西门子6ES7232-0HB22-0XA8使用选型

西门子6ES7232-0HB22-0XA8使用选型

   1．PLC电源设计
    一般而言，PLC的基本电源一般有使用ACIOOV/240V与DC24V两种类型。
    当PLC采川ACIOOV/240V供电时，通常允许输入电源电压的波动范围为-15%～+10%。如：选择额定输入电压为AC100V时，通常允许输入电压的变化范围为AC85～110V;选择额定输入电压为AC240V时，允许的变化范围为AC200—AC264V。PLC对外部交流电源的频率要求较低，允许的频率变化范围通常为±3Hz，即选择额定输入频率为50Hz时，允许输入频率的变化范围为47～53Hz;选择额定输入频率为60Hz时，允许变化范围为57～63Hz。
    当PLC使用DC24V电源时，一般允许输入电压的变化范围为一l5%～+20%(即DC20.4～28.8V，如SIEMENS PLC)，部分PLC可以达到-35%—+30%（即DC15.6～31.2V，如三菱Q系列PLC）。与其他计算机控制系统相比，它对输入电源的要求相对较低，通常容易满足要求。
    但为了保证PLC的正常工作，抑制线路干扰，对于交流AC100V/240V供电的PLC，原则上应在电源输入回路加入隔离变压器、浪涌吸收器或者采取稳压措施。PLC输入电源要与设备动力电源、交流控制回路电源、交流输出电源分离配线，并具有立的保护回路与立的隔离变压器。
    对于直流DC24V供电的PLC，原则上应采用稳压电源供电：至少应通过三相桥式整流、滤波后进行供电；一般不能使用仅通过单相桥式整流的直流电源直接对PLC进行供电。PLC输入电源要与设备直流动力电源、直流控制回路电源、直流输出电源分离配线，并具有立的保护回路，在系绕组成较复杂时，应使用立的稳压电源单对PLC供电。
    当系统采用模块化结构时，电源模块的容量应保证满足PLC系统对电源容量的要求，电源模块的额定输出容量应大于系统中全部组成模块所消耗的功率总和，并且留有20%～30%的余量。
  2. 1/0装置外部电源
  I/O外部电源是指用于PLC源输入模块、PLC输出模块、输入传感器（如接近开关等）、输出执行元件的电源。
    用于PLC输入信号的外部电源一般为DC24V。由于输入信号的电压波动可能直接影响到PLC输入状态的变化，故对其要求较高，原则上应采用稳压电源供电；至少应通过三相桥式整流、滤波后进行供电；不能使用仅通过单相桥式整流的直流电源，以防止输入信号采样的错误。
    用于PLC输出信号的外部电源与PLC的输出形式与负载要求有关，可以是交流，也可以是直流。特别在当采用继电器接点输出时，电源要求取决于负载。
    通常情况下，PLC对输出电源的要求要输入电源。如：对于直流24V中间继电器、电磁阀
类负载，一般可以使用单相桥式整流的直流电源，但是，当PLC的输出需要作为系统其他控制装置：如CNC等）的输入时，根据后者的要求选择输出电源。
    3．PLC总供电系统
    总供电系统的设计，根据控制对象的性质、技术要求、系统的组成情况、使用环境条件等进行具体分析，本章后述部分给出了PLC控制系统硬件设计实例，可以供读者参考。
  作为PLC总供电系统基本设计原则，应注意如下几个方面：
  ①在系统中，与PLC有关的全部电源，均可以通过设备的总电源开关进行分断，实现与电网的隔离。
  ②PLC作为系统主要的控制装置，原则上应在设备总电源接通后，无须其他启动操作，即可以立即投入工作，以便控制系统对控制对象实施有效的监控。
  ③对于同时使用基本单元与扩展单元的控制系统，扩展单元的电源应先于基本单元或同时接通，以便基本单元对扩展单元实施有效的监控。
  ④用于PLC输入信号的外部电源，可以与PLC基本电源共用，但回路中安装立的保护器件（如断路器等）。
  ⑤当用于PLC输入信号的外部电源立设置时，此电源应在设备总电源接通后，立即投入工怍，以便PLC通过输入信号对设备的现行状态实施有效的监控。
  ⑥用于PLC输出信号的外部电源，可以与输入电源共用或进行立设置。对于组成复杂、执行元件较多的控制系统，可根据需要设置多个电源。
  ⑦当PLC输出使用公用外部电源时，应根据输出对象的不同，分类设置多路保护（如断路器等），且每一类输出的电源接通次序应有所区别。设计应保PLC的各类输出电源的通断，受强电控制回路“互锁”条件的约束与控制。
  ⑧用于系统中的其他控制回路用电源，在电压相同时（如DC24V控制回路），可以与PLC的输入或输出电源共用，但安装有立的保护元件（如断路器等）。

