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产品描述
西门子授权一级代理商触摸屏供应商采购
整个系统由1个控制室、2个现场PLC控制站（设于沼气处理系统、沼气发电系统）组成。现场PLC控制站，由LK系列可编程序控制器（PLC）系统及检测仪表组成，对沼气发电各过程进行分散控制；再由控制室上位机实行集中监控管理。控制室上位机与PLC控制站之间的数据通讯采用高速的、实时的工业以太网，通讯速率为100Mbps，传输介质为屏蔽双绞线。
现场的PLC控制站为双机热备冗余，PLC采集现场信号，然后通过工业以太网与控制监控计算机进行数据通信，控制方式采用“全开放全分布”方式。
控制系统分为三级管理，包括管理级（控制室）、控制级（PLC控制站）及现场级。
3、系统功能
·显示功能
具有多窗口的PID图、报警画面、趋势图、指导画面、控制画面、参数修改画面、故障诊断画面、动态画面等各种监视画面。
·功能
分别设定操作员和系统员的进入口令。在运行环境下，屏蔽bbbbbbs所有热键，从而锁定系统自由进出。系统上电后自动恢复运行状态。
·历史数据管理
对所有采集数据任意设定存取间隙和存取方式。
·打印报表
按用户定义的报表格式进行定时、报警和随机打印。
·事件记录
事件和内部时钟可按时间顺序区分和管理，并可及时显示和打印。
·数据库接口与数据通讯
具备开放性的实时数据可接受任何任务的访问并与其交换数据。系统具备复制和分发功能，将信息分送给其它的通用数据库应用程序，同时支持SQL、ODBC或OLE DB的应用程序。所有数据可用符号代表，如：VALVE、MOTOR等，需要时可对变量的每次改变进行监视和处理。
·控制操作功能
可按组态通过鼠标画面上的对象进行开关或增减操作。回路响应时间不大于2秒。
控制系统采用程控、远控、就地控制相结合的方式，对于电动门、气动门、泵、风机等控制对象除了在控制室进行远方控制外，保留就地操作手段。
对于程序控制系统具有自动、半自动、步操、键操及就地手操五种操作方式。在手动方式下，操作员启停电动机、开关阀门及其它设备时，LCD画面提供操作指导。
现场设备故障，影响程控前进时，在满足相关约束下，运行人员干预可进行跳步操作。
1 引言
近年来，随着我国化纤工业的飞速发展与进步，连续线聚酯生产也步入了一个全新的阶段。这就要求聚酯生产的工艺方法不断的完善及设备运行的性不断提高。冷却水循环系统在整个聚酯切粒的生产过程中的系统设备，它们对切粒生产过程中的冷却水的温度、压力按工艺所规定的要求进行恒定并可调节；使切处于状态下运行，并要求给中控室dcs系统进行通讯。
以前传统的循环除盐水控制系统是采用继电器控制电路，并利用pid调节仪表来控制压力及水温，随着工艺要求的不断提高传统的控制系统已远远不能满足。根据新的工艺要求，我们充分利用可编程控制器（plc）的逻辑控制性、简便性和性，将其作为主要的控制元件，设计制造出一套使用pid控制器，可控制冷却水的温度及压力，并与中控室进行profribus-dp通讯。
2 循环除盐水系统简介
循环除盐水电控系统对聚合造粒所需冷却水温度、压力、液位、过滤器报警信号等进行采集，由可编程控制器对数据进行处理运算后，运用pid控制器，再控制调节阀、电磁阀、水泵、带式过滤器等器件来实现冷却恒温等控制功能；循环除盐水电控系统可与中控室dcs系统由profribus协议通讯。图1是循环除盐水系统原理图。
图1 循环除盐水系统原理图
在主程序中，扫描调用各pid初始化子程序，并进行通讯、显示使能初始化，由td400c的组态处理嵌入在消息中的温度设定值、压力设定值、pid参数值等变量并送其到既定的寄存器中；对温度进行采集、处理，报警处理；主程序后面部分根据对液位、压力值的判断调用对应的处理子程序。
程序中采用了plc内嵌的pid控制器，之前对温度和压力采集值和设定值进行转换、标准化。经转换的pid输出再控制调节阀，保证温度和压力偏差（e）即给定值和过程变量的差为零，使温度和压力达到稳定状态。
