西门子6ES7318-3EL01-0AB0参数方式

西门子6ES7318-3EL01-0AB0参数方式

智能型电力仪表是电力监控中的设备，它可以进行三相电量的测试并进行显示、进行能量累积、电力品质分析、故障报警、并集合数字输入、和网络于一身，以实现远程数据采集与控制。电力监控系统对于整个配电网络尤其重要。采用基于和利时公司LM PLC的电力监控系统，可通过通讯的方式实现对所有现场电力监控仪表数据的采集和设定，通过DP网络将数据上传到LK PLC监控站，再由LK PLC通过工业以太网与上位计算机进行通讯，实现对所有电力数据的集中监视和控制。

1 引言

配电室作为智能建筑系统的电力，向整栋大楼提供照明、消防、公用设备及办公设备的用电。智能型电力仪表就是可以对整个供电网络进行测量，分析及显示的仪器。由于智能建筑的供电网络很庞大，所以使用的智能型电力仪表数量也比较多。这就需要一套的监控系统与所有的智能仪表进行数据交换，实现对整个配电网络进行监控，从而实现电力的故障报警和优化管理。

使用和利时LK系列和LM系列PLC的电量采集系统因其性高、自由通讯数据通讯量大、通讯编程灵活而得到采用。

电量采集系统实现了对电力仪表中各个数据的采集功能，数据包括频率、相电压、线电压、相(线)电流、有功/无功/视在功率、功率因数、有功电度和无功电度等。其中LM系列PLC使用自由口通讯与所有的智能电力仪表进行通讯，并实现对仪表数据的储存和上传。LK系列PLC完成对所有LM系列PLC中仪表数据的统计和汇总，后通过以太网将数据传送到上位监控计算机，实现对全部供电系统状态的监视。 

2 系统设计

电力采集系统一般由以LK和LM系列PLC为的通讯机柜组成。系统装置如图2-1所示。电力监控柜里配置有1套LK系列PLC，10套LM系列PLC 及电源。每套LM系列PLC均有一个RS485接口和一个PROFIBUS-DP接口，其通过RS485串口与智能仪表进行通讯，再通过 PROFIBUS-DP总线将读上来的仪表数据传送到LK系列PLC中。LK系列PLC通过以太网通讯将汇总的配电室内的所有数据传送到上位监控计算机。

由于需要采集的仪表数量很多，且每块仪表读取的数据量大，所以采用多套LM系列PLC与仪表连接进行数据采集。LM系列PLC的RS232和RS485串口具有自由口通讯功能，可以针对仪表支持的协议自由进行编程，参数的设定和改都很方便，在此针对仪表支持的MODBUS RTU协议进行主站编程。LK系列PLC拥有16M的数据存储空间，支持PROFIBUS-DP和以太网(MODBUS TCP)通讯，可以方便的与LM系列PLC和上位计算机进行连接。使用LK系列PLC汇总LM系列PLC读取的数据大大优化了网络结构。 

3 PLC硬件配置 

以生产楼电量监控系统为例，使用的PLC设备如下：

LM系列PLC使用PowerPro2.1.3B编程软件进行程序编写。PowerPro2.1.3B编程软件具有十分的功能：

程序语言标准化。具有IL、LD、ST、FBD、SFC、CFC、六种编程语言。

内部器件变量化。定时器和计数器采用变量方式代替，实现无限点调用。

程序组织模块化。方便进行程序的重用，阅读和调试等，确保程序。

参数设定简便化。可以对特殊的功能块进行不同的参数设定以满足使用要求。

编程监控一体化。具有视图和调试功能，十分方便对程序进行编写和调试。

从程序中可以看出所有数据的采集和存储都是由LM系列PLC完成的。通过RS485进行询问帧数据的发送，并对返回的数据进行CRC校验判断，若返回的数据不正确，则不进行数据存储，只有返回数据正确时才将数据放到相应的寄存器中。 

LK系列PLC将所有的仪表数据进行汇总放到连续的寄存器当中，其16M的数据存储区可以轻易的存储下所有LM中仪表的数据。 使用LK系列PLC的目的主要是优化网络结构，提高整套系统的通讯的性和维护的简易程度。 