    1、安装环境的基本要求
不同厂家生产的PLC，其安装环境的要求有所区别，但总体来说，PLC的安装都应遵循如下的共同原则：
    ①安装牢固，避免在设备使用与运输过程中的跌落与振动。
    ②安装有PLC的电气柜，应尽量避免布置在有强烈振动与冲击的场所（PLC对振动与冲击的要求可见表7-5.1）。
    ③避免在周围有腐蚀性气体、可燃气体的场所安装。
    ④避免在周围有灰尘、导电粉尘、油雾、烟雾、盐雾的场所安装。
    ⑤避免在高温、多湿的场所或者低温的环境安装（PLC对温度与湿度的要求可见表7-5.1）。
    ⑥尽量避免PLC与高压电器设备（3000V以上）布置于同一电气柜内。
    ⑦尽量避免PLC与容易产生干扰的电气设备布置于同一电气柜内，以及使用同一电源，在不可避免时，应采取必要的措施。
    ⑧避免在周围有强磁场、强电场的场所安装PLC。   
    2．温度、湿度、振动、冲击的要求
    PLC对使用环境的温度、湿度、振动、冲击方面的基本要求一般如下：
    (1)温度 
    PLC使用时的环境温度一般应在0～55℃的范围内（保存时的温度为-20～70℃），同时应防止在阳光直接照射的场合使用。
    当环境温度无法满足以上要求时，应采取相应的措施，如在电气柜上安装空调等，保证PLC的环境温度在允许的范围。
  (2)湿度
  PLC使用的环境相对湿度一般允许为20%～，应避免温度变化过快所造成的结露。
  当环境湿度无法满足以上要求时，应采取安装自动装置等措施。特别是冬天，在供暖装置有可能出现停止的场合，应采取必要的措施，防止温度变化造成的结露。
    (3)振动
    PLC对安装环境的振动有一定的要求，而且抗振动性能与PLC的型号（结构形式）与安装方式等因素有关。
    在结构上，一般来说I/O点固定的一体化PLC，或是基本单元加扩展型PLC的基本单元，其抗振动的性能要模块化结构的PLC。在安装方式上，利用螺钉安装的PLC，其抗振动的性能要导轨安装的PLC。
    通常情况下，利用螺钉安装的I/O点固定的一体化PLC，或是基本单元加扩展型PLC的基本单元，允许的振动强度为l9.6m/s2 (2G)左右，采用导轨安装时为9.8m/s2 (1G)左右。利用螺钉安装的模块化PLC，允许的振动强度为9.8nr/s2(lG)左右，采用35mm标准导轨安装时为4.9m/s2( 0.5G)左右。
  (4)冲击
  PLC对安装环境的冲击同样有一定的要求，而且冲击性能与安装方式等因素有关。
  通常情况下，利用螺钉安装的安装PLC，允许的冲击强度为15～30G(147～294m/s2)，采用导轨安装时为147m/s2左右。
    在具有强烈振动与冲击的场合，应采取必要的防震措施。
PLC安装环境
    3．安装空间的要求
    PLC安装空间直接影响到PLC的散热。PLC对安装空间的一般要求如下：
    ①PLC与其他电器间一般应保证垂直方向大于lOOmm、水平方向大于50mm的空间距离，并保证通风良好。
  ②PLC与其他电器或者电气柜门间的前后空间距离，一般应保证在50mm以上，并保证通风良好。
  ③在PLC的下部，应避免直接布置强发热元件（如加热器、变压器、能耗电阻等）。
  ④尽量采用垂直安装的方式安装PLC，水平布置直接影响到PLC的散热。
  ⑤PLC不应安装在电气柜的门、面、底面、侧面等部位。
  ⑥保持PLC通风窗的畅通，在使用定要取下通风窗的保护纸。