文本显示器td400c的自定义和配置也在step7-micro/win v4.0（sp6）编程软件中进行，其他的参数赋值软件。根据软件的向导配置完成后在程序中生成隐藏子程序、符号表和数据块，然后在子程序中根据配置生成的符号表进行功能分配和参数设置。
4.3 与dcs系统采用profibus-dp通讯
在dcs系统上位机中安装好em277模块的gsd文件,组态好主站的通讯地址及通讯接口数据区.软件组态的em277 profibus站地址要与实际em277上的拨码开关设定的地址相一致,通讯接口区大小为32字节输入和32字节输出，在主站设定v区的偏移值为2000。设置完成后通讯接口的数据对应关系如图3。
1 引言
铸造是人类掌握早的一种金属热加工成形工艺，已有约6000年的历史，是现代机械制造工业的基础工艺。铸造过程是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件(零件或毛坯)的工艺过程。铸造生产的毛坯廉，对于形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件，能显示出它的经济性；同时它的适应性较广，且具有较好的综合机械性能。
低压铸造是使液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。其工艺过程是：在密封的坩埚(或电炉)中，通入干燥的压缩空气，金属液在气体压力的作用下，沿升液管上升，通过浇口平稳地进入型腔(金属型)，并保持坩埚(或电炉)内液面上的气体压力，经过一段时间的保压，直到铸件凝固为止。然后解除液面上的气体压力，使升液管中未凝固的金属液流坩埚(电炉)，再由气缸开型并推出铸件。低压铸造特的优点表现在以下几个方面：液体金属充型比较平稳；铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形为有利；铸件组织致密，机械性能高。低压铸造是一种低压强与低速度的充型铸造方法，利用压缩空气作为充型动力，液体金属充型要求平稳；保压性好，铸件成形性好，轮廓清晰、铸件表面光洁；要求模具冷却性好，铸件组织致密，机械性能高。
2 低压铸造自动化系统
2.1 系统结构
工控机和plc在低压铸造中的系统构成为了满足低压铸造的要求，把工控机和plc组成一个系统，如图1所示。本系统采用分级控制方式。由工控机完成液面压力控制和铸型温度(冷却)控压铸造的要求。
图1 低压铸造自动化系统
图2 系统原理
图3 压力控制系统
图2 立体仓库控制系统框图
在本项目中，用pws6a00型触摸屏电缆将触摸屏与cpu22的rs232c端口连接起来，用触摸屏进行操作。cpu22的外围端口经cs1w-cn114连接电缆与手持编程器连接，在现场进行必要的参数修改或数据监视。在离线编程时，用cs1w-cn226连接电缆将外围端口与pc机连接起来，进行离线编程或离线模拟。基于plc设计的此立体仓库控制系统，自动化程度大大提高，操作方便，工作，达到控制要求，运行良好，保证了产品质量，提高了工作效率，收到了良好的效果。(end)
| 1 引言 随着交通道路的不断发展，作为其一个重要环节的隧道，其数量也在不断增加。由于我国复杂的地理条件以及隧道本身的特点，隧道监控系统在隧道的运营和管理以及事故处理中发挥着其重要的作用。因此，建设、稳定、、经济以及可扩展的合理的隧道监控系统成为工程界和公路营运管理部门共同关心的问题。微电子、通信、计算机技术的发展大大提高了公路交通的信息化和智能化程度，与3c技术相结合的plc以其的性、抗干扰性以及灵活的控制方式成为隧道监控系统的控制器，其与开放的网络通信系统一起，共同推动着隧道监控系统的智能化程度的发展。 2系统构成 隧道对按照其长度分类，分别为短隧道（l<250m）、中隧道（250m3000m）。隧道的长度越长，需要考虑的监控设施就越多。从目前上对隧道的设计标准来看，长隧道和特长隧道需要监控系统以保证隧道内行车的和通畅。 隧道监控系统按照各个子系统分可分为：照明系统、通风系统、交通诱导系统、cctv系统、火灾报警系统、消防控制系统、紧急电话系统、广播系统等。按照设备的类型分可分为：检测设备、控制设备、显示设备和通讯设备。