5 结束语

基于和利时LM和LK系列PLC的电力仪表数据采集系统，凭借其强大的性，数据设置的灵活性和丰富的通讯接口实现了对所有电力仪表数据的采集，使得整个楼宇的电力系统得到了充分的监视和管理

国内外的各制造行业厂商历来重视制造过程中的与保护。随着产能的不断提升，厂商对设备自动化的要求越来越高，机器和设备也越来越复杂、速度也越来越快。因此，厂商对这些机器的要求也越来越高。我们既要能够保证、性，又要保证灵活、易维护性。这就对元器件的正确和合理的设计和选择提出了一定的要求。 功能在工业设备上的使用在发达国家已十分普及，例如，在欧洲有强制的标准，达不到相应等级的设备不能投产；在美国则依靠高额的事故赔偿来强制设备的性。通常，我们可以参照以下欧洲标准进行设备的设计：EN 1050-1996 机械 风险评价EN 292－1：1991 机器 基本概念与设计通则EN 954-1 机械 控制系统有关部件 1部分 设计通则EN/IEC 60204 机械 机械电气设备EN/ISO 13894 机械的 控制系统有关的部件EN/IEC 61508 主要涵盖了电气/电子/可编程电子系统的功能EN 418 紧急制动设备EN 1088 与保护装置有关的连锁装置 设计和选择原则EN 12415 机床  小型数控车床和车削EN 12417 机床  加工EN 12478 机床  大型数控车床和车削EN 692：1996 机械压力机EN 693：2000 机床 液压机EN 1550：1997 机床 工件夹紧用卡盘设计和制造的要求 在这方面我国还处于起步阶段，很多有一定危险性的设备没有任何保护措施，这也是工厂事故频发的一个重要原因。随着国家对此重视程度的提高和以人为本理念的逐渐深入人心，设备的性正得到越来越多的重视。 设备的性能由机械防护和电气控制两方面组成。机械防护在本文不做过多介绍，下面详细介绍电气控制的原理及应用。 控制系统提供一种高度的保护手段，大限度地避免机器的不状态、保护生产装置和人身，防止恶性事故的发生、减少损失。该系统在开车、停车、出现工艺扰动以及正常维护操作期间对机器设备提供保护。一旦当机器设备本身出现危险，或由于人为原因而导致危险时，系统立即做出反应并输出正确信号，使机器停车，以阻止危险的发生或事故的扩散。 一套控制系统，由输入信号（即功能，如紧急停止信号、门信号等）、控制模块（如继电器、PLC）、和被控输出元件（如主接触器、阀等）三部分组成。 要使设备达到相应的等级就离不开必要的元件和线路，常见的元件有急停按钮、双手按钮、门开关、光栅等。这些元件通过线路（一般是双回路）连接到控制的，此不是普通的PLC，因为它不具备功能。 具有要求的机器中，普通的继电器或者PLC被广泛地作为控制模块，对功能进行监控。从表面看来，这样的机器在一定条件下也能够保证性。但是，当普通的继电器和PLC由于自身缺陷或外界原因导致功能失效时（如触点熔焊、电气短路、处理器紊乱等故障），就会丢失保护功能，引发事故。 而对于控制模块，由于其采用冗余、多样的结构，加之以自我检测和监控、电气元件、反馈回路等措施，保证在本身缺陷或外部故障的情况下，依然能够保证功能，并且可以及时的将故障出来。从而在上保证了整个控制系统的正常运行，保护了人和机器的。 

