序执行，数据确认使所有的关键数据在存储器里进行冗余存储，并且在使用前进行有效性测试。在软件开发过程中，一个PLC需要附加的软件测试技术。为了核实数据完整性检查，执行一系列“软件失效注入”测试，也就是人为对程序进行故意破坏，来检查PLC的响应是否运行在预计的方式。软件的设计和测试带有详细的文件资料，这样三方的检查员就能够明白PLC的运行原理，而多数软件开发没有使用这种规范的操作流程，这也正好说明为什么众多的垃圾软件会出现那么多的臭虫而无法发现了。1 引言

    随着人口的增长和经济的发展，吉林市自来水公司三水厂在原有10万吨日供水能力的基础上，扩建至20万吨，以适应吉林市未来十年或长时间经济社会人口的发展水平。取水泵房原配备的355kW/10kV水泵4台以及供水泵房配备的560kW/10kV水泵3台，全部定速运行，由于日夜供水差异较大，需要调节阀门开度或倒开大小水泵。这样水泵频繁启停带来的冲击，会引起电机、水泵、阀门故障率增加，维修费用加大，同时对管网也有很大冲击。因此采用传统调节阀门开度控制流量和压力的方式，必然会造成大量能源浪费。通过综合调研，吉林市自来水公司决定对新扩建部分采用北京利德华福公司生产的大功率变频器进行自来水流量及出厂水的恒压控制，从而实现降低能耗、节约成本、提高供水质量，达到自动化水厂的生产需求。

    2 自来水生产工艺流程介绍

    要选好合适的水源和取水口，用管道输送至一级泵房(取水泵房)并在一级泵房前加氯以杀灭藻类、植物和贝类动物。再通过一级泵房将水送至厂内处理系统中。通常经过混合(在水源水中加入适量的氯化铝，俗称矾)反应、沉淀、过滤、等处理工艺，每一工艺配以相应的构筑物(如沉淀池、滤池、清水池等)，滤后一般是加氯和，投加了剂的水经清水池、并在池内停留1小时左右就成为合格的饮用水，再经过二级泵房(供水泵房)加压输送到城市管网中，供生活饮用和生产使用。

    3 高压变频器的应用方案

    根据公司在城市供水行业实际应用的成功经验，为确保供水系统的稳定性、性和经济性，供水泵560kW/10kV选用HARSVERT-A10/045带手动一拖二旁路的高变压频器。它采用直接“高-高”形式，单元串联多电平拓扑结构，每相由8个功率模块串联而成，经过多级移相叠加的整流方式，了大部分由立功率模块引起的谐波电流，不用换原来的电机和电缆，适合旧设备的改造。取水泵355kW/10kV选用HARSVERT-A10/030原设计采用一拖一运行方式，经过半年多运行来看，取水开1台变频机组就能满足工况要求，另外考虑取水泵定期倒车只能开工频机组，所以公司决定将原有一拖一运行方式改为一拖二运行方式，这样2台变频机组就可以交替运行，非常经济。

    一拖二手动旁路的基本原理，它是由六个高压隔离开关QS1-QS6组成。其中QS1和QS4,QS2和QS5有电气互锁;QS2和QS3,QS5和QS6安装机械互锁装置。如果两路电源同时供电，M1工作在变频状态，M2工作在工频状态时，QS3和QS4、QS5分闸，QS1、QS2和QS6处于合闸状态;M2工作在变频状态，M1工作在工频状态时，QS1和QS2、QS6分闸，QS3、QS4和QS5处于合闸状态;如果检修变频器，QS3和QS6可以处于任一状态，其它隔离开关都分闸，两台负载可以同时工频运行;当一路电源检修时，可以通过分合隔离开关使任一电机变频运行。

    恒压供水系统原理

    由于吉林市自来水公司三水厂是新扩建工程，用水负荷需要在实际运行时进行调整和测量，因此三水厂采用的是恒压供水系统，其工作原理如图3所示,测量元件为德国E+H公司的压力传感器，将它设在水泵机组出水口，Vi为恒定供水压力设定值，供水压力V作为输出量，构成闭环控制系统。

