重庆西门子PLC代理商DP电缆供应商

    在互联网技术及其应用的推动下，教育信息化建设得到了飞速的发展，基于网络的各种应用如网络、数字图书馆、网络办公等系统得到了的普及，越来越多的系统应用对数据的存储提出了高的要求。在网络时代，信息资源呈几何级数增长，导致通过网络进行传输的信息量不断膨胀，大量的信息需要进行数字化存储。而构建大量的网络存储后，如何保证这些数据的、的运行呢？

    越来越多的高校存在多地办学的压力，学生数目急剧增加，而工作人员工作量的加重、交通不便、机房系统管理人员的匾乏导致我们无法及时应对停电这些突如其来的偶然情况。虽说大多数服务器机房配备了UPS，但停电时间的偶然性和UPS电池容量的有限性还是会导致一些重要数据的丢失。

    现在的服务器存放数据大多采用SAN（StorageAreaNetwork)架构的网络存储模式，依靠系统管理人员手动启动或手动关闭服务器等设备。一旦停电，若处理不及时，必然导致数据丢失。下面我们以云南大学图书馆基于SAN架构的IBMFAST900存储为例（如图1）。

    利用了PLC强大的逻辑功能和高性以及PC机的软硬件资源，本文设计了一个服务器机房电源控制系统，实现了整套机房电源的自动有序开启或关闭（包括服务器、交换机、磁盘控制器、磁盘柜等），克服了传统手工管理服务器机房的弊端。    

图1基于PLC的服务器机房电源控制系统拓扑图2、服务器机房电源控制系统的功能和组成

    2.1电源自动有序开启和有序断开

    服务器机房系统中有UPS、磁盘柜（EXP700）、光纤交换机（Switch3534-FO8）、光纤磁盘控制器（FAST900）、服务器，整个系统的开启和断开都是有顺序而且对时间也有一定要求。一旦顺序紊乱，就会导致数据丢失。

    下面我们规定一下开关机条件：UPS电池容量10%且处于充电状态，可以开机；UPS电池容量10%且处于放电状态，关机。

    开启和断开顺序如下图2所示：    

图2开关机示意图开机：所有磁盘柜（EXP700）开启一分钟后，依次开启光纤交换机（Switch3534-F08）、光纤磁盘控制器（FAST900），前后设备间隔30秒启动；再打开服务器操作系统；

    关机：关闭服务器操作系统后，依次关闭光纤磁盘控制器（FAST900）、光纤交换机（Switch3534-F08）、磁盘柜（EXP700），前后设备间隔30秒关闭。

    整个过程手工介人，一旦确定开机或者关机，UPS通过以太网发送开机/关机信号到PC机，从而实现整个机房电源的自动开启或关闭。与传统的手工开关机相比，节省了大量的人力、物力、时间，同时避免了误操作而引起的系统故障。

    2.2电源的监视和信息统计

    PC机通过OPCServer与PLC建立连接，PLC信息，显示在PC程序界面上，从而实现对电源的开启和关闭次数的统计功能。

    2.3组成

    系统软件组成：机房管理软件，PLC编程软件Step7（Ver5.0或高)，SiemensSimaticNet2006（OPC软件）。

    系统硬件组成：PC、西门子S7300PLC、16I/160输入输出模块、CP343-1IT以太网卡、PS30724VDC稳压源、以及单断路器、中间继电器、指示灯、按钮若干。

    3基于PLC的服务器电源管理系统的设计过程

    3.1PLC选型

    由于系统基于PLC装置的强大的逻辑功能和高性，建立其输出节点与被控对象（中间继电器）——电源开关量之间的“点对点”关系，对电源开关进行控制；并且PLC具备以太网与PC机通讯功能。所以在PLC的选型上需要综合考虑以下几个因素：系统需要的功能、I/O点数、程序存储器的容量以及I/O信号的性质、参数、特性等。

    本系统选用德国西门子自动化有限公司的S7300系列器件。该器件由PS307电源、CPU315-2DP、CP343、1TT、16点I/O模块以及保护电源的单断路器、控制电源通断的中间继电器（简称“继电器”）组成。PLC上运行的软件用Step7开发，用于采集相应的输入信号进行处理，处理后输出到控制继电器来控制相应设备的电源。