电气控制的方式大致分为以下几种： 1.用普通继电器搭建有自锁和互锁功能的双回路线路。这种是原始的控制方式，能达到较低的等级。其优点是廉，缺点是维护和改造十分复杂，无法监控。 2.使用继电器搭建回路。上个世纪随着继电器的出现，它已经越来越多的应用于各种工业设备中。可以用于控制单一功能，适用于小型的控制系统。其输出通常有继电器触点输出或晶体管输出。无论采用何种形式的输出结构，继电器都能够保证至少2个通道进行输出的控制。在一个输出通道出现故障的情况下，另外一个冗余的通道依然能够保证继电器的功能，并且及时出故障通道。常见的继电器有皮尔兹、施迈赛等，现在西门子、欧姆龙等系统集成商也都相继推出了自己的继电器产品。此控制方式成本适中，能达到较高的等级，但如果元件多线路依然比较复杂，不适于大型生产线。 3.使用PLC进行控制。可编程控制器的CPU采用冗余的多处理器结构。各个处理器之间相互监控，一旦出现不一致，立刻使控制器处于状态，并且发出报警信息；同时，可编程控制器对内部的RAM，EPROM，输入输出寄存器等元件进行实时监控，并且采用特殊的测试脉冲对输入信号和输出被控元件进行，一旦出现任何不隐患，控制器立刻切换至保护状态。总线系统适用于大型、离散式的控制系统。其原理是在现有工业现场总线的基础上，采用了一系列的时间检测、地址检测、连接检测和CRC冗余校验等措施，达到高的等级。PLC是上世纪末出现的产品，他的优点是可编程性能强大，使用总线能实现很高要求的控制，但成本较高。 4.使用可编程继电器进行控制。可编程继电器是近年推出的产品，它介于PLC和继电器之间，即具有一定的可编程性，价格却不是很高。继电器是一个多功能、可自由配置的模块化系统。与其他普通继电器不同，可编程继电器的电路可在个人电脑上使用图形配置工具生成。通过基础模块上的RS232接口可以直接向可编程继电器写入程序。 

以上简单介绍了控制的几种方式，那么与等级密切相关的元件是如何达到控制的目的的呢？下面进行分类介绍： 1.防短路功能。线路一般使用双回路控制，即使有一条线路发生短路，依然能防止设备在不满足要求的状态下运行，另外继电器和PLC都有短路诊断功能。 2.放粘连功能。继电器与普通继电器不同，普通继电器在长时间电弧的作用下有可能发生触点的粘连，而继电器由于其特殊的结构，能保证在回路不满足条件的情况下触点强制断开。 3.区域功能。通过门锁和光栅行程的区域，一旦进入门或穿越光栅，在控制的作用下设备能够强制停机，保证生产人员的。 4.冗余功能。PLC和总线都具有冗余功能，确保在外界干扰下的性能不受影响。 对于功能4个以下的单台设备或流水线，我们可以使用紧凑型继电器。例如，在动力车间中的单台数控机床，其功能通常包括数个紧急停止按钮、一扇至二扇门，并且等级在3级以上。对于这样一个应用，我们可以采用一个紧凑型继电器控制所有的紧急停止按钮；再使用1/2个紧凑型继电器控制1/2扇门。任何一个继电器被触发，输出切断相关负载（如控制轴运动的变频器或伺服）。 对于功能在4至14个的设备或流水线，我们使用模块化的可编程继电器来得到高的灵活性和低的成本。我们以一条油漆自动化线为例，在此生产区域中，通常包括在安装在喷涂区域进出口的2对光栅、4/8个门、若干个紧急停止按钮、2套屏蔽传感器，并且等级在3级以上。我们当然可以选用紧凑型的继电器来实现以上功能。但是这种解决方案的成本较高、接线繁琐、故障诊断困难。而可编程继电器的应用，不但能够、的完成功能，并且能够从设计、购买、维护中降。 对于功能在数十个以上、或者大部分的功能都离散分布的现场，可编程PLC系统和总线系统可以使复杂的控制变得简便、清晰。在大型冲压流水线中，PLC都有成功的应用案例。通常，一条冲压流水线高10m，长50m，分为涂油、冲压、剪切 等几个工作区域。每个区域都有2扇冲程门和若干的紧急停止按钮；外围还需要有光栅保护换模区域；此外冲压机械中还有大量的信号（比如上死点、阀信号等）需要接入控制系统，并且以复杂的逻辑关系贯穿于整个控制回路。在这种情况下，可编程继电器和总线系统是为合适的解决方案。 PLC可以简便的实现复杂的逻辑关系。通过总线可以将分散在现场的输入信号通过一根电缆集中至主站进行控制。 在我国的生产制造行业，各种控制系统已经得到广泛应用。以汽车行业为例，合资企业使用欧美的进口设备，一般都具有较高的等级，例如一汽大众、上海大众、上海通用的生产车间就是如此。而多数民族汽车大都使用国产设备，如奇瑞汽车，长城汽车等，在其冲压焊装和总装线上大范围使用了国产设备，也大都配备了继电器和PLC等控制系统，提高了生产的性。随着以人为本理念的深入贯彻，相信控制在未来的工业生产中将得到加广泛的应用。 