开放式、网络化数控系统是实现高水平数字化装备的保证。其是开放式，即系统各模块与运行平台的无关性、系统中各模块之间的互操作性和人机界面及通信接口的统一性。开放式体系结构使数控系统有好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能化、网络化方向发展。国家数控系统工程技术研究、华中数控股份有限公司多年来一直致力于开放式数控系统软、硬件体系结构的研发、生产和推广应用，在国家相关项目的支持下，于2003年成功开发、生产出新一代开放式、网络化数控系统&151;HNC-21/22世纪星数控系统。

开放式、网络化数控系统的研究现状

所谓内部网络是指数控系统内CNC单元与伺服驱动及I/O逻辑控制等单元，以现场总线网络连接：对于数控系统硬件，开放性主要是指其电脑、网络、伺服系统及I/O逻辑控制等单元应该具有统一的互联标准，以实现互换性。为使数控系统硬件具有互换性，目前欧洲CNC制造商在其产品中广泛应用SERCOS(Serial Real-time Communication System，一种适于高速伺服控制的网络接口协议，于1995年成为IEC1491标准)。现场总线作为与数字驱动单元的接口，则采用Profibus等现场总线作为与I/O逻辑控制单元的接口。

所谓外部网络，指的是数控系统与系统外的其他控制系统或外部上位电脑以网络连接：随着现代通信技术和IT业的发展，世界上一些着名的数控系统公司都相继推出了具有网络集成能力和一定智能化水平的控制系统，通过网络实现对设备的远程控制和无人化操作、远程加工程序(特别是大容量程序)传输、远程诊断和远程维修服务等技术服务，并提高机床生产率。如日本大隈(Okuma)机床公司的“IT plaza”(信息技术广场，简称“IT广场”)、日本Mazak(山崎)公司的“Cyber Production Center”(智能生产控制，简称CPC)、GE Fanuc公司的“Open Factory CNC”(开放工厂CNC)以及 Siemens公司的“Open Manufacturing Environment”(开放制造环境)等。

开放式、网络化数控系统的特点

HNC-21/22开放式、网络化数控系统的实现方案

符合ONC技术规范，具有开放性。

基于PC体系结构，以软代硬、简化硬件、易于生产、使用和维修。

充分利用已有的华中I型数控系统研究成果。

硬件通用，软件跨平台。研制的硬件平台-PC嵌入式＋FPGA硬件平台，可适用于三个不同的软件平台基于DOS的软件平台1、基于LINUX的软件平台2、基于bbbbbbS的软件平台3。

ONC系统简介

层：具有可配置功能、开放的人机界面和通讯接口及协议。

二层：控制装置在明确固定的拓扑结构下允许替换、增加NC中的特定模块以满足用户的特殊要求。

三层：拓扑结构可变的“全开放”的控制装置。(目前标准未定义)

HNC开放式、网络化数控系统硬件平台

支援ONC层和二层要求

保留对今后三层的支持

系统从经济型到型可伸缩及裁减

通过应用程序接口可开发各种应用程序形成不同产品

通过设备驱动程序连接各种数控部件

PC体系结构可运行PC应用软件

HNC-21/22A：可配4个模拟量伺服驱动装置；

HNC-21/22C：可配4个串行口伺服驱动装置；

HNC-21/22D：可配4个脉冲量伺服驱动装置或步进电机驱动装置；

HNC-21/22F：可配4个脉冲量伺服驱动装置或步进电机驱动装置或4个模拟量伺服驱动装置或4个串行口伺服驱动装置。

HNC开放式、网络化数控系统软件平台

基于LINUX自由软件平台

软件数控

可使用工业标准PC硬件或RISC处理器，增加了开放性

32位元体系结构

突破640k内存的限制

强大的网络通讯功能

优良的开发环境

丰富的软件资源

HNC-21/22开放式数控系统的网络化应用

华中数控的远程操作监控与诊断平台

基本原理通过Internet将分布在不同地域的数控设备、现场设备维修工程师、设备制造企业维修工程师及领域组织和联系起来，在设备与人之间、人与人之间进行快速的信息传递，形成一个网络化的数控设备诊断与维修谘询系统和视频会议系统，借助网络这一快捷的现代通讯手段，对数控设备故障进行快速诊断。

