西门子模块6ES7211-0AA23-0XB0设置参数1 前言 随着电子技术特别是计算机技术的进步,我国自来水行业的自动化应用有了飞速的发展,目前国内主流的水厂一般都采用基于高端PLC的集散型控制系统。 作为施耐德电气高端PLC系列提供了一个规模可变的模块化结构的，能够非常容易地实现从单一机架到工厂级体系机构配置，满足高性能品质应用的要求。透明工厂技术提供的集成Web服务器功能使能通过标准Web浏览器为数据库信息，过程图标，过程诊断等提供储存与服务功能。在水厂采用基于透明就绪技术的施耐德高端PLC产品在保证了工程质量的情况下还tigao了整个控制系统的稳定性和易维护性。在项目中取得了良好的效果。2项目简介 佛山北江水厂项目,建成后日处理能力为110万立方米, 首期规模为30万立方米/日，北江水厂首期工程将于今年12月底建成通水，它将有效解决三水区中北部区域日益突出的供水供、需矛盾，促进三水区中北部区域社会经济建设快速发展，满足居民生活水平tigao的需求。今后，北江水厂将在三水二桥与西江水厂串通，形成双水源供水，互为备用，确保佛山市饮用水安全。3 透明就绪 透明就绪通过采用通用的通讯协议，TCP/IP,Modbus,Web为自动化的解决方案提供了新的自由度，从1998年推出以来已经有超过30万套的自动化设备采用了透明就绪方案 透明就绪采用三层的结构方式。首先在厂区范围内布置一套以太网,用于车间子站与中心监控室及其他子站的通讯。在水厂采用以太网结构,不仅能紧跟世界科技发展的潮流,而且有很好的性价比,更重要的是与水司的办公自动化网络、调度网络等均能很好地结合。以太网的介质建议采用光纤,因为其抗干扰性强,通讯距离长,升级方便。其次以车间为单位设立子站,配置PLC连接底层I/O,监控子站范围内仪表、设备的运行及生产过程,并负责与厂级上位机的通讯,还可以通过网络观察其他子站的情况。第三层也就是子站的底层, I/O采用基于工业现场总线方式的智能I/O系统，通过工业现场网络将前端I/O单元分散到工业现场的设备和仪表附近,这样不但大大削减了现场到I/O之间一一对应的信号电缆,节约了自控系统的安装费用,将信号受干扰的可能性降至低,还使用户以后的维护、扩展十分方便。4工艺流程及设计要求4.1工艺流程 水厂主厂区内主要工艺构筑物有：曝气池、加氯间、普通快滤池、清水池、二级泵站等。由原水泵打来的原水首先进入曝气池溶氧，目的是去除水中二氧化碳，tigao水中PH值，保证水中锰离子的氧化反应速度。待加氯消毒后进入快滤池进行过滤，以去除原水中的铁、锰离子和悬浮杂质，然后经过后加氯排入清水池，由送水泵房送入城市输水管网。滤池要定时进行反冲洗，以除去滤料表面的杂质。4.2控制要求 根据工艺流程及构筑物的地理分布，自动化控制系统主要完成加氯间、净水车间和送水泵房的管理和工艺流程的自动控制。系统采用“集中监测，分散控制”的方式，由厂级中央监控工作站、现场分散控制站和生产现场设备组成全厂工业控制统。自动检测的主要工艺参数有：进水浊度、HP值、电导率，进水liuliang、压力，反冲洗水泵阀门开启位置、运行状态，滤池出水浊度，滤池单池水头损失（差压），清水池液位等，水厂总出水liuliang、压力、浊度、PH值、余氯等。检测的电气参数有：配电系统的电压、电流、有功／有功电能、无功／无功电能等。4.3通信网络要求 通信系统分管理级和控制级，管理级选用100M工业以太网，通信介质为光纤。控制级选用工业网，通过专用屏蔽电缆进行通信。4.4硬件要求 系统采用PLC+PC的方式进行控制。PLC完成具体的控制和监测，PC机利用组态软件实现监控、报警、统计和报表打印等功能。4.5 软件要求 全厂生产管理层和生产过程监控层采用施耐德电气的 Vejio Citect 编制出便于管理和监控的软件界面，生产现场设备层采用Unitypro程序设计出符合生产工艺环节的过程控制软件。 5 设计任务分析 从水厂生产实际情况和在自控系统中的作用来看，水厂自控系统由生产现场设备层、生产过程监控层和全厂生产管理层三个层次组成 生产现场设备层包括加氯间、净水车间和送水泵房的微型PLC和相关电机和仪表设备。生产过程监控层由PLC控制系统及其控制网络组成，它主要完成过程控制、状态监视、数据采集、故障报警处理等功能，是自控系统的核心部分，包含有净水车间PLC分站和送水泵房PLC分站。全厂生产管理层包括中央控制室、厂长室，主要负责全厂生产过程状态的监视和故障报警、生产数据分析以及报表生成等，必要时可以参与远程控制。