    3.2电路原理

    电路原理如图3所示：    

图3基于PLC的服务器机房电源控制系统的电路原理图 

    由于采用PLCvo控制，电路的控制变得异常简单，因为PLC程序取代了大部份原先电路逻辑所做的工作。S7300的16输入16输出模块主要是采集一个“启动”按钮（StartButton）和一个“停止”按钮（StopButton）的信号，通过PLC-S73110处理以后，输出控制相应的继电器间接控制设备电源关开和指示灯。3.3PLC程序的主要控制程序简介

图4主要控制程序（一）

    图4是PLC使用的典型梯形图，‘︱︱’——常开逻辑判断符，‘H’——常闭逻辑判断符，（SD）——延时接通计时器，（SF）——延时断开计时器。改控制程序实现了设备的电源开关的延时接通和延时断开，具体时间由“StartTime”和“StopTime”给定。一旦启动按钮“StartButton”被触发，使能“MEnable”就具备，使用整个系统有序上电；而触发停止按钮“StopButton”以后，使能“MEnable”丢失，整系统就根据程序有序断电。

图5主要控制程序（二）

    图5说明了系统中设备的电源开关控制流程。

    使能“MEnable”，具备，则启动磁盘柜（EXP700）使能“MEnable”具备，“EXP700-ON”是磁盘柜启动延时计时器（图4），时间到达1分钟后，光纤交换机（Switch3534-F08）启动同理，时间到达30秒钟后，光纤磁盘控制器（FAST900）启动同理，时间到达30秒钟后，服务器（SeiveiComputer）启动。上面所介绍的只是系统启动过程，下面介绍系统关闭过程。

    图4中，触发停止按钮“StopButton”以后，使能“MEnable”丢失，图S中的服务器（ServeiComputer）输出停止，服务器电源开关断电；图5中“ServeiComputer-OFF”是服务器断电延时计时器，时间达到30秒钟后，光纤磁盘控制器（FAST900）输出停止，光纤磁盘控制器电源开关断电；之后再过30秒，光纤交换机（FAST900）电源开关断电；再过30秒，磁盘柜（EXP700）电源开关断电，整个系统断电完成。

    3.4OPC技术

    上述开关电源的过程需要对电源状态进行监视和统计，因此PC与PLC通讯是的，OPC（OLEForProcessControl）技术是普遍采用的技术。OPC技术规范是以Microsoft的OLE/COM（bbbbbbbbbbingandbbbbbding/ComponentbbbbbbModel）技术为差础，定义了一组接口规范。它包括OPC自动化接口（AutomationInterface）和OPC定制接口（CustomInterface）。另外，OPC技术规范定义的是OPC服务器程序和客户机程序进行通讯的接口或通讯的方法。

    OLE自动化标准接口定义了以下三层接口，依次呈包含关系。

    OPCServer：OPC启动服务器，获得其他对象务的起始类，并用于返回OPCGroup类对象；

    OPCGroup：存储由若干。PCItem组成的Group信息，并用于返回OPCItem类对象；

    OPCItem：存储具体Item的定义、数据值、状态值等信息。

作为过程控制的主要供应商，霍尼市尔—直以来都以实施工程项目见长，很少涉及离散正业，而如今，他们正在努力改变着这种局面。

    2009年5月，霍尼韦尔正式向中国离散行业市场推出新的控制器———MasterLogic。

    “这是霍尼韦尔推出的PLC，是在经济环境不景气状况下，霍尼韦尔继续保持高速业务增长的新“”，霍尼韦尔(中国)有限公司自动化控制系统部、业务发展经理裴渊斗先生表示，经济不景气迫使许多用户都面临项目的取消、延期及预算缩减等问题，为了在竞争中获得加有利的位置，必将会提高对产品和系统的要求，选择产品时也会加慎重，“经济不景气增加了PLC市场重新洗牌的可能，这对于每个供应商来说都是一个崭新的机会。各厂商也都在适时地调整自己的战略方向，以适应市场的发展和变化。MasterLogicPLC应市场巨变而生，必将以它的性能、高性价比的方案以及完备的销售服务体系给丁控用户带来多利益。”