随着科学技术的发展，实现中低压配电网的自动化已成为电力系统发展的趋势。中低压配电网作为输配电系统的后一个环节，其实现自动化的程度与供用电的质量和性密切相关。为此，本文特对中低压配电网自动化的必要性及其实现方案作简单的讨论。 
1 实现中低压配电网自动化的必要性

1.1 实现中低压配电网自动化是提高人们生活质量、发展国民经济的要求

在现代社会中，供电质量的好坏，不仅反映一个国家或地区人们的生活质量、水平和投资环境的好坏，是影响经济发展的重要因素，它决定着工业发展的方向、规模。实际上，信息时代的到来，要求不间断供电的计算机设备越来越多，给供电提出了高的要求。停电或限电会导致减产，而忽然的停电则会危害工厂的重要设备。只有实现中低压配电网的自动化，才可能大限度地提高供电质量，满足人们日常生活工作与生产的需要。

1.2 实现中低压配电网自动化是电力企业自身发展的需要

实现中低压配电网自动化，可提高供电的质量和性。实现中低压配电网自动化，可减少故障次数，缩小事故范围，缩短事故时间，为恢复供电、快速分析、诊断、事故原因提供有效的依据。

实现中低压配电网自动化，可以提高整个电力系统的经济效益：减轻维护人员的劳动强度；减少操作人员；增强电力系统的免维护性；有利于提高设备的和健康水平，延长使用寿命。

实现中低压配电网自动化，可以提高整个电网的管理水平。主要包括：为电力系统计算机管理自动、准确、及时地提供为详尽、丰富的数据和信地方、任何用户的计划停电、供电；可以方便、直观地监控全局内各个用户的用电、供电情况，实现总体控制。

1.3 中低压配电网是我国配电网自动化的薄弱环节

配电网自动化建设，在我国尽管起步较晚，但也已经进行了近20年的研究和实践，初步成效。但是研究与实践成果大多数都是在高压配电网（35 k V以上）层次上进行的，而在中低压配电网（配电房这一层次）的自动化问题上，还是一片空白，既没有总体的规划，也没有一个统一的技术原则。不仅如此，目前的纵向监控一般只限于变电站的出线以前，对于从变电站馈线到终端用户等属于用电管理范畴的监控，除少数大用户的负荷控制外，尚无其它监控手段。

2 中低压配电网自动化方案

2.1 电力系统自动化现有方案的比较

中低压配电网（主要指开关站、开关房、开闭所）的自动化和变电站的自动化具有一定的相似性。因此，分析一下变电站自动化的实现方法，对于正确确定中低压配电网自动化方案具有重要意义。

变电站自动化系统由5个部分组成：主站、远方终端单元（re mote terminal units，RTU）、线路传感器、远方控制SF6或真空开关、通信电缆。其中，RTU装置位于变电站现场，可以自动采集各种开关状态量（遥信）、模拟量（遥测），并经通道传递到监控的主站系统；有的RTU还可以按监控人员的意图和指令执行特定的遥控操作，并将操作结果返送监控主站系统。