1  引言

随着通信、能源、信息高速公路、计算机数据等事业的飞速发展,作为应急电源的蓄电池系统用量迅猛增加。蓄电池的运行直接关系到该部门整套设备的运行。因此,蓄电池组的管理和维护也成为设备系统中一个重要组成部分[1-3]。

目前对由多只蓄电池串联而成的一组蓄电池系统,其所配充电设备及电池保护系统只对整组电池进行充电和保护,只能保证

在使用过程中整组电池的总电压值不发生过充电的电压值及不发生过放电的电压值。但由于单只蓄电池的内阻、自放电、容量等性能的不均匀性,在使用过程中,特别是在限电压使用时,个别蓄电池会发生过充电或过放电的情况,时间一长,这些电池就会提前损坏,损坏后的电池又会影响其它蓄电池,从而造成整个蓄电池组的过早损坏。因而,我们有必要设计一套使用快捷、的蓄电池维护和测试设备,使得既可保证蓄电池组中每只蓄电池均能“充满”,又能保证每只电池不会发生过充电或过放电情况,从而提高了电池组容量的有效利用率及每只电池的使用寿命。

2  系统总体方案设计

2.1  系统的组成

本课题设计的智能蓄电池维护系统主要由RSView32组态软件、整流设备以及罗克韦尔CompactLogix PLC组成。其系统电气原理框图及用户端子接线图如图1和图2所示: 

该装置可以为我们提供蓄电池容量测试、蓄电池、记录功能、性能曲线及趋势图、数据库功能、用户界面、网络功能、打印功能、以及易操作的人机界面(主画面、实时曲线画面及历史曲线画面)等功能。

2.2  系统的工作原理

如图1所示,图中QF为动力电源开关,QF1为控制电源开关,QF2蓄电池电源开关。L1、L2、L3、N为输入三相四线制电源的输入端。B-、B+为蓄电池组的接线端。DCL(Direct Communications bbbb)为整流设备与蓄电池组之间的通信系统。

当蓄电池维护系统启动时,PLC与整流设备之间通过串行通信端口进行通讯传递信息;PLC与PC之间通过Ethernet/IP进行通讯传递信息,把到的信息反馈到人机界面上。操作人员根据反馈上来的蓄电池充、放电信息,可以调用到充、放电实时监控界面,观测充、放电过程,并参照蓄电池参数手册,设置或修改充、放电参数及充、放电时间等。操作人员也可以通过反馈上来的信息控制QF、QF1、QF2的开通和关断,进而控制蓄电池的充、放电过程。这样可以保证蓄电池组不会过充电、过放电或温度补偿不适合等情况,提高了蓄电池组容量的有效利用率及蓄电池的使用寿命。

2.3  CompactLogix的硬件软件连接

CompactLogix提供了一个从单机到分布式应用系统的解决方案,控制器不仅具有较强的处理性能,支持多达30个本地1769 I/O模块,还内置有可进行实时I/0控制的Ethernet/IP、ControlNet网络接口,与包括1769 I/O模块在内的多种I/0模块一起实现分布式I/0扩展。

本系统中使用CPU型号为1769-L43,其软件环境为RSLogix5000编程软件包,上位机软件通过Ethernet/IP总线与PLC通信以监控系统运行。EtherNet/IP是一种适用于工业环境的通信系统,具有广泛的优越性。EtherNet/IP不仅解决了设备间的一致性问题,而且使得采用EtherNet/IP组建的控制网络可以较容易地集成到Internet/Intranet上,可以通过Internet来管理整个企业网[4]。 

3  人及界面设计

RSView32是基于组件集成并用于监视和控制自动化设备和过程的人机界面软件。其功能丰富,利用RSView32可以广泛的和不同的PLC-包括三方的PLC建立通讯连接,建立广阔的监控应用[5]。本系统即采用RSView32软件设计监控界面。

