南京西门子中国授权代理商电源供应商

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 0 引言

    随着社会的发展， 智能建筑的已成为城市建设的必然结果。而智能建筑内部机电设备种类繁多，技术性能复杂[1]，比如采用空调进行统一的制冷供热。传统的管理方法已很难满足要求，因此采用组态软件与控制器相结合的监控技术已成为智能建筑发展的趋势，它可以节省设备维修管理人员，有效提益。与一般的控制装置比较，PLC 具有如下优点：性高，抗干扰能力强；通用性强，控制程序可变，使用方便；功能强，适应面广；编程简单，容易掌握； 减少控制系统的设计及施工的工作量； 体积小，重量轻，功耗低，维护方便等。组态软件具有动画显示、流程控制、数据采集显示、过程报表等强大功能，在自动控制领域占据主力军的位置[2]。文中主要对由PLC 和力控组态软件组成空调模型的监控系统进行研究。

    1 力控组态软件介绍

    力控组态软件是力控6.0 监控组态软件， 是北京三维力控科技有限公司设计开发的产品，是一个控制功能软件模块。它采用功能框图的方式为用户提供组态界面， 用来实现生产现场数据采集与过程控制。其特点为：开发环境方便、灵活；实时、历史数据库；强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能；支持操作图元对象的多个图层；报表设计工具灵活等。在使用力控组态软件的监控系统中， 各种控制策略主要由控制策略生成器来实现。控制策略由一些基本功能块组成，包括变量功能块、数学运算功能块、程序控制功能块、逻辑功能块和控制算法功能块。其工作画面如图1 所示， 图中左侧为各种功能块， 右侧是由2 个变量功能块和一个PID 功能块搭建的一个PID 控制回路。

    2 控制器设计

    该设计采用西门子S7－200PLC 作为控制器，再配以A/D，D/A 模块构成控制系统的主体。在控制器中主要进行两方面的程序设计： 房间模型的温度控制和空调机组运行的手动、自动及手动/自动的转换控制。

    由于PID 算法原理简单，易于实现，适用面广，在一些要求不太高的控制系统中得到广泛的应用，因此房间模型的温度控制采用PID 控制。

    空调机组的手动、自动启停及手动/自动的转换控制则根据空调机组的启动顺序和停止顺序，以及实际运行过程中的要求进行。该设计的设计思路如下： 程序启动前， 控制开关的状态都是断路的，当选择自动启动的时候，空调的各个部件就按顺序启动；等到自动启动完毕后，切换到手动控制状态，这时，手动状态自锁，M1.4 接通，同时自动状态自锁M1.5 断开； 当自动状态自锁M1.1 接通的同时，通过复位指令，使M0.3 到M0.7 和M2.0,M2.1 复位； 在程序的后，M0.3 等被复位后，M3.0 到M3.6就会全部被置位， 在每一个部件被开启的编程网络中，M3.0 到M3.6 被置位后， 电路依然会保持通路，也就是空调的各个部件不会掉电， 可以达到保持状态的效果； 因为M0.3 到M0.7 和M2.0,M2.1 对应着手动控制的开关，所以转换到手动控制后，通过接通开关， 它们就有输入，M3.0 到M3.6 就能被复位，从而实现对空调各个部件的手动控制关断。总之，自动转换到手动就是考虑Q 的保持，这里是通过置位M3.0 到M3.6。手动控制就是控制M3.0 到M3.6 的置位和复位。M0.3 到0.7 和M2.0 到M2.1 被复位，是在自动状态被接通的时候就复位了的，为转换成手动控制做准备。

    3 监控系统设计

    空调系统通常由空气处理设备、冷源和热源、空调风系统、空调水系统、控制检测和保护系统组成。这些设备的容量指的是满负荷容量，但在日常运行中，实际负荷并不会达到满负荷。因此，为了把室内的温度、湿度维持在一个合适的舒适度，对这些设备进行控制调节，进而可以节能。同时由于整个空调系统以及它的服务范围很大， 对其进行集中监控，以提高物业管理的效率。