6 系统设计6.1 设计原则 遵循先进性、实用性、可靠性、经济性、开放性的原则，满足供水工程生产管理和水处理工艺对自动化控制的要求。实现“集中监控和管理、分散控制、数据共享”，以保证整个水厂的运行协调、一致。6.2系统配置图水厂自控系统的配置情况如图所示。6.3硬件配置和防雷措施本系统PLC配置如下： 整个系统由4套冗余的 设备加上34套内置以太网和Modbus的M340- BMXP342020构成。．之所以选择和Modicon M340，主要是考虑在满足控制要求的基础上的经济性和适用性。性能较高，且由于采用了热冗余技术，能对大型水厂的连续生产带来充分的保证，而M340价格较低，又在不降低整体控制系统质量的情况下节省了投资。M340主要用来执行逻辑控制，而送水泵房、加氯间以及每格滤池和所执行的逻辑控制比较少，因此采用M340完全适用。本系统采用单独的接地防雷措施，接地电阻小于1欧姆，并且该接地与其他电气设备的接地的间隔距离符合规范要求。6.4中央监控系统 该控制室为整个系统的中央控制室，负责全厂各工况的集中控制、监视和管理，通过以太网和现场控制操作站进行信息交换。通过施耐德电气的Vejio Citect的冗余服务器，能更稳定的为操作人员提供各净水车间、清水池、送水泵站及相关配套设备的工艺流程及进厂、出厂水的各项工艺、电气等参数并负责打印各种报表、输出数据等。同时由于透明就绪技术的采用，上位机同时可以提供远程监控各PLC现场分站，实时接收PLC采集的各种数据，建立全厂检测参数数据库，处理并显示各种数据等功能。6.5现场监控分站 现场监控分站由净水车间监控站和送水泵房监控站组成。现场监控分站采用了施耐德电气的XBTG系列触摸屏，既充分体现人交互界面的人性化，同时也保证了严酷情况下设备的可靠性。6.6现场设备控制单元1 设计中采用施耐德电气新型的Modicon M340作为现场设备控制单元。M340由电源模块、通信模块、数字量输入／输出模块、模拟量输入／输出模块等构成，通过总线方式控制阀门的启闭，采集阀门及水泵、仪表的运行状态和参数。净水车间的每格滤池都有一个独立的M340，每个M340配备触摸屏作为显示和操作的界面，对该滤池的工况进行监控。同时设置一个公共的监控，对每格滤池的反冲洗泵及阀门等进行管理和控制。主要监控设备：滤池进水阀、出水阀、排水阀、反冲进水阀、反冲洗泵、16个滤池。主要参数显示：每格滤池水位、水头损失。控制内容：每格滤池运行控制；反冲洗控制。2 送水泵房PLC控制4套水泵机组和出水阀门的运行，对4台送水泵的电机的运行进行监控，对水泵电机定子温度、用电量进行监测。监测送水泵房变电系统及出厂水水质、liuliang、压力、清水池和吸水井液位等。3加氯间M340负责加氯设备的自动控制以及漏氯中和装置和风机的运转等，并做相应的调节，根据出厂水的余氯含量和liuliang自动控制加氯量，实现加氯和漏氯报警过程的监测及自动控制，操作员亦能人工操作手动控制。主要监控设备：加氯机，漏氯中和装置，轴流风机。控制内容：控制加氯量，并根据漏氯报警器的状态起动氯中和装置，定时运行轴流风机等。6.7通讯网络 对于一个自动化工程，特别对于中大规模控制系统来讲，选择网络是非常重要的。首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式；再次综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。净水车间、送水泵房、中央控制室之间采用100M工业以太网连接，传输介质为光纤。PLC与滤池、加氯间，以及PLC与被控设备之间采用工业网连接，传输介质为屏蔽铜芯电缆。6.8软件设置 采用Unitypro和Vijeo Citect对整个水厂自动化控制系统的管理和维护进行组态，上位机的软件实现以下功能：动态流程画面显示：动态显示全厂工艺流程图和各工艺单元流程图。动态数据显示：动态显示各种模拟信号、开关信号、各类累计量信号的数值和范围清单。趋势曲线：显示各主要工艺参数变化曲线，各种模拟量的历史曲线、即时曲线图。报表打印：即时报表、日报表、月报表、年报表。控制调节功能：在动态流程图和细部详图上能进行各种被控工艺参数设定值的调整。报警功能：故障发生时中控室及相应PLC发出声响报警，控制软件自动弹出相应故障点详图，显示故障现象，并提示参考解决方案。数据库管理功能：能建立生产数据库、操作信息库、故障信息库。数据处理功能：能利用实时数据和历史数据、计算主要生产指标。并进行配水电耗和单位配水电耗的成本分析和计算。在线修改：能在线修改程序。