从变电站RTU可以实现的功能来看，变电站的自动化包括3个方面的内容：遥信、遥测、遥控。除此之外，有的系统还可以根据遥测的结果实现电能量总加功能。与此相应，变电站自动化系统可以分为两类：一类只实现了遥信、遥测的功能，即传统的SA系统；而新的SA 系统则属于另外一类，它应该可以实现所有“三遥”功能。这两类系统对应着电力系统自动化的不同阶段和水平。

从变电站RTU实现遥测的方法来看，RTU存在两种实现方案：

a）直流采样方案

这种类型的RTU装置在采集模拟量之前，先利用变送器将交流转化成直流，然后再使用RTUA／D转换元件将直流量表示成数字量。其装置以模拟电路为主，辅以少量的数字电路。其特点在于需要变换器，的数字处理单元（CPU等），难以反映模拟量的瞬时变化，无法进行谐波分析，电能量总加功能的实现比较复杂困难。

b）交流采样方案

这种类型的RTU装置直接使用A／D转换元件对交流电量进行采集计算，变送器之类的转换设备，但需要快速的数字处理单元进行配合，以对采集到的数据进行分析、综合。它不仅可以反映电量的瞬时变化，而且可以进行谐波分析，计算频率，简单地实现电能量总加功能。它们多使用微型计算机（如8 X86等）配合多个单片机（如8051、8098等）、并加上大量的A／D转换电路，来实现开关量、模拟量的采集。

当前在数字技术得到充分发展和应用的情况下，交流采样方案是配网自动化的一个合理选择。它以数字电路为主，辅以少量的模拟电路，功能强大，扩充容易，性较直流采样方案有较大提高，综合。

2.2 中低压配网自动化的应用特点

中低压配网自动化系统由主站、远方终端单元（RTU）、线路传感器、远方控制SF6 或真空开关、通信电缆等五个部分组成。中低压配电网自动化的应用有自己不同的特点：

a）传统的变电站RTU在功能上偏重遥信、遥测，但中低压配电网的自动化对象（开关房、开闭所和配电房）数目繁多，开关操作频繁，注重遥信、遥控功能。

b）中低压配电网的自动化对象遍布城市、农村等各种不同环境，被不同层次的用电管理人员（包括农村电工）所操作。要求其具有安装灵活、易操作、免维护、抗恶劣环境等特点。

c）应用于中低压配电网的RTU，在功能上应具有模块化结构，在硬件上要越简单、越越好。是同一套简单硬件，只要简单进行一下设置，就可以满足不同场合、不同规模的要求。

由此可见，有必要开发新型的、不同于传统结构的RTU，以适合中低压配电网自动化的特点和需要。

2.3 中低压配电网自动化RTU的PLC实现

可编程序控制器（programmable logic con－troller，PLC）技术经过几十年的发展，已经相当成熟。其品种齐全，功能繁多，已被广泛应用于工业控制的各个领域。用PLC来实现中低压配电网自动化的RTU功能，能够很好地满足RTU的特有的要求。在，有来自许多厂家的PLC产品。这些产品从简单到复杂，都自成系列，可以满足不同应用的特殊要求。大多数中低档次的PLC产品，都包含有离散点输入和输出（点数的多少可以依据应用情况增减）、模拟采样输入、时钟、通信等功能。利用这类PLC的现成功能，可以方便地实现中低压配电网自动化的 RTU功能。使用PLC的离散输入点来实现遥信、用PLC的离散输出点来实现遥控、用PLC的模拟采样输入来实现遥测、用PLC的通信功能来实现和主机的通信。完成这些功能，都额外的硬件，只需根据开关房的实际情况，对PLC进行简单编程即可。不仅如此，利用PLC的模拟输出功能，甚至还可以实现配电网的遥调。例如调节调压变压器的变比，调节静止无功补偿设备的电压、电流相角等。