    事实也的确如此，从2009年二季度正式开始销售以来，霍尼书尔PLC、阻务已经了不错的业绩，在天津某化工厂、黑龙江某电厂和某燃气站，以及两家大型钢铁集团等地都已经相继赢得了一些项目。

    “这不是偶然，霍尼韦尔虽然才刚刚止式进入PLC市场，但我们能很好地审视了市场的真正需求，并汲取各家之所长，采用的比技术，使得MastcrLogic具有外形紧凑、性能、网络稳定，以及开放性好的特点，再加上霍尼市尔—直以来所拥有的深厚自动化底蕴和及时到位、快捷的服务，才会让多的用户。相信我们，并且去选择我们的产品”，裴渊斗先生介绍说，其实霍尼韦尔PLC的成功推山也并非是一蹴而就的，“作为流程工业的厂商，霍尼韦尔其实一直都未放弃过对离散工业的关注。流程行业中也有许多离散量密集的应用，这为霍尼韦尔积攒了许多的应用经验。而MasterLogic的前身正足霍尼韦尔之前在TDC3000系统下的逻辑控制器产品LogicManager。”

    对于霍尼韦尔来说，推出MasterLogic的意义还不仅仪是对现有产品线的重要，也对具销售模式的增强产生了深远的影响。

    为厂在今后能够好地销售MasterLogic，霍尼韦尔在全国范围内进行厂销售网络的市局，在地域上划分出华北、东北、西北、华东、华南及西南六个销售区域，并大力发展分销商和系统集成商。

    “这种分销模式对霍尼书尔也是一个崭新的尝试，其将补强霍尼韦尔现有的销售模式”，裴渊斗先生介绍说。

    随着国内集成商的工程服务能力的快速提升，小型DCS系统等已经可以实现的产品化销售，这对霍尼韦尔过去一直以来所采用的模式产生了很大的冲击，霍尼韦尔也已经开始尝试新的销售模式，而PLC是典型的渠道业务、产品业务，PLC渠道业务的模式对于小型DCS的产品化、渠道化将起到非常重要的借鉴意义。

    据悉，霍尼韦尔在发布MasterLogic的同时，也推出了小型DCS产品一一ExperionLS，与MasterLogic一起以产品的模式通过渠道模式进行销售。

    MasterLogic的推出无论是对霍尼韦尔，还是对整个PLC市场，这都将会是—种影响的变化。我们坚信，凭藉霍尼韦尔深厚的自动化底蕴、强大的研发能力、工程务能力，我们有信心通过自己的努力和大家的支持，在离散行业这个市场上占得一席之地”，裴渊斗先生如是说。

  我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC产品有很大的应用空间，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。因此，PLC在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。

    我国大中型企业普遍采用了的自动化系统对生产过程进行控制，但绝大部分小型企业尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。随着竞争的日益加剧，越来越多的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制，以提高企业的经济效益和竞争实力。

    中国加入WTO后越来越多的公司把其制造基地转移到中国。同时，中国的国有企业和民营企业也在利用难得的历史机遇大力发展制造业。中国正在努力成为世界新的制造业基地。制造业的控制主要以离散控制为主，PLC是该领域控制系统的。制造企业为提高劳动生产率和产品质量，必然会大量采用PLC，从而为PLC的应用提供广阔的应用前景。

    自2001年以来，作为基础工业之一的机械工业成为我国工业发展新的增长点，年均增长率过20%。与流程工业对模拟量的反馈调节不同，机械工业需对开关量进行连锁及顺序控制，因此PLC成为其控制产品的。机械的高速增长和自动化现状为PLC应用提供了的市场空间。

    我国在“十五”规划中已明确提出了“用信息化带动工业化”的发展计划，大量传统产业的自动化改造将为PLC的应用提供的发展空间。

    我国的工业发展及自动化应用水平与工业发达国家相比有几十年的滞后，按目前的经济形势分析，我国将迎来一个PLC市场高速增长的时期。

    基于上述原因和高速增长的现状，今后若干年内中国PLC市场将保持持续高速增长。综合相关资料提供的数据，并分析目前中国PLC市场主要厂商的经营数据，初步估计目前在我国本土销售的PLC总量为30~40亿元人民币（不含随进口主设备配套的PLC），年增长率为15~20%。