检测设备如：火灾报警探头、车辆检测器、covi、能见度仪、风速风向仪等；控制设备如交通区域控制器、照明区域控制器、通风区域控制器等；显示设备如：计算机工作站、大屏幕监视器、声光报警器等；通讯设备如：交换机、集线器、串口信号、光端机等。 隧道监控的难易程度不仅与隧道的长度有关而且与隧道的交通车流量有关，从对隧道监控和管理的要求，又将隧道分为a,b,c,d四个等级，其中a级对监控要求，b级次之，其余类推。当前在工程界一致认同的隧道监控模式主要分为两种，一种是适用于短隧道的集散式控制模式，一种是适用于长隧道的分布式现场总线控制模式。前者布线复杂，造价较高，由中控室对现场设施进行控制与管理，后者施工方便，不但造价较低，而且性较高，其又可分为全分布式现场总线控制和集中式现场总线控制。全分布式现场总线控制模式，中控室对现场设施不直接进行控制，由现场各种设施的控制器进行控制。分布式现场总线控制模式从网络构成来看，一般分3个层次：上层为计算机系统，即本地控制，中间是由各区域控制器组成的控制层，下层为各种检测设备和控制及诱导设备组成的设备层。 隧道控制的思想就是将所有纵向及横向的系统地结合起来，通过算法分析，终实现智能化控制。区域控制器就是其实现的。各区域控制器负责采集现场检测设备的信息，处理后传给本地控制，而本地控制的控制命令则发给区域控制器，再由区域控制器直接控制相应设备。在本地控制与区域控制器通讯中断的情况下，区域控制器仍然具备立控制现场设备的能力。因此区域控制器应且高度。作为区域控制器的控制部分，plc应用多，它的稳定性、实时性以及对环境很强的适应能力，非常适用于隧道的现场环境。 本地控制一般由现场监控工作站(控制计算机)、监控系统软件、主区域控制器及相应的附属设施构成，用于实现对整个隧道监控系统的统一监控。监控系统软件运行于现场监控工作站上，并不断与plc控制器交换数据，实时地把所有设备的当前状态以图表、颜色、闪烁、数值等方式显示在操作界面上；而操作人员在操作界面的每个动作，也由监控系统软件将相关的命令、参数写入plc，实现设备的手动控制。 除现场控制设备，整个系统的通信网络则是保系统能否运行的关键。长隧道、特长隧道以及隧道群的出现已经越来越多，单洞内的区域控制器就越来越多，这就意味着网络的结点在不断增加。通讯网络不仅要具有较高的通讯速率以保大量数据的有效传输，还具有容错的能力以提高通讯的性，即网络上出现故障时能够实现自恢复，同时，构成通讯网络的设备满足工业级要求，以适应隧道内苛刻的工作环境。系统还需要具有很好的可扩展性，使得设备新与增加、功能改善与变化，都能大限度地应用原有系统。 隧道监控的环境相对比较特殊，隧道所处的山野防雷非常重要，隧道中的控制箱经常会遇到潮湿甚至漏水的侵扰，而一些高原隧道面临严寒和低空气密度，特别是长大隧道中的汽车烟尘很容易附着在密封不好的控制箱中设备上，这些烟尘具有一定的导电性，从而造成本地控制器等设备的早期故障或损坏。从国内隧道监控系统的实际应用情况来看，对隧道监控环境的认识，在一些项目中，重视成度还不够，一些隧道控制箱远没有达到ip65以上的防护等级，这样的监控系统是不的。 3解决方案 监控系统通讯网络和plc是隧道监控系统的组成部分，他们的性能对隧道监控系统会起到决定性的作用。根据隧道本身的特点和监控需求选择合适的plc及通讯网络是保隧道监控系统性能的重要因素。 3.1通信网络 在隧道监控系统的结构上，国内在管理体制上主要采用三级管理，即监控总、区域监控分和监控站。由于监控站不直接对隧道的外场设备进行直接控制，因此工程界按照系统结构的划分把监控系统划分为信息层、控制层和设备层。 层为信息层，主要负责大量信息及不同厂家不同设备之间的信息传输，工业以太网ethernet为目前较常用的一种信息网络，世界各大plc生产厂商均支持工业以太网，并且他们在原有tcp/ip的基础上，相继开发出实时性高的工业以太网，如欧姆龙和罗克维尔支持的ethernet/ip，支持的modbus-tcp/ip以及西门子支持的profinet等。