温州西门子一级代理商通讯电缆供应商

温州西门子一级代理商通讯电缆供应商

我单位热电分厂4#汽轮机系02年安装、运行的由武汉汽轮机厂生产的25MW汽轮机；使用锅炉产出的3.8MPa饱和蒸汽驱动汽轮机做功，同时提供两级不同压力的蒸汽抽汽作为工业用汽和冬季采暖蒸汽。该汽轮机使用江阴众和的汽轮机控制测量装置作为汽轮机保护的测量装置和发讯元件；经实践证明作为国产装置该装置还是比较的；此汽轮机保护装置由山东省化工设计院设计，汽轮机保护装置由继电器接受现场一次发讯元件信号控制现场线圈驱动液压元件关闭主汽门等设备实现汽轮机的停车。由于参与汽轮机保护的控制信号有19个，设计使用的继电器较多；由于设计原因，在审查图纸的过程中即发现该设计控制原理错误，实现不了应有的保护功能，后联系设计院修改设计实现了基本的跳车保护功能，使汽轮机具备了运行条件。
自02年11月开始，汽轮机进行试运行，由于存在较多的安装质量问题，在整改过程中汽轮机开停频繁。在频繁的开停车过程中，汽轮机保护装置暴露出很多设计缺陷，总结后主要有以下几点：
1:没有设计故障报警：虽然设计了继电器自锁电路，但是在汽轮机停车过程中触发的停车信号 较 多，无法确定真正的停车原因，给分析、处理问题带来很大困难；
2:因设计及使用继电器较多等问题造成继电器误动、拒动现象时有发生。
3:汽轮机测量装置安装在现场，由于环境温度较高，电子元器件时有损坏现象发生对正常测量影响较为明显，无法保证测量装置的稳定、正常工作。
4:由于设计使用继电器很多，给发生故障查找原因带来了一定难度。
针对以上问题采取了相应措施：
由于原设计没有考虑故障报警，给实际应用、现场分析跳车原因带来了困难；如果考虑使用继电器实现锁定故障原因需要增加继电器数量较多，虽然解决了故障锁定问题，但是仍无法解决2、4项问题，且随着继电器数量的增加有增加问题的性的可能，并且现场控制柜内部空间无增加硬件设施的余地；同时继电器使用过多，系统的性将会降低。基于以上考虑，同时参考实际对PLC的应用经验，决定使用三菱PLC对汽轮机的保护装置结合实际应用进行重新设计；对所有参与汽轮机跳车控制信号做故障锁定。
决定采用PLC进行控制，主要是考虑PLC控制与常规继电器控制相比有以下优点：
1:PLC内部接点不同于继电器逻辑电路的接点，性高，不会发生误动、拒动、接点粘连等继电器易发生的故障；无机械动作时间，响应时间快；同继电器相比平均无故障运行时间相对较长。
2:PLC执行程序响应时间快，已达到ms数量级，对引发故障锁定及时、有效。
3:修改或变程序方便。基本上不要考虑增加外围硬件设备，对于以后维护、修改、增加执行程序控制带来了大的方便。
4:PLC本身具有输入、输出指示灯及故障自诊断功能，现场判断处理问题一目了然，大大减少判断问题的时间和判断问题的难度；提高了准确判断问题的能力。
5:PLC的平均无故障运行时间已达到十万个小时，系统的性大大提高。

梯形图原理说明：
M1~M2为现场发讯元件进入PLC后定义的内部线圈驱动的内部接点；M100~M108为现场发讯元件发出信号后PLC内部锁定定义的线圈；Y4~Y6为PLC输出的定义故障报警接点；M27为为进行复位而设置的PLC外部开关，以便PLC解除锁定状态，进入下一轮等待锁定状态。当现场信号动作驱动PLC内部接点M0动作此时由于其它没有动作信号M100~M108除M100外都处于等待状态常闭接点闭合，M0驱动M100动作，M100驱动Y4输出故障报警；现场处理完毕后复位M27,M27断开，M100动作，Y4报警，M27闭合后系统处于新的一轮等待工作状态。
通过梯形图原理可以看出，只要PLC的输入、输出点数容许，故障报警可以同时做多个现场输入信号，对于查找故障原因非常方便，简化手续缩短查找时间；至关重要的是非常，不会同时出现两个或多个故障报警。
设计完成后于04年5月对汽轮机保护装置进行了安装PLC改造，在汽轮机保护装置进行PLC改造的同时，我们对现场的汽轮机测量装置安装位置进行了移位安装，将测量装置移位至环境相对较好的控制室，在移位至现今的两年时间里，测量装置运行良好，以前经常发生的故障再也没有发生。同时PLC改造的效果非常明显，在改造后汽轮机经历数次跳车，每一次PLC都能准确的锁定故障原因，为进行相对的设备检修和处理提供了的技术保；同时再也没有因为保护装置本身出现任何问题，得到了相关人员较高评价。
由于改造效果较好，在05年7月借鉴改造4#汽机的经验，又对3#汽机进行了PLC改造，并且一次开车成功，了良好的改造效果。