    的市场需求为发展PLC业务提供了难得的历史机遇，国内有实力的自动化公司应充分利用在市场、技术、行业影响和等方面的积累，大力拓展PLC业务，使国产PLC早日成为中国PLC市场的主要参与者之一。

    目前中国PLC市场主要厂商为Siemens、Mitsubishi、Omron、Rockwell、Schneider、GE-Fanuc等大公司，欧美公司在大、中型PLC领域占有优势，日本公司在小型PLC领域占据十分重要的位置，韩国和中国的公司在小型PLC领域也有一定市场份额，PLC厂商的市场份额几乎可以忽略。

    大型PLC的目标用户在选用PLC时一般不会把价格作为要考虑因素，而是关注产品性能、质量和，对价格不是十分敏感，故日本产品很难进入该领域。韩国和中国的产品从一开始就是模日本产品，基本沿袭日本产品的技术路线，其在中国的市场策略、行业影响基本是步日本厂商的后尘，只不过比日本产品滞后一段时间。

    对中、小型PLC的目标用户而言，市场上主要厂商的PLC产品均能满足其要求，所以在产品选型时价格是十分重要的因素。因此，日本产品在该领域占有优势。Siemens在推出新一代小型PLC产品S7200后其价格与日本产品相差不大，近几年其小型PLC的市场增长，已经与日本主要产品（Mitsubishi和Omron）在小型PLC领域了类似的市场地位。近年来，由于具有明显的价格优势，中国的部分PLC厂商在小型PLC领域发展势头十分强劲，抢占了原来日本产品的一部分低端市场。

    目前，中国PLC市场的95％以上被国外产品。国内曾有研究单位开发PLC产品，后因种种原因没有发展起来。值得欣慰的是，国内已有具有较强实力的公司开始拓展PLC业务，并在中国PLC市场有了一定声音，如和利时公司、德维森公司、安控公司。

关键词：CPU冗余，ControlLogix，编程

PLC是现代工业的三大支柱之一，是性高、应用非常广泛的工业控制产品。在中大型模块化的PLC产品中，CPU模块（处理器）是PLC的。一些重大的工业生产线往往要求连续运行不能停顿，而性再高的PLC也不能保证故障为零，因此，双CPU的冗余控制是一种满足连续生产要求、提高系统可用性的有效手段。下面以熔盐炉自控系统为实例详述双CPU冗余控制的实现方法。

一、熔盐炉自动系统综述

熔盐炉自控系统是一水硬铝管道化溶出生产线上的重要环节，控制熔盐的加热和循环，用熔盐的热量去循环加热铝矿石浆。铝矿石浆的加热至关重要，影响终产品—氧化铝的质量和产量，因此，熔盐的温度控制和循环控制非常重要。

由于熔盐炉系统在管道化工程中的重要性，同时考虑到熔盐是一种活跃的化学品，在不同的温度下有不同的形态，低温下凝固，高温下不稳定会发生化学反应，从而腐蚀管壁甚至于爆炸，所以、、操作简便和自动化管理是系统设计的关键，因此考虑用一套双CPU冗余的PLC、两套工控机、高质量的传感器、变送器和执行机构来控制两台1200万大卡的熔盐炉、一台盐泵、一组盐阀、一个熔盐槽和其他相关设备，实现熔盐的加热和循环过程自动化、计算机操作、监控和管理的自动化控制。该系统如图1所示。

控制器PLC、工控机(包括显示器)、通讯网络和电源及关键测试点等系统中的重要部件均采用冗余结构，两套工控机和大屏幕显示器组成的两套监控操作管理台并行运行；两条冗余的ControlNet高速通讯网络同时传送数据；两套直流电源同时向控制器PLC、变送器和开关量输入模块供电，关键测试点同时设置两个传感器测试数据。