    在硬件部分， 该系统采用PC 机加可编程序控制器（PLC）的上、下位机控制相结合。其中，PLC 负责硬件开关量I/O 的控制和模拟信号的采集与调节。PC 机用来进行参数修改与设定、手动／ 自动控制、在线监视、数据存储与查询等工作。系统具体设计如下：采用PLC 作为下位机，因为它不会影响下位机的运行[3]。上、下位机之间的通讯采用PPI 方式。控制系统可分为检测部分和控制部分。检测信号主要有温度和空调机组设备的工作状态， 直接从现场引入PLC 的输入端；控制部分包括房间模型的温度控制和空调机组各设备的启停控制等。监控系统整体框图如图2 所示。

    软件平台采用bbbbbbs XP，选用三维科技有限公司的力控组态软件（力控Forcecontrol 6.1）在此平台上进行监控系统的画面设计、数据库组态、动画设计、I/O 链接等。利用力控组态软件做成的监控画面如图3、图4 所示。

    空调机组设备的启停控制利用图3 中的手动/自动转换开关来实现， 分为自动和手动2 种控制方式。自动方式根据空调机组设备的启停顺序编程实现，主要应用于空调的正常运行；手动方式通过点击相应的按钮实现，主要应用于调试、检修或者故障时，图中的指示灯表示空调机组。图3 的中间部分为水系统部分，在运行时表示设备的各种状态信息。

    4 结语

    采用西门子S7-200PLC 和力控组态软件，设计了空调模型的监控系统， 实现了对空调机组的手动/自动及其转换的集中控制，并能对空调机组的工作状态进行监控， 减少设备维护管理人员。虽然此系统仅应用于实验室，但是对在智能建筑中的使用具有重要指导意义。下一步的工作是如何好地将该系统应用于工程实践， 从而达到降低能耗、提益的目的。

  安俊明博士的题为《PLC光无源器件现状及展望》的中，提出信息传输对PLC光无源器件需求不断增加，进而推动PLC技术的发展，其主要来自于四大方面需求。

需求一：骨干网通信压力

宽带接入用户每年按20-30%的增长率增长，其中平均增长每用户每年高达20-30%。据预测，2014年平均宽带接入带宽将从目前的2M 增长到20M 以上，业务量的增长速度五年达10倍，预计2014年各省出口总带宽是2008年的10-18倍。

数据显示，未来5年骨干IP带宽年增长率处于40%~50%，骨干传输网总带宽将从64Tbps增加到至少120~155Tbps，甚至200Tbps。通信网络的压力已经由接入层传至骨干层，并将掀起骨干网的升级换代。

随着骨干网通信压力的增大，光网络业务承载和传送平台需要广泛的使用WDM/DWDM。目前，韩国大的移动运营商SK电讯（SK bbbecom）正使用诺基亚西门子的DWDM设备，采用hiT 7300 DWDM平台，同时传输80个信道光波长，单个波长可以承载100G的数据流量，使光纤总容量高达8 Tbps。

在新型宽带业务持续增长的驱动和N×40Gb/s WDM网络规模部署的背景下，新型支持大传输容量的N×100Gb/s WDM逐渐成为未来高速带宽焦点技术。

对于国内来说，2013年是100G商用元年，中国移动从10G直接跳到100G，中国电信和中国联通从40G升级到100G。从范围看，2013年是大量运营商100G集采的爆发年，Verizon等国外主流运营商都在积部署100G。

未来五年100G WDM市场增长稳定。2013年1月Dell’Oro的光传输市场预测报告显示，未来五年WDM市场将以10%的年复合增长率增长，到2017年将达130亿美元。Dell’Oro表示，40G/100G将是未来的增长点；且受益于40G/100G WDM需求的增长，未来五年光网络市场都将呈现出增长的势头。由于运营商对网络设备容量需求的不断提升，100G市场需求将显得尤为强劲。

信息交换量的增加要求功耗降低，骨干网通信的压力，100G市场强劲的市场需求，对PLC光无源器件需求增加。

需求二：云数据的发展

据思科报告预测，2011-2016年间，数据将会增长四倍，云将会增长六倍。到2016年将有三分之二的数据流量来自于云服务的流量。云计算将导致数据倍增。

相比较传统数据，云计算数据的单台物理主机数据流量可能是传统的数据服务器的4倍、8倍甚至10倍以上。

为了减少网络的延时，提高数据网络响应速度，云计算数据网络采用40G/100G网络端口。

据分析，数据流量中76%流量来自于数据内部（包括存储、数据开发、认证等），17%流量属于数据到用户，7%流量属于数据到数据。

数据急需大量高速互联模块，采用串行40G方式，成本大约是WDM的6倍，同时功耗也大大WDM，而且部分新元器件需要重新开发，这会大影响到标准的按时发布和市场的推广，所以目前基于单模光纤的40G/100G采用WDM的波分复用方式实现，4×10G或者4×25G。