这样一种基于PLC的中低压配电网自动化的RTU实现方案，可以满足中低压配网自动化的特殊要求。它具有以下特点和优势：硬件结构简单，免维护；规模可大可小，只需将 PLC的扩展模块连接在一起，就可以实现遥控点、遥信点、遥测点的增加；抗恶劣环境；高性；编程实现各种功能，免硬件调试；廉。

PLC方案在具体设计时，包括以下几个步骤：

a）操作点数。了解配电网的基本情况及自动化的具体要求，确定系统需要进行遥控、遥信、遥测、甚至遥调的设备，统计各处配电房需要这4种信号的具体点数。

b）确定通信方案。根据配电网的规模及分布情况，确定总体设计方案，主要是通信方案的设计和选择。

c）PLC选型。根据各处各种操作的点数以及所确定的通信方案，选择恰当型号的PLC 来实现RTU功能。

由于RTU需接受监控的指令，并上传配电网、开关柜的信息，所以通信功能是选择PLC的主要考虑因素。

由于各开关房、开关柜的操作类型、操作点数往往相差很大，因此，PLC是否具有模块化结构和组态能力，是否能够灵活、经济地组成输入点、输出点、测量点（A／D）、调节点（D／A）的规模可变系统，是选择PLC型号的另一个主要考虑因素。

目前，很多厂家的产品，都可以满足通信以及模块化的要求。例如，SIEMENS的 S7－214以上系列，三菱的A1S系列，松下的较别的PLC系列等。根据具体情况，在一个配网自动化工程中，整个配电网系统可以选用同一个厂家的PLC，也可以根据配电房的具体情况，选用不同厂家的PLC，以利用各厂家PLC的优势和特色。

3 RTU功能的PLC实现

RTU功能的PLC实现包括硬件实现和软件实现两个方面。

3.1 硬件实现方面

在硬件方面，主要存在PLC的电源如何提供，PLC如何实现长距离的通信，遥控、遥信、遥测、遥调如何具体实现等问题。

由于PLC都有配套的电源模块，因此在设计RTU时，主要应考虑电网断电后PLC 的供电问题，通常以配置充电电池的方式解决。

一般PLC的通信模块只具有短距离的通信能力，虽然有些公司为PLC提供配套的组网模块，但通信距离也限制在若干千米以内。而配电网的特点是点多、面广，因此，借助其它方式以延长PLC的通信距离。方法很多，有电话调制解调器方案、专线调制解调器方案、无线方案、寻呼台服务方案、光纤方案等。在同一个配电自动化工程中，可以根据具体情况，采用单一方法，也可以采用多种方法组合。

在RTU的四遥操作方面，由于PLC的电平以及功率容量同操作设备不可能正好一致，加上有电气隔离的要求，因此，增加辅助的电位转换、功率放大、电气隔离等模块和器件。

对于遥控，当PLC收到开关指令时，输出点到内部电源的通路被接通或关断，如果直接用输出点的输出电流去操作开关设备，则功率根本不够。因此，可把PLC的输出点作为一个小功率继电器的激磁电源，以控制该继电器的常开或常闭触点的开合，再由该继电器去控制配电网的配电开关的操作电源，使配电开关动作，线路或配电设备被投切。

对于遥信，则是将被测开关的辅助触点两端引线接到PLC的输入点和地，当配电开关动作时，辅助触点相应开闭，PLC的相应输入点与地之间被断开或短接，从而在PLC内部获得一个高电平或低电平。

对于遥测，经互感器出来的信号，落在PLC的A／D转换模块的测量范围之内，才能接入到相应模块的输入端。此外，在选择PLC的A／D模块时，还要考虑采样周期问题。周期太长，将无法获得数值。