 1:小型PLC和单片机  
目前在很多中，尤其在低端OEM中，继电器或单片机的应用还非常普遍。单片机一般用于工控产品或民用产品大批量的开发，但是单片机从底层硬件做开发，对普通用户难度大，周期长，无法在使用过程中修改功能，难以达到工业环境应用，所以在一些应用环境相对较好的场合有大量应用相对单片机自行开发的系统而言，在软件上多了一套可编程逻辑语言，方便将梯形图转换为控制指令，其次在硬件上集成了电源电路，加强了抗干扰措施，适合工业环境使用。   

和单片机相比的优点：使用简单，运用开发；经过长期的系统验具有高性；功能改方便。  

相对为通用机械设备控制需求几近定制的PLC产品，单片机系统则为某一个类产品定制开发，所以功能裁剪，。但随着用户开发新机型的周期越来越短，以及价格在电控系统选择中的重要度的降低，PLC的应用将越来越普遍。而单片机将继续固守控制要求简单，价格敏感和批量大的应用   

2:小型PLC技术发展趋势 

小型PLC从产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；如今的小型PLC在编程，IO扩展，通讯借口，开关量和模拟量的调节以及一些特殊功能模块如高速计数输入和脉冲输出的应用上已经基本满足用户的需求了。但随着应用需求及关联产品技术性能的提升（如步进驱动的脉冲响应频率及精度，HMI及关联系统的通讯功能），PLC将继续得已完善和发展。未来几年，各厂商会应客户要求，对小型PLC的以下功能进行强化.   

（1）运动控制功能用户对PLC提出高的运动控制功能要求，主要是控制性能和功能方面。这种需求在机床工具，电子制造和包行业加未来的发展方向将是1）脉冲频率的提高，从10KHZ，20KHZ发展到目前的100KHZ甚2）功能强，如FP-X，FX-3U，CP1H，EH+SV等产品都具备插补功能，同时脉冲路数有所增加。   

（2）通讯功能

有很多厂家认为网络通讯是未来PLC的发展方向，这样可以从系统结构上得到简化，从而降。很多之前只支持一种现场总线的产品供应商，都在考虑推出支持多总线和工业以太网的PLC产品。

 应该注意的是，同一企业应尽量做到机型统一。这样，同一机型的PLC模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理；同时，其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发；此外，由于其外部设备通用，资源可以共享，因此，配以上位计算机后即可把控制各立系统的多台PLC联成一个DCS系统，这样便于相互通信，集中管理。

二、I/O的选择

PLC在20世纪90年代已经形成微、小、中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分，可分为微型PLC（32I/O）、小型PLC（256I/O）、中型PLC（1024I/O）、大型PLC（4.69I/O）、巨型PLC（8195I/O）五种。

PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。PLC有许多I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其他一些特殊模块，使用时应根据它们的特点进行选择。

（一）确定I/O点数

根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时，应再增加 10%～20%的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，I/O点数也应有所不同。表2列出了典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数。 二）开关量I/O

开关量I/O接口可从传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）接收信号。典型的交流输入/输出信号为24～240V，直流输入/输出信号为5～240V。尽管输入电路因制造厂家不同而不同，但有些特性是相同的，如用于错误信号的抖动电路等。此外，大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都设有可选的隔离电路。在评估离散输出时，应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路。熔丝电路也许在开始时花费较多，但可能比在外部安装熔丝耗资要少。

（三）模拟量I/O

模拟量输入/输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量流量、温度和压力，并可用于控制电压或电流输出设备。这些接口的典型量程为-10～+10V、0～+11V、4～20mA或10～50mA。一些制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口，因而可接收低电平信号，如RTD、热电偶等。一般来说，这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混号。

（四）特殊功能I/O

在选择一台PLC时，用户可能会面临一些特殊类型且不能用标准I/O实现的I/O限定（如定位、快速输入、频率等）。此时用户应当考虑供销厂商是否提供有特殊的有助于大限度减小控制作用的模块。有些特殊接口模块自身能处理一部分现场数据，从而使CPU从繁重的任务处理中解脱出来。