7 性能分析7.1系统的可靠性、稳定性和寿命周期 本系统组件的设计符合真正的工业等级，满足国内、国际的安全标准。并且易配置、易接线、易维护、隔离性好，结构坚固，抗腐蚀，能适应较宽的温度变化范围。系统具备良好的电磁兼容性，能够承受工业环境的严格要求，平均寿命大于15年。7.2系统的先进性与经济性 本控制系统有一套完整的自我诊断功能，可以在系统运行中自动诊断出任何一个部件出现的故障，并且在监控软件中及时、准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点以及相关信息。在系统发生故障后，PLC的状态能够返回到系统根据工艺要求预先设置的状态上。系统运行后可以方便、快捷、准确地控制生产各环节的运行，大大节约了人力资源，tigao了生产效率。7.3扩展性和兼容性 本系统采用目前比较先进的主流产品，具有很强的兼容性。为了保证在今后的扩建和改造时满足控制要求，在设计时充分考虑了系统的扩展能力，在满足现有功能要求的基础上，保留有PLC的系统冗余。8 结论 随着该自动化系统的建成，水厂生产自动化将形成以生产过程的信息采集、信息集成和信息传递为主，并与企业的生产工艺调度、生产水质监控、自动投加药等技术密切结合的生产自控信息网络。促使水厂在生产、营销和办公等方面广泛利用计算机和网络技术，全方位优化企业，形成规范的、现代的信息化管理系统。从而降低生产成本和费用，tigao企业的经济效益和行业竞争力。PLC主要功能（1）逻辑控制功能。（2）信号采集功能。（3）输出控制功能。（4）数据处理功能。（5）定时计数功能。（6）远程I/O功能。（7）人机界面功能（HMI）。（8）故障自诊断功能。（9）通信联网功能。（10）实时通信和冗余互备功能。PLC主要有以下特点：1．可靠性高PLC用软件代替继电器控制系统中大量的中间继电器和时间继电器，接线可以减少到继电器控制系统的十分之一以下，大大减少了触点接触不良的可能性。2．抗干扰能力强I/O设计具有完善的通道保护和多种形式的滤波电路，以抑止高频干扰，削弱各模块之间的干扰影响。在系统的输入/输出回路中，采用光电隔离等措施可有效防止回路间的信号干扰。3．编程简单、系统设计修改调试方便PLC采用软件方法取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线大大简化。4．模块化结构、通用性强，维护简单、维修方便PLC产品系列化、标准化、模块化，用户可根据实际需求灵活选择，无需用户自己再进行设计和制作硬件装置。 软件的安装：bbbbbbs 32位系统均能够安装使用pl7 pro V4.4，如遇到安装问题可将防火墙杀毒等等软件关闭后再安装 Unity pro 这个应该是法国施耐德公司针对Atrium、Premium以及系列PLC的一个编程软件，我们用的是pl7 pro V4.4 安装后就可以打开pl7 pro V4.4,单击bbbbbbs开始菜单，在程序中选择Modiconue中的PL7 PRO V4.4，弹出以下界面 打开以前备份的组态（改造1#机_20110613,之所以这样取名字是为了容易区分）组态中分别有几个可编辑的窗口：打开逻辑时先弹出的窗口Application Browser：应用浏览器Configuration：硬、软件配置窗口Program\Mast Task\Sections下 为梯形图逻辑编辑页； 为通讯和触摸屏地址编辑Variables（变量）：Memory bbbbbbs中间存储器BOOL/EBOOL : 布尔变量必须为 FALSE (0) 或 TRUE (1). EBOOL 能制数WORD : 代表 “位串16”, 意味着数据长度为 16 位INT : 代表整型数. 数值范围从 -32768 至 +32767UINT : 代表无符号整型数. 数值范围从 0 至 65535REAL : 代表浮点值. 数值范围从 -3.40e+38 至 3.40e+38柳铺用到的只有布尔量BOOL和WORD类型（在实际显示是需在通讯数据做处理，例如温度实际PLC的单位是1/10℃。Configuration中：块卡件为电源模块PSP 2600；第二块为处理器TSX 572623，设置存储卡类型，MAST和FAST的扫描类型及时间（循环扫描或周期扫描；FAST可以设置周期时间；第三块是以太网接口模块ETY PORT；第四块是通讯卡件SCY 21601（触摸屏）。余下均为逻辑卡件：DEY 64D2K为64位开关量，，DEY 16FK为16位开关量，可选