PLC可以实现遥调功能，但因电网中应用很少，这里不予详述。

3.2 软件实现方面

在PLC软件方面，由于PLC以循环扫描和中断两种方式来执行程序，因此为了完成所有RTU功能，PLC软件应包括：循环扫描执行的主程序；通信程序（接收和发送报文）；收到报文分析程序；上发报文产生程序；输入点电平中断扫描程序；操作执行程序（遥控、遥信、遥测等）。

在上述程序模块的编制中，应考虑以下问题：

a）PLC的主CPU的速度是否足够快？如何编制出执行时间短的程序？

b）PLC和监控的通信要利用一套复杂的通信规约，PLC的程序容量能否容下所有程序？如何编制出短小精干的程序？

c）PLC是通过循环扫描输入点的内存映像以输入点的输入状态的，在配电开关动作时，相应辅助触点往往存在短暂的抖动。抖动的机械频率虽然很高，但相对于PLC的程序扫描执行的频率却是很低的，因此这种抖动会在PLC的内存映像中反映为多次不相干的开关动作，如何在程序上这种开关动作的象？

实践证明，采用恰当的编程技巧，以上各种问题都可以得到圆满解决。

4 结论

实现我国中低压配电网自动化，是提高供电质量、用电性和提高电力企业自身水平的需要。利用PLC来实现中低压配电网的RTU功能，具有简单、、易用等特点，是一个比较有应用前景的实现方案。

 随着计算机控制技术的不断发展，可编程控制器PLC（Programmable Logic Controller）的功能越来越强大，不仅具有各种各样的控制功能，还具有与其他计算机通信联网的功能。与之相应，PLC的应用也日益普及，不仅被广泛应用于传统的逻辑控制[1]、PID控制[2]和变频调速[3]等领域，还逐渐被用于数据采集、环境监控等领域。
本文介绍的分布式远程污水监控系统采用分布式的构建方案，利用基于西门子PLC的实时测量技术对各污水排放点的排污流量、管道压力等参数进行采集、监测，以达到分散连接、集中监控的目的。西门子PLC的I/O接口多，兼具模拟量、数字量和串行通信这几类接口，扩展模块丰富；能工作于恶劣环境，故障率低、寿命长，非常适合在工业环境下使用。所以系统以西门子S7-200 PLC、传感器和智能检测仪表作为下层基本测量单元，将各个污水监控点的测量数据经过PLC初步处理后，按照自由口通信方式打包传送给基于ARM9的嵌入式数据采集模块进行汇总和存储，然后再通过以太网送给本地机上层应用软件进行显示。整个下层测量单元相当于一个结构灵活可变、功能多样的智能仪表子系统，PLC相当于这个子系统的通信接口。可以根据不同的测量需要对下层测量单元的硬件结构和测量功能进行适当改变，使整个系统具有很大的灵活性，稍作修改即可用于其他监控系统。
1 分布式系统结构
    当系统启动或复位后，各排污点的下层测量单元开始定时采样、上传数据；嵌入式模块接收到PLC传来数据后，存入自身的数据库中并判断是否要触发报警设备，同时将数据定时传给上位机。这些实时监控数据后均汇总到网络服务器上，从而使整个系统构成了分布式的监控结构体系，主管部门只要通过应用软件的人机交互界面就可在各自办公位置对排污点的各项指标数据有一个准确的了解，进而达到对分布区域广泛的各个排污点运行情况进行集中监控的目的。

 嵌入式数据采集模块上的每个串口可连接多达253个不同速率和协议的设备，因此为了降，将距离较近的排污点测量单元通过一个串口集中管理器后接在同一个嵌入式数据采集模块上。在PLC程序中设置好与上位机通信时所需的PLC站号后，嵌入式数据采集模块就可通过轮巡的检测方式接收各测量单元传来的数据。但是实际中同一嵌入式数据采集模块上所接的下层测量单元不应过多，因为这会造成轮巡一次的时间过长，影响报警的实时性。
2 PLC下层测量单元硬件设计
    根据实际情况只需对各排污点的管道压力、污水瞬时流量、污水总流量、红外线人体探头的开关状态和供电的开关状态进行监测。其中管道压力由水压传感器测量，其测量数据为4~20 mA的模拟量；红外线人体探头的开关状态和供电的开关状态由PLC测量，其测量数据为数字量；污水瞬时流量和总流量由基于HART协议的智能电磁流量计测量，其测量数据通过串行通信传送给PLC。由于PLC还要将处理后的数据传送给嵌入式数据采集模块，这需要占用一个串行通信口，所以系统选用带有2个RS-485串行通信口的西门子S7-200 224XP型PLC。