（五）智能式I/O

当前，PLC的生产厂家相继推出了一些智能式的I/O模块。一般智能式I/O模块本身带有处理器，可对输入或输出信号作预先规定的处理，并将处理结果送入CPU或直接输出，这样可提高PLC的处理速度并节省存储器的容量。

综上，表3归纳了选择I/O模块的一般规则。
四、编程器和外部设备的选择

在系统的实现过程中，PLC的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择PLC产品的软件功能及编程器有所了解。通常情况下，小型控制系统一般选用价格的简易编程器，如果系统较大或多台PLC共用，可以选用功能强、编程方便的图形编程器。如果有个人计算机，可以选用能在个人计算机上运行的编程软件包。同时，为了防止因干扰、锂电池电压下降等原因破坏RAM中的用户程序，可以选用EEP-ROM模块作为外部设备。

五、实例

（一）利用三菱PLC实现对印刷机的控制

印刷机的一套电气设计属于系统设计，为了使产品性能稳定，易于维护，采用以PLC为主控器的控制方案。印刷机要求易于操作，精度高，输入、输出点较多，因此采用双机通讯。上位机采用三菱的FX2N-80MR、FX2N-80MR自带I/O接口，可以接40点输入，40点输出，主要负责主传动的控制，各机组离合器的控制，以及气泵，气阀的控制等。下位机采用三菱FX2N-64MR、FX2N-64MR可以接32点输入，32点输出，主要负责水辊电机的控制，主传动的调速输出，调版电机数据采集等。上位机与下位机采用RS485, 通讯，通讯方便，。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏，主要负责水辊电机速度显示，调版显示，以及整机故障显示等。本系统运行，维护方便，操作简便直观，大大提高了胶印机的档次。

（二）欧姆龙（OMRON）PLC在石油加工工业中的应用

在石油加工工业中，大型旋转机组是装置设备的重要组成部分，重油催化裂化气压机组的联锁-自保系统从满足工艺生产需求出发，考虑到性、性、经济性、可扩展性等因素，采用了OMRON公司生产的CPM2AH型PLC进行系统构建，CPM2AH自带I/O接口，可以接36点输入，24点输出，输出形式是继电器，并且通过RS232C串口与PC机通讯，使生产过程表现稳定，动作，在事故状态下对机组及生产装置实行了自我保护，杜绝了恶性事故的扩大和蔓延，了显著的效果。

六、结束语

随着科技的不断进步，PLC的种类日益繁多，功能也逐渐增强。文章中尽管归纳了一些选用PLC的方法，但在实际工作中还一定要依据实际情况做出适当的调整，以便设计出满足期望的工业控制系统。

随着计算机技术的飞速发展，计算机应用的推广，网络技术已经逐步深入计算机PLC控制系统领域，在PLC控制系统的开发中占有越来越重要的地位。所谓PLC就是可编程控制器。网络从应用角度来看，就是以相互共享资源方式将各自具备立功能的计算机或终端连接起来。在PLC控制系统中，传统式的资源共享只能通过使用遵循诸如MODBUS，MODBUS　PLUS，GENIUS这样的通讯协议的通讯模块来实现。可连接的设备受通讯模块的数量及模块上的通道数量所制约，对于现在越来越复杂的控制系统已经不能满足要求。网络在PLC控制系统中的应用大地改善了这方面的不足。通过网络可对受控对象进行多点监视和控制。其优点监控距离远，易扩展，使控制系统具有灵活性。