3.1  主界面操作设计

主界面可分为:(1)子界面操作部分。(2)放电参数设置部分。(3)放电过程相关信息部分(4)充电参数设置部分。(5)充电过程相关信息部分。(6)运行方式选择部分。

(1) 界面操作部分

界面操作部分位于主界面的正上方,其功能为实现对子界面的调用,退出系统等功能。主界面初始状态如图3所示。 

(2) 放电参数设置及放电过程信息部分

该部分位于主界面左上方,主要是对放电过程参数进行设置,在此可以对电池组的额定容量,额定电压,放电倍率,放电终止电压(单节)以及放电深度进行设置。并可通过“放电参数参考数据”相应的可供参考的参数。当结束了对放电参数的设置,就可以进行对蓄电池组的放电了。放电过程相关信息部分位于主界面的右侧,主界面放电状态如图4所示。 

(3) 充电参数设置及充电过程信息部分

该部分位于主界面的左侧中下部,主要是对充电过程参数进行设置,在此可将将充电过程分为三个阶段。可分别设置各阶段的充电倍率、充电时间、充电终止电压和充电循环次数及点击“充电参数参考数据”相应的可供参考的参数。当结束了对充电参数的设置,就可以进行对蓄电池组的充电了。充电过程相关信息部分位于主界面的左侧中部,主界面充电状态如图5所示。 

3.2  子界面操作举例

(1) 放电实时曲线

图6为实时放电曲线的操作界面,它以时间作为横坐标,以电压,电流,容量为纵坐标对电池组进行放电全过程实时监测。 

(2) 充电历史曲线

图7为充电历史曲线的操作界面。此界面同样是以时间为横轴,以电压、电流、容量为纵轴。纪录历史曲线,方便用户对蓄电池进行性能比较。

3.3  人机界面主要功能

系统设计的人机界面具有以下功能:

① 蓄电池容量测试:具有可编程恒流负载进行容量测试。

② 蓄电池:具有可编程恒流或恒压充电,自动切换充放电。

③ 记录功能:可记录蓄电池维护期间的信息(如蓄电池的电流电压等)。

④ 性能曲线及趋势图:显示蓄电池维护期间的变量曲线(如蓄电池组的电压变化曲线、电流变化曲线、容量曲线等)。

⑤ 数据库功能:常用蓄电池的配套参数(如蓄电池充放电的电压、电流等参数)。

⑥ 用户界面:设置参数、显示参数、显示图形及观察系统的工作状况。

⑦ 网络功能:智能蓄电池测试及维护装置具有远端通讯接口(可实现遥测、遥信、摇控功能)。

⑧ 打印功能:打印完整的测试记录,包括设置信息和测试电池的性能参数。 

4  结束语

本文针对目前蓄电池充电设备及电池保护系统只对整组蓄电池进行充电和保护的严重不足,利用罗克韦尔自动化相关软硬件产品,设计了一套使用快捷、的蓄电池维护和测试系统。该系统可以为我们提供蓄电池容量测试、蓄电池、记录功能、性能曲线及趋势图、数据库功能等多种功能,使得既可保证蓄电池组中每只蓄电池均能“充满”,又能保证每只电池不会发生过充电或过放电情况,从而提高了电池组容量的有效利用率及每只电池的使用寿命,因而具有重要的理论和应用。 

一、前言

在城市集中供热系统中，热力站作为热网系统面对系统热用户后一级调节单元，热力站的控制效果直接决定热用户的采暖效果。太原市热力公司所辖城市热网包含400余座热力站，供热面积覆盖太原市总采暖面积的60%，所有热力站均采用间连型热力换热站。

在间连热网热力站中，二次网供回水压力、温度及流量均是影响供热效果的重要因素，而二次网各供参数的调节主要是依靠对二次网循环泵及泵的控制。传统的热力站控制中，循环泵与泵一般都采用工频泵，系统在设计选型时已经决定了系统二次网的主要参数，但是相对的，系统的适应性、扩展性及各参数的调整均受到大限制。

太原热力公司自99年起，开始逐步对太原集中供的各个热力站进行自动控制化改造。对于原有的热力站，统一增加自控仪表、PLC及变频设备；对于新建的热力站，在设计时即在工艺系统基础上引入自控设备。自控系统辅助将热力站的控制化，结合热网中控室全网平衡系统及通讯网络系统，进行全网均匀调节，达到较好的控制效果。本文着重介绍自控系统及变频器在热力站控制中的应用。