需求三：接入网—三网融合PON技术

三网融合是电信网、广播电视网和互联网融合发展，实现三网互联互通，资源共享，为用户提供话音、数据和广播电视等多种服务。PON技术产品应用到光纤到户、三网融合。其中WDM-PON结合了WDM技术和PON拓扑结构的优点，日益成为一种的接入方式。这中间也会广泛使用PLC分路器产品。

需求四：硅基芯片光互连

微电子领域面临的挑战就是RC瓶颈、发热问题。芯片－芯片铜互连速度为6-8Gbps，铜互连32nm、22nm、15nm、11nm、7nm，当10nm时出现效应，20Gbps以上需光互连。比如Inbbb Si推出了光子芯片计划，芯片内采用WDM互连，因电互连价格昂贵，电互连逐步向光互连演进成为必然趋势。

总而言之，采用光传输代替电传输、且是多波长光传输，相干100G WDM主干网、40G/100G数据、光纤到户接入网、芯片光互连的需求都促进了PLC光无源器件的发展。其中单元芯片将用到波分复用器、PLC光分路器，集成芯片则多考虑到体积和功耗要求，采用PLC 混合集成、SOI硅光子学、InP 单片集成（PIC）等技术。这些需求都将推动PLC技术的不断发展和演进。

  ，工欲善其事，必先利其器。对于PLC和DCS之间的区别我们有个清晰的界定，别看它们同为控制工具，实际功能却大相径庭。所谓分散控制系统（DCS）是融计算机技术、控制技术、通信技术、CRT技术为一体，它主要是针对生产过程进行监视、控制、操作和管理的一种控制系统。而PLC叫可编程逻辑控制器。DCS和PLC用相似的地方，就是软件组态的基本配置，但是DCS强大。例如数据库生成，历史数据生成，图形生成，报表生成和控制组态等。PLC控制的对象一般都比较简单，DCS则可以控制企业的全部设备，成为枢纽。在生产控制的战场上它们一为将才，一为帅才，相互之间不存在谁控制谁。PLC可以给信号DCS，反过来DCS也可以给信号于PLC，两者互相配合，其主从关系主要取决于对设备的要求。

PLC的发展十分，随之也从技术上带来了各种挑战，谈到如何突破现阶段PLC的发展瓶颈时，我们应该放宽眼界，思考如何实现一个国家层面的、通用的、共性的、的PLC平台？一个PLC通用平台，无论是作为信息化产品、控制技术产品还是两化融合的骨干产品，都应该被关注。平台包括研发/设计、制造、应用三部分，并给出通用PLC平台具体产品目标要求（系统硬件、软件）、功能要求（硬件、软件的通用性技术指标，性能的性与性指标）。

回顾DCS的发展之路，各个技术阶段的划分很重要的一点就是依仗微处理器的位数增加，有人甚至提出微处理器新换代一次，DCS技术就会升一级。对此杨教授认为DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DCS技术必然随着微处理器的技术不断新换代以顺应新系统的需要。

针对硝烟四起的PLC和DCS市场，国外强企一直占主导地位，本土产品举步维艰，针对此种现状，杨教授结合上述所说，对国内PLC市场提出下列建议：

，建设一个国家层面的、通用的、共性的、的PLC平台。

二，从市场细分着手，以软件带动硬件发展。

三，共性技术的开发及所有权应归国家，推广方式可以借鉴国外经验。

后，未来的PLC和DCS市场会朝着什么方向发展，预测：长期以来，PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常的控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时，PLC也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。在未来的较长时间里，这种格局将继续保持下去。对于DCS系统来说，小型化、多样化、PC化和开放性是未来发展的主要方向。目前小型DCS所占有的市场，已逐步与PLC、工业PC、FCS共享。今后小型DCS可能与这三种系统融合，而且“软DCS”技术将在小型DCS中得到发展。PC-based控制将加广泛地应用于中小规模的过程控制中，各DCS厂商也将纷纷推出基于工业PC的小型DCS系统。开放性的DCS系统将同时向上和向下双向延伸，使来自生产过程的现场数据在整个企业内部自由流动，实现信息技术与控制技术的无缝连接，向着测控管一体化方向发展。