系统构成与工作流程数控设备E-服务系统的总体结构如图5所示，主要由数控设备E-服务平台、数控机床网关和远程用户终端三大部分组成。数控设备E-服务平台是建立在互联网上的一个特殊网站，内容包括数控设备制造企业的用户档案、协助其进行设备故障诊断的领域档案、用户设备电子病历，设备远程操作、诊断、维护模块，以及网络会诊工具等。平台的作用是通过Web这一灵活、方便的形式将与设备技术支持与服务相关的设备诊断信息、用户信息、信息组织在一起，形成一个网络化设备故障诊断与服务体系，提高产品售后服务质量和效率。机床网关是由运行在生产现场的一台PC机或笔记本电脑构成的一个数控机床连接器，它一端通过电话网、移动通讯网、互联网与数控设备E-服务平台相连，另一端则通过局域网/RS232等形式与数控机床相连。其作用是将数控机床内部的PLC信息和外部的音频、视频信息、传感器信息发送到互联网上，供设备远程诊断使用。另外它也可以将远程终端用户浏览器发送来的控制信息转发给与之连接的数控机床。远程终端可以是互联网上的任何一台电脑，其用户是设备使用工程师、设备制造工程师或领域。他们通过运行在远程终端上的浏览器从数控设备E-服务平台上和发布信息，对数控设备故障进行远程协作诊断，提供远程技术支持。

    1.显示系统工艺流程图

    2.显示温度、压力、外输流量等数据及趋势曲线。

    3.显示班报表、日报表、周报表、月报表，并可存储归档，定时或实时打印，平均每天13张报表，大大减轻工作强度。

    4.故障报警记录。

    5.具有动态提示功能，方便使用。

    6.进行数据处理和存储。

    7.各回路参量限报警。

    8.运行人员的代码及密码管理。

    9.报警界线显示系数，所有组态在在线运行时即可完成。

    10.后台运行其它软件。

    11.利用WINCCWebNavigatorServer发布网页。供全厂相关人员浏览。

    厂级管理系统作为WINCCWebNavigatorClient通过IE浏览联合站生产及运行情况，厂级共设10个客户端，可分别供大庆油公司、七采油厂的、计量科、厂级调度等管理部门浏览，为生产数据的处理、分析和管理提供了依据

    项目中的难点：

    游离水脱出器、电脱水器、净化油罐等均为大型容器，加之输液管线距离远，量不稳定，对其液位、界面进行PID调解的积分周期长，响应慢。西门子的PID调解功能允许对P值、I值、D值的参数无限制设置，通过合理的参数设置，使得调解非常稳定，保证了生产的质量和效率。

    对于含水油、气的计量涉及到复杂的数学模型，包括含水率、流量、温度压力补偿，西门子S7-300数学运算功能满足了这一要求，使得运算精度大大提高，计量加准确。

    站级主控管理系统利用WINCCWebNavigatorServer作为局域网的网页发布服务器，程序在网络中作为共享文件夹，所以容易受到网络病毒攻击。由于生产管理要求，管理系统不允许操作员退出系统，所以在病毒防护上就略显捉襟见肘。由于WINCC支持后台运行其它软件，后来在站级服务器上安装Noton杀毒客户端软件，每天定时杀毒，并由七采油厂信息管理部远程对其定时升级、维护，解决了病毒防护的问题。

    四、项目运行

    大庆油田七采油厂三油矿葡三联合站过程自动化控制系统是针对大庆油田集中管理、自动控制而设计开发的一套管理控制系统，结合了管理与控制于一体，是西门子自动化产品在油田系统中的应用范例。

    该系统与2004年1月投运，至今运行良好，生产稳定，大大提高了生产效率，节约了以生产成本，无任何故障。并且由于控制平稳，自动化程度高，以往需要工人到现场手动调节工艺设备，记录运行数据，编辑班报、日报，现均由该系统自动实现，大大减轻了操作工人的工作强度，受到广泛。 葡三联合站已被评为"铁人站"，该控制系统作为的联合站控制管理系统，多次迎来同级单位及上级管理单位的参观，现已在大庆油田广泛推广。

    五、应用体会

    西门子SIMATIC控制系统是一个全集成的、结构完整、功能完善、面向整个生产过程的过程控制系统。模块化设计，便于扩展。Profibus-DP和以太网作为开放的网络体系，其强大网络扩展功能和高速的，可以组成较大的网络拓扑结构，适合于大型控制系统要求。