二、热力站自控系统构成

间连型热力站自控系统按设备类型分，可分为：温度、压力变送器，流量计，电动调节阀，循环泵及泵；按控制回路分，则可分为：一次网流量控制回路、二次网循环控制回路、二次网定压回路。

在热力站自控系统中，一次网流量控制回路主要通过调节一次回水调节阀来实现。二次网的调节回路则是通过调节二次网循环泵及泵转速来实现。一次网的控制指令主要由热网调度根据全网平衡算法下发，而二次网循环泵及泵变频器转速则由站内PLC系统依据各热力站所带热网的实际情况计算得出。

三、系统控制思想

在集中供热工程中由于各用户的建筑面积、暖气片能及房屋保温质量各不相同，很难确定一组典型的室内温度作为直接被控量，而供、回水的平均温度从整体上反映了各用户暖气片的平均温度，因此一般的供热系统都是根据室外环境温度及不同的供热时段来控制供、回水平均温度的方法来间接控制用户室温。

在太原各热网控制中，由于在进行热力站自控改造的同时，对热网调度系统也进行了调整。目前太原各个热力分公司热网调度都加设了全网平衡系统，调度通过与个热力站进行通讯，热网数据，并根据室外温度情况对全网热力站的供热效果进行均匀调整。

各热力站从控制对应的二次网供回水平均温度，站内系统将立控制回路分为二次网供回水平均温度控制回路和一次网流量控制回路，根据平均温度的偏差确定一次网流量的设定值，然后调节阀门开度使流量达到设定值。

站内的控制系统还根据热力站的实际情况对二次网循环泵及泵进行调速，

系统根据二次网供、回水平均温度的温差，通过变频器自动调节循环泵的转速，实现对系统总流量和温度的调节。使循环水泵按照实际负荷输出功率，减少不必要的电能损失，实现小流量大温差的运行模式。通过此举，可以及时地把流量、扬程调整到需要的数值上，多余的电能消耗，从而达到良好的节能效果。通常热力系统会设计两台变频泵，这不仅是为了系统备用，也是为了防止系统调。如果负荷不够，则泵的转速加大，达到100％时还不满足要求，则启动二台泵。同时系统还可以根据运行时间自动切换各循环泵，也提供低水压保护和连锁功能。

控制系统的二网供、回水压力是热网运行的重要参数。供水压力过高可能造成热水管道及用户暖气片的破裂；供、回水压力过低，使得部分热用户无法的到足够热量。恒压控制的方案是对泵进行变频调速控制，但考虑此处对压力的稳定性要求并不高，只要压力不出某一范围即可，所以也可以采用开关控制方案。

四、热力站控制系统的实现

1、一网回路控制：

热力站的一次网回路控制，主要是热负荷控制。通过控制调节一次网回路上的电动调节阀，来调节流过热力站的一次热水的流量。在全网控制系统中，全网控制根据目前室外温度情况，参考热源的运行情况及各热力站反馈的二次网运行数据，计算出各热力站一次网控制阀门的开度指令或二次网目标控制温度。热力站系统根据全网控制下发的指令，调节一次网流量调节阀，从而实现全热网的热资源均匀分配。

一次网回路控制中主要的参考对象为热力站一、二次网供回水温度；一网控制的对象为一次网调节阀；控制目的为提供热力站的供暖热量。

2、二次网循环泵控制：

热力站系统二次网循环泵是通过变频器来调速。

传统热力站系统循环泵通常采用工频泵，循环泵选定后，热力站二次网的流量无法进行调整，从而造成热力站系统无法根据室外温度及实际供热需求来调整，造成热力及电力资源的浪费。而且大功率的工频泵在起停时会对电网造成冲击。

目前，热力系统自控改造中，对15KW以上的循环泵普遍使用变频控制。一般的循环泵均采用压差控制方式，即循环泵的转速受二次网供回水压差调整。压差控制的方式可以通过调节循环泵转速，调节二网流量以满足供热需求，从而减少浪费。