红外线人体探头和供电开关分别接到PLC的数字量输入口I0.0和I0.1上；水压传感器接在PLC上的模拟量输入口0(AIW0)上；PLC的通信口0通过屏蔽双绞线与嵌入式数据采集模块的RS-485接口相连；电磁流量计需要经过基于HART协议的调制解调器后才能接到PLC的串口上。系统中采用的调制解调器一端带有4~20 mA的模拟传输线路(如电话线)接口，一端带有RS-232接口，因此还需在调制解调器串口端再接一个RS-232转RS-485模块后才能接到PLC的通信口1上。HART协议是半双工协议，同一时间内调制解调器只能处于调制或解调的工作状态，所以需要通过PLC产生高低电平来进行控制，故将PLC的Q0.1口接到调制解调器的工作状态控制端上。当PLC输出高电平时，处于调制工作状态；当输出低电平时，处于解调工作状态。
3 PLC下层测量单元软件设计
根据PLC在系统中的作用，PLC程序应具有定时采集数据并通过自由口通信方式发送到上位机、自动报警、自动向上位机发送保持连接信号等功能。另外还要能响应上位机的数据补调命令，返回相应数值；响应上位机的参数修令，修正PLC的系统时间等。
整个PLC程序采用模块化设计，将完成某一功能的代码段编写为子程序，设置入口参数和出口参数，当需要完成这项功能时，只需设置合适的参数并在程序中直接调用即可。这样可缩短程序的长度，便于程序的修改和移植。整个PLC程序是由主程序、子程序和中断程序3部分组成，每个功能模块程序包含若干子程序和中断程序，下面分别介绍。
3.1 PLC主程序
主程序主要是对自由口通信参数进行设置以及对程序中用到的各计数器和标志位寄存器进行复位，以免PLC断电重启之后产生未知错误。电磁流量计采用HART协议长帧结构命令，因此要先发送0#命令获得生产厂家的代码、设备型号码和设备识别码等总共38 bit的信息[4]，用于填写其他长帧命令的地址。PLC每次重启后，在主程序中调用一次0#命令子程序，并将流量计返回的地址存储在固定的寄存器中。另外，PLC采集的压力模拟量是一个缓慢变化的过程量，为了避免测量误差，还需对压力采集量进行滤波；本文采用了平均值滤波法，每隔0.1 s触发平均值滤波中断程序对压力测量数据进行处理。

3.2 PLC数据采样和报警部分程序
该部分程序由3个子程序组成：CheckRealTimeData子程序、Ana_Alarm子程序和Dig_Alarm子程序。其中CheckRealTimeData子程序负责定时对数据进行采样、存储；Ana_Alarm和Dig_Alarm子程序在CheckRealTimeData子程序中调用，负责判断采集到的数据是否过报警阈值。如果连续过阈值的时间大于设定值，则置位报警标志位，使PLC自发地向嵌入式数据采集模块发送报警信息，触发报警设备；如果采样值恢复正常则将报警计时器清零，重新计时。Ana_Alarm子程序设定Adata、Uplevel和Lowlevel 3个入口参数，分别表示所测模拟量数据、数据上限和数据下限；Dig_Alarm子程序设定Ddata、Status 2个入口参数，分别表示所测数字量数据和报警状态值。调用子程序时设置好正确的参数就可完成PLC的报警功能。