冗余设计使系统关键部件的性提高了一倍，而使系统的整体性大大的提高。

二、双CPU的PLC控制器

PLC控制器是系统控制的，采集系统的全部工况信号，实时控制相关的设备动作；同时监视生产过程参数和设备运行状态，当危险工况出现时，及时发出声光报警，当限工况出现时，联锁保护设备，生产过程。为此，我们选择了以产品性高著称的罗克韦尔自动化公司的新一代控制平台：A-B ControlLogix系列，同时考虑采用双CPU模块冗余，进一步提高系统性，避免因故障出现所引起的生产停顿或事故。

三、两种双CPU冗余方式的比较

ControlLogix提供有两种CPU冗余解决方法，一种为纯硬件冗余，另一种为软件冗余。

硬件冗余的方法，是将两个CPU模块插在不同的两个机架上，每个机架上除了CPU模块，还要有通讯模块CNBR、热备模块SRM和两个热备模块间的连接光缆，如图2所示。

软件冗余，是将两个CPU模块插在同一个框架上，利用背板通讯，进行冗余控制，如图3所示。

从以上可以看出，纯硬件冗余的方式硬件投入较多，成本开支较大大。而软件冗余，只需增加一块CPU模块，成本增加很少，因为一般像CPU这种PLC的心脏，厂家都会配有备件，用备件来实现冗余控制，既提高了系统的性和可维护性（可做到在线维护，不影响生产线运行），又不会显著增加成本开支。

单纯从性方面分析，纯硬件的冗余较之软件冗余并无优势。因为增加了较多的部件、模块，这些部件和模块的故障，也会影响系统的性。例如，当两个热备模块之间的连接光缆出现故障，同样会使冗余控制失效。而软件冗余，只增加了一块CPU模块，而两个CPU模块的同时故障率几乎为零。

纯硬件冗余的优点之一，就是不需要软件进行专门的编程，CPU的状态监视和控制权的转移是由两个热备模块来完成的。而软件冗余中两个CPU模块的状态监视和控制权的转移是通过软件编程解决的。因此，软件冗余编程相对比较复杂，工作量较大。

综合考虑以上因素，本熔盐炉自动系统采用软件方式实现PLC的双CPU冗余控制。两块CPU模块同时在系统中运行，一块运行于主控模式，另一块运行于热备份模式。当其中任一块CPU发生故障时另一块CPU立即监视到并发出报警，自动将正常的CPU投入主控模式。CPU的无扰动切换，使系统一直受控，确保了，同时，使管道化生产线一直处于正常运行的良好工况中。

四、软件实现

CPU冗余控制的软件实现编程主要从下面两方面考虑：

1、控制权的裁决和转移

两块CPU同时在线运行，一块处于主控制模式，另一块处于热备模式。拥有主控制权的CPU具有输出控制权，而热备CPU同时采集数据和保持通讯连接，但输出被禁止。

两个CPU模块互相监视对方的运行状态和通讯情况，一旦发现对方故障，立即发出报警，通过ControlNet网，传送给上位工控机，在操作管理台上显示报警。如果是主控CPU模块故障，热备CPU模块自动获得主控制权。控制权的裁决和转移的软件框图如图4所示。

2、两块CPU模块的控制

由于热备CPU随时准备着，一旦主CPU故障，就立即主控制权而成为主控CPU，因此，主CPU将自己的信息随时传递给热备CPU，而热备CPU跟踪主CPU的变化，与主CPU保持同步，这样，在两块CPU模块进行控制权的转移时，实现无扰动切换。CPU模块的控制程序框图如图5所示。

五、结束语

用A-B ControlLogix双CPU的PLC控制器实现的熔盐炉自动系统，已于2001年底开始成功运行于中国铝业河南分公司，运行情况良好，满足了一水硬铝管道化溶出氧化铝生产线的工艺要求。

我们的体会是，ControlLogix双CPU冗余控制的软件方式实现是一种经济、有效的方法，它成本支出不大，却能使系统的性大大提高。

另外，双CPU冗余控制时，如何利用Map命令，只将具有主控制权的CPU数据通过ControlNet网传送给其他控制设备，是值得进一步研究的。