由于ethernet的信息量大，因此在隧道监控上以太网主要用于各个隧道管理所与监控的，包括各种交通流量信息，各传感器数据等大量历史数据信息。 二层为控制层，主要采用现场总线组成隧道区域控制器网络，其特点是由于采用了标准总线组网，既能满足实时通信的要求，又具有开放协议的标准接口，能在总线上方便的挂接各种外场设备，有利于监控系统的扩展。目前，现场总线有40多种，在公路监控系统中应用的现场总线主要有controller bbbb、lonworks、inetrtbus、profibus、can和modbus+。他们的共同特点是高速、高，适合plc与计算机、plc与plc及其它设备之间的大量数据的高速通讯。为使系统的稳定，控制层的网络结构多采用环网的方式组成，包括线缆型和光纤作为传输介质，具体组网将在后面作出实例说明。 三层为设备层，这一层用于plc与现场设备、远程i/o端子及现场仪表之间的通讯，它们有devicenet、modbus以及profibus/dp等，其中devicenet已经成为工业界的标准总线而得到了广泛的应用，而profibus/dp虽然没有成为标准，但是它的应该也相当广泛。 值得指出的是，近年来以太网的广泛应用使得人们把目光投向了现场总线上来，工业以太网是否终将取代现场总线仍然是一个争论的话题。然而，不论是ethernet/ip还是modbus-tcp/ip，以太网在一些重要的性能指标上仍然无法具有现场总线的特点和优势。从 本质上来讲，以太网的载波帧听冲突监测csma/cd的访问方式，实时性并没有现场总线采用的令牌总线和令牌环的访问方式高，不论人们采用何种方式，如协议封装、分时访问控制等，都只能改善以太网的实时性，起不到本质的改变，隧道控制的一个思想是保证隧道的尤其是突发事件时候隧道的，如果突发事件的发生造成数据访问发生碰撞，使得信息不能及时得到处理而导致重大事故，后果将不堪设想。在当前技术还未成熟之前，现场总线应用于控制层，是一个积和稳妥的选择。随着以太网技术的不断发展，今后其取代现场总线而用于控制层也是很有可能的。 3.2监控分及上位软件 监控分一般将设置多台scada工作站（工控机）。分别用于交通监控、消防报警、图形控制、通风照明控制、视频等，完成隧道内各种设备的状态显示、自动控制、半自动控制、打印报警、分析报表等工作。同时，监控分还将设置了多台服务器，为其它计算机提供支援和与监控总进行通信。 3.3 plc的选择 隧道监控对plc的性能提出了高的要求，作为隧道监控的控制器，其具备以下几大功能特点：本身稳定，并具有预先处理数据和集中传输数据的能力，具有较高的故障保护能力；其次，区域控制器可以立承担控制分区的基本控制任务，即使监控站或者监控因故障停止运行，相邻区域的控制器也能交换交通量信息；再次，当某区域的交通量出现变化时，可按预定方案和程序采取相应的算法，对相关区域的流量做出相应的调整。因此，它至少有如下功能模块，数据采集存储处理功能（实现集中和立工作方式，尤其是在立控制时能与相邻控制器实现数据交换）；通信功能、容错功能、自动诊断功能和本地操作功能（即能带触摸屏）。 综合考虑整个监控系统的性能要求和自然条件以及运营周期对设备的要求进行选择，尤其在端气候和恶劣环境状况条件下以及长、特长隧道的时候，需要选择性能好的双机热备冗余的plc。如schneider的quantum系列、rockwell的controllogix、omron的cs1d系列、siemens的s7-417系列。 在一般的环境状态以及中长隧道的时候，多采用标准的机型作为现场控制器，如schneider的quantum140系列、rockwell的controllogix、omron的cs1系列、siemens的s7-400系列等；他们都支持工业以太网和多种现场总线，控制方式采用远程带cpu的智能分布式结构，系统开放性和兼容性强，丰富的i/o及高功能模块，满足隧道监控系统对信号处理的要求。 4 应用案例 下面以山西晋城至阳城高速公路隧道为例，具体说明隧道监控系统的实际应用。 案例：牛王山隧道监控 晋城至阳城段高速公路，设计范围36.029公里。其中高速公路长27.47公里，封闭二级公路长8.5598公里。道路起点接长晋高速公路，终点与阳城市区道路相接。本路全线有隧道4座，包括五佛山隧道（514m），牛王山隧道（1880m、1860m），天坛山隧道（1008m），管道岭隧道（1300m）。本监控方案主要就牛王山隧道机电监控系统的进行说明。 整个隧道机电监控网络由设在远端的监控通信和隧道内(包括牛王山隧道变电所)的本地控制器以及相关的通信线路组成.监控内设有交通状况模拟显示大屏幕,工作站,监控计算机群,打印机,服务器,cctv视频墙等设备, 供操作人员监视和指挥隧道内和道路的运营情况。 牛王山隧道监控系统中，包括8套本地控制器，其中一套主控本地控制器置于牛王山隧道变电所内，其余的本地控制器分散布置在牛王山隧道上下行的各个位置，所有本地控制器通过100mbps速率的以太网形成光纤冗余环网。光纤环网使得环路上任意两个区域控制器间通信有两条物理链路，这样即使某处光纤出现断裂故障,系统仍可以自动寻找到反方向的通信链路继续维持通信，既增加了通信性，又提供了在线不停机检修通信的功能。牛王山隧道变电所内的主控本地控制器也通过100mbps速率的光纤以太网与监控通信相连，保证了监控数据和指令的实时。各plc对照明、通风、本地控制系统信息进行，同时按所设定的程序以及上位机的指令进行相应的动作。的信息经光纤以太环网传至控制室计算机上，实现联网。另外，在主控制器上还配有液晶触摸屏，用来对给设备操作和显示其反馈信息及检查所辖各设备的状态，同时它可以取代手持式编程器对plc进行编程；而且，在隧道监控的服务器上汇集了隧道各个设备实时信息，所以本地控制器不仅要能快速交换实时数据，进行数据采集，并能接受和执行上位机的指令，通过服务器可对现场任一设备（照明、通风、本地控制器）发布操作命令。在牛王山隧道变电所选用了omron的cs1d系列（见图1）plc作为本地控制器，cs1d系列plc具有双cpu模块，双电源模块，支持热插拔，大的提高了主控制器的性，使得整个系统可以实现不停机检修功能。 在隧道内的7台本地控制器笔者选用omron的cs1系列（见图2）plc，它具有高速信息交换能力和良好控制功能，cs1系列plc作为隧道内的区域控制器。在每台plc上安装有rs-485/rs422或rs-232通讯端口，以便与多参数智能变送器、限速控制器、可变情报板显示控制器等仪表控制设备相连，串行通信的数据协议是随着制造商和设备而变的。协议的差别，使得不同厂商生产的设备间的通信非常困难，即使它们的电气标准相同，omron通过易于建立的用于匹配所连接的设备的协议的协议宏功能解决了这个问题，协议宏使得开发方不需要编写专门的通信程序与三方设备进行通信，原则上omron plc能和任何带rs-232c，rs-422或rs-485接口的设备进行通信。在本控制系统中用于控制照明、通风、电力、交通等设备的各个区域控制器均采用立的控制程序。控制室两台计算机则通过ethernet与上级控制联系。 5 改进与发展 当时我国隧道监控系统的设计和实施正处于一个成长的时期，系统的需求、设计、结构以及系统的控制仍然存在不完善的地方，同时技术的发展也给监控系统的改进创造了条件和基础，也使建设合理的隧道监控系统成为可能。 从系统的需求来看，一方面要兼顾系统的稳定、与可控，也要反映系统的、经济与可扩展，同时也要使操作便捷与维护方便；另一方面，针对不同的交通条件和功能要求确定系统的规模和冗余度的大小，确定系统的合理集成方式、系统网络的构成与拓扑结构形式以力求系统的性、稳定性、性与经济性的结合；从系统的设计来看，除考虑系统的规模和设计方法外，也要考虑新技术的应用，使整个系统既又实用；从系统的控制来看，当前我国公路监控普遍存在着只监不控，或监强控弱的现象，交通信息、环境信息得不到很好利用，对于隧道控制，要针对不同现象，采用不同的控制方法。 今后我国的隧道监控系统的发展是，在原有基础上，按照监测与控制适当分离、大限度的集中监测、灵活机动的现场控制的总体思想，逐步改进，使得隧道监控系统的建设趋合理。(end) |
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