3.3 PLC数据存储部分程序
    PLC程序要有一定的数据存储功能，防止因通信错误而出现数据丢失的情况。因为224XP PLC的数据存储区仅为10 240 B，所以仅使PLC在每小时内的15 min、30 min、45 min和60 min时各保存一次数据，连续保存近3天的数据。另外在电源掉电或内存丢失后，PLC的系统时间会被初始化,这会使数据保存时间与实际时间不符，因此在建立了嵌入式通信采集模块和PLC的通信联系后，需发送命令对PLC的系统时间进行设置。
3.4 PLC通信部分程序
通信部分程序是整个PLC程序的。它包含4个中断程序(串行通信口0发送、接收完成中断和串行通信口1发送、接收完成中断)及6个子程序：(1)Precheck子程序,负责按照HART协议格式向电磁流量计发送0#命令，获得流量计地址；(2)PackandSend子程序，负责按照通信协议格式向嵌入式数据采集模块发送报警数据、巡检数据和补调数据3种不同的数据包，它有6个入口参数，分别为CW、Data1Address~Dataddress，表示返回数据的命令字和5个测量数据的寄存器地址；(3)KeepConnect子程序，负责定时发送保持连接信号，确保嵌入式模块和PLC通信正常，它有一个入口参数Time，表示定时时间；(4)CheckFlow子程序，负责按照HART协议命令格式向电磁流量计发送返回测量数据请求；(5)Port1CS子程序，在串行通信口1接收完成中断程序中调用，负责对流量计返回的数据进行异或检校，如果检校错误，则丢弃数据包，如果检校正确则进行解包分析，将返回的流量计地址或测量数据分别存储在不同的寄存器中，以便其他子程序也可调用；(6)Port0CS子程序，在串行通信口0接收完成中断程序中调用，负责对串口0接收的数据进行异或检校。
因为HART协议是主/从式协议,故PLC与流量计进行通信时需先向流量计发送命令，才能获得相应的返回数据。系统中PLC向流量计发送的命令有两种：一种是要求流量计返回地址的0#命令,另一种是要求流量计返回测量数据的33#命令。0#命令在每次PLC重启时发送一次，33#命令定时成每隔6 s发送一次。发送前要先拉高Q0.1的电平，使调制解调器处于调制工作状态；发送完成后，触发端口1发送完成中断使Q0.1输出低电平，调制解调器工作在解调状态，接收来自流量计的数据。当接收完成后触发端口1接收完成中断，调用Port1CS子程序对接收到的数据包进行分析。

 PLC和嵌入式模块进行通信时，PLC相当于从站，嵌入式模块相当于主站。除了自发向嵌入式模块发送报警信息和连接保持信息外，一般都是接收到数据返回请求后，再向嵌入式模块发送数据。PLC接收完嵌入式模块发送来的数据后，触发端口0接收完成中断对数据包进行分析。如果是系统时间设置命令，则按照数据包里的时间设置值修改PLC的系统时间。如果是补调命令，则按照查询时间读取历史数据并存储到补调数据寄存器中，如果是巡检命令，则将实时采样数据存储到巡检数据寄存器中，然后调用PackandSend子程序，设置好寄存器地址即可按照上位机命令返回相应数据。PLC发送完成后触发端口0发送完成中断，将各标志位寄存器复位，为下一次通信做准备。

   本文以一种分布式污水远程监控系统为例，提出了一种以西门子PLC为的测量方法。实验证明，文中所述方案可以准确、地测量恶劣环境下的现场数据。PLC的采用不仅增大了系统的稳定性，而且还可以很方便地根据实际需要适当地增加或改变监控对象，对系统功能进行扩展。由于PLC程序采用模块化设计，所以对系统进行简单修改后即可用于其他工业监控应用中。文中详细给出了下层基本测量模块的硬件和软件设计，以期为PLC用于测量、监控领域提供一些参考。