二、 PLC控制系统中网络系统的组成
控制系统中的网络系统是由网络软件和网络硬件组成的。在网络系统中，硬件对网络的选择起着决定的作用；而网络软件则是挖掘网络潜力的工具。
1.网络软件
在网络组成的PLC控制系统中，每个监控节点都可由PLC进行监视和直接控制。因此，软件要能实现对用户进行分级限制。没有权限的用户禁止对重要数据进行修改或对回路等控制信号输出，并且软件要具备操作记录功能，对每个节点的动作进行后台记录，以便对因误操作或不应有操作造成的后果进行分析。
由于现在的PLC种类很多，而且大部分都支持网络功能，但不同PLC所遵循的网络协议有很大差异，因此，要求软件应具有各类PLC的网络驱动程序。
网络协议是网络软件的组成部分，网络协议取决于所用PLC的类型以及PLC所采用的网络模块的类型。总之，通讯具有相应PLC设备的网络驱动程序，并安装此网络软件。
2.网络硬件
网络硬件是网络系统的物质基础。构成一个控制系统网络，要有PLC控制器，监控工作站及其它设备连接起来，实现物理连接。不同的PLC控制系统，在硬件方面是有差别的。因此，网络硬件是多种多样。在这里只简单的将硬件分为两部分，即PLC控制部分（这里称“下位机”）和计算机监控部分（这里称“上位机”）。
在PLC计算机控制系统中，上位机和下位机是具有不同功能的硬件设备。但在网络中，赋予它们相同的节点定义。也就是说，它们均属网络连接上的一个相对立的节点，都具有的网络地址。
在PLC设备中，通讯模块是网络连接设备，通讯模块的类型决定着网络结构和网络协议的选择。目前，多数厂家的PLC都支持细缆连接，少数PLC（例如GE90-70的CMM742）可同时使用双绞线连接。通讯模块一般都支持各种网络协议，除了具有与其它不同类型网络节点通讯的协议，还具有协议，主要是与相同设备进行数据交换。例如，TRICONEX公司的PLC网络通讯模块具有四种协议（NCM、ACM、EICM、TSAA），以便支持网络上的相同TRICONEX系统。

三、 网络设计
1. 拓扑结构
所谓拓扑是一种研究与大小，距离无关的几何图形特性的方法。在网络中，计算机、PLC控制器作为节点，通讯线路作为连线，可构成相对位置不同的几何图形。抛开网络中的具体设备，将PLC控制器，计算机操作站，计算机工程师站等网络单元抽象为“点”，将网络中的电缆等传输介质抽象为“线”，这样从拓扑学的观点看网络系统，就形成了由点和线组成的几何图形，从而抽象出了网络系统的具体结构。网络拓扑结构主要有星型，总线型，环型，树型，网状和不规则型等几种。在计算机PLC控制系统中采用多的是总线型结构。
1.1总线结构
总路线结构网络是将各个节点的设备用一根总线相连。网络中所有节点工作站通过总线进行数据信息传输。作为总线的通讯连线通常采用同轴电缆。在总线结构中，作为数据通信必经的总线，其负载能量是有限度的。这是由传输介质本身的物理特性所决定的。所以，总线结构网络中节点的个数是有限制的，如果节点的个数出总线负载的能量，就需要延长总线的长度，并加入相当数量的附加转接部件，使总线负载达到容量要求。
PLC控制系统要求网络高，节点间响应速度快，当某个节点处理故障时，不会对网络上其它节点造成影响，而且要有很好的扩充性，总线型网络系统具备这些条件，因此，目前的PLC通讯模块支持总线型网络结构。在这里，我们也只介绍控制系统的总线型网络设计。
2. 网络通信协议
在网络系统中，为了保证数据通信双方能正确而自动地进行通信，针对通信过程的各种问题，了一整套约定，这就是网络系统的通信协议。通信协议是一套语义和语法规则，它决定了网络通信中传输的信息/文件格式及控制方式，主要功能是数据交换，信息编码，差错控制与线路合理利用等。
为了便于网络互联，标准化组织（ISO）提供了一个标准的协议结构，即开放系统互联OSI（Open System Interconnection）参考模型，它定义了连接异种计算机标准的主体结构，任何两个遵守参考模型和有关标准的系统可以进行互联。这样的系统称为开放系统。
OSI参考模型是设计和描述网络通信的基本框架。OSI参考模型的系统结构是层次式结构，由七层组成。从高层到低层依次是：应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层和物理层。OSI参考模型定义了不同计算机和互联标准的框架结构。通过分层把复杂的通信过程分成了各个立的，比较容易解决的问题。在OSI模型中，下一层为上一层提供服务，而分层内部的工作与相邻层是无关的。
2.1　IEEE802.3网络标准
IEEE802.3是PLC控制系统网络系统的主要标准。
IEEE802是由美国电气与电子工程师协会IEEE802的局域网标准。是针对局域网的网络体系结构特点而的。IEEE802遵循ISO/OSI参考模型的原则，解决两层¾¾物理层和数据链路层的功能以及网络层的接口服务，网络互联有关的高层功能。
OSI参考模型的物理层对应IEEE802参考模型的物理层，OSI参考模型的数据链路层对应IEEE802参考模型的逻辑链路控制子层和介质访问控制块子层。
IEEE802.3是IEEE802标准的一部分，意为CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路复用）访问控制方法和物理层技术规范。PLC控制系统只使用IEEE802.3的物理层。应用的802.3网络物理层标准化技术范围如下：