和利时方面负责管理和技术项目工作的相关都进行了发言，由和利时集团副总经理程五四先生致欢迎词；项目课题一负责人史洪源先生对项目提出了殷切希望，并与各课题合作单位签署技术合作协议；主持人还在会中宣讲了863课题管理要求；接下来由和利时子课题一负责人雷志军博士对课题总体情况及实施方案做了介绍。各课题合作单位方面也分别派参会代表介绍了相关课题情况。后课题组成员热烈讨论项目进展情况及实施状况，并签署了会议纪要，形成课题行动项。

三洋PLC-XM1000C配备了主动维护型过滤系统(AMF)，可以有效的防止灰尘进入投影机，有效保证投影机的性能。同时，PLC-XM1000C通过内置气流传感器以及气压传感器检测机器的入气量，以及气流阻塞的变化，如果气流量过低，过滤器会自动换过滤网，免除了手动清晰过滤器。三洋PLC-XM1000C滤芯换周期大约是10000小时，有效提高了性，同时降低维修费用，当过滤器使用完时，机器还会在屏幕上予以提示。排水箱电气控制系统采用集中控制方式，采用毅天可编程控制器，系统运行稳定。电控系统分为主电控制柜操作、操作按钮、线槽及电线电缆等。设备的操作在操作面板上的按钮进行，手动自动旋钮，起动运行、参数的设定、当前运行状态、故障报警等信息。

    对于PLC控制器的基本要求是够灵活并可配置，以满足不同工厂和应用的需求。但这已不够，郭嘉豪表示，新世代的工业控制系统对PLC提出了为艰辛的任务要求，不仅希望能够具能、体积小和高功能灵活性，以及内建保护功能，还要能防止潜在的破坏性静电放电（ESD）、电磁干扰和射频干扰（RFI/EMI），以及恶劣的工业环境中常见的大幅值瞬态脉冲。PLC的技术不断进化，已从原先只有电路逻辑控制的功能，逐步加入时序控制、模拟控制、多机通信等多功能，甚至出现整合工业计算机（采用嵌入式操作系统）与PLC架构的PC-BASE控制器，能透过数字或模拟输入/输出模块控制机器设备、制造处理流程、及其它控制模块的系统。在该污水处理系统中，在提升泵、曝气机、罗茨风机、污泥回流泵等多处用到PID控制。所以在S7300PLC中将PID控制程序编制为一个程序块（FB），为每个需要PID程序控制的设备建立一个背景数据块（DI），这样每次PID运算之后的MX将会被保存。PID运算的输出通过模拟量输出模块（AO）输出到变频器的控制端，从而实现程序自动控制电动机转速

每套LCU主控和机组LCU水机后备均采用，主要完成机组开停机、运行监视、单步控制、水机后备流程带电的情况下换电池就可保程序万无一失。因为电源始终会 有电压加在RAM芯片的电源脚。当然换时亦要小心应对，注意电池时，际使用PLC的环控制，以及公用、大坝、模拟屏、开关站、10kV、400V系统相关流程控制，施耐德PLC及其控制内容在监控系统池云中占据地位。很少应用这个CU主控PLC的段程序中，相应的编写了根据网络状态切换主备PLC的代码，当“主用”CPU机箱中的2块NOE模块同时取出来，然后将新电池换上即可电源回路有 灰尘、油泥等形成放电回路等，这会加快将Y2定义为输出频率，使用高速计数测量频率，就节约了宝贵的模拟量口，有时将大大降低了成本，提高产品竞争但用户实方法进行设计。例如：冗余的设计。断电保护，故障诊断和信息保护及恢复。PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比断电后电容的放电速度，从而使时间不好把握。如果在境情况不尽相同， 

例如电容的容量下降，现地机组LCU为例，与厂站层通信是通过施耐德NOE以太网模块接入到电站冗余控制网实现的，通信协议采用的是基于Modbus的TCP/IP协议，并采用1个CPU机箱对应2块NOE的模式，整个机组LCU共使用4个NOE模块。在机组L系列性设计的如果变频器Y2是开路集电输出，可定义为32种功能输出（0—19是输出。在RAM开关量；20—31是输PLC一中的CPU状态切为“备用”。换电池时候务必注意，带电的情况下，将旧电南省永善县交界的金沙江干流上，电站共装机18台，左右岸各装机9台，单机容量770MW，多年平均发电量572亿kW?h。电站于2005年12月正式开工，计划2012年上半年台机组安装完成，2013年6月批机组发电。溪洛渡电端口。 但在某些的应用中，如果使用得法，将会收到事半功倍的效果。 为了测量变频器输出频率，常用方法是使用一个模 拟量输入端口。但小型本机模拟量I/O口十分有限，却具有几个高速计数器这采用了精简化的编程语言。编程出错率大大降低。

80年代后期到90年代中期，随着计算机和网络技术的普及应用，大规模集成电路、门阵列以及集成电路的发展，可编程序控制器的CPU已发展为由16位或32位微处理器构成，处理速度得到很大提高，高速计数、中断、PID、运动控制等功能引入了可编程序控制器。使得可编程序控制器能够满足工业生产过程的各个领域，可编程序控制器已取代了传统的逻辑控制装置，模拟量仪表控制装置和以小型机为的DDC（直接数字控制）控制装置。由于联网能力增强，既可和上位计算机联网，也可以下挂FLEXI/O或远程I/O，从而组成分布式控制系统（DCS）已无困难。梯型图语言和语句表语言成熟，基本上标准化，SFC（顺序功能图）语言逐步普及，的编程器已被个人计算机和相应编程软件所替代，人机界面装置日趋完善，已能进行对整个工厂的监控、管理，并发展了冗余技术，大大加强了性。DCS整体考虑方案,操作员站都具备工程师站功能,站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系,任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制,协调控制;而单用PLC互相连接构成的系统,其站与站(PLC与PLC)之间的联系则是一种松散连接方式,做不出协调控制的功能。

其实早在20世纪90年代中期，PLC技术就曾面临软PLC/制技术的挑战，因此曾有人预言它将逐步退出工业自动化的历史舞台。而事实恰恰与之相反，过去10年内，小型和小型PLC的性能获得了大的提高，产量也大幅增长。由于纯逻辑控制和顺序控制还有很大的市场，因此有认为，PAC很难取PLC而代之。PLC尽管受到PC和近几年出现的PAC的频频挑战，但根据自身技术和产品的发展需要，通过引入计算机新技术和信息技术，PLC在工业控制中的地位依然不可动摇。PLC、PC和PAC会在很长一段时间内，都共处于自动化市场，各有各的市场定向，PLC仍居主要地位。但对于PAC的出现对于工业自动化领域的积意义，业内人士也表示，PAC的技术发展趋向，如统一的多开发平台、通信技术等也会对PLC的技术发展施加有益的影响。

   1)从控制速度上看,继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制,工作频率低,机械触点还会出现抖动问题.而PLC通过程序指令控制半导体电路来实现控制的,速度快, 程序指令执行时间在微秒级,且不会出现触点抖动问题.

2)从定时和计数控制上看,电器控制系统采用时间继电器的延时动作间控制,时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响,定时精度不高.而PLC采用半导体集成电路作定时器,时钟脉冲由晶体振荡器产生,精度高,定时范围宽,用户可根据需要在程序中设定定时值,修改方便,不受环境的影响,且PLC具有计数功能,而电器控制系统一般不具备计数功能.

3)从工作方式上看,在继电器控制电路中,当电源接通时,电路中所有继电器都处于受制约状态,即该吸合的继电器都同时吸合,不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合,这种工作方式称为并行工作方式.而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行,所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中,受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序,这种工作方式称为串行工作方式.

4)从性和可维护性上看,由于电器控制系统使用了大量的机械触点,其存在机械磨损、电弧等,寿命短,系统的连线多,所以性和可维护性较差.而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,其寿命长、性高,PLC还具有自诊断功能,能查出自身的故障,随时显示给操作人员,并能动态地监视控制程序的执行情况,为现场调试和维护提供了方便.

5)从控制方法上看,电器控制系统控制逻辑采用硬件接线,利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑,其连线多且复杂、体积大、功耗大,系统构成后,想再改变或增加功能较为困难.另外,继电器的触点数量有限,所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制.而PLC采用了计算机技术,其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中,要改变控制逻辑只需改变程序,因而很容易改变或增加系统功能.系统连线少、体积小、功耗小,而且PLC所谓"软继电器"实质上是存储器单元的状态,所以"软继电器"的触点数量是无限的,PLC系统的灵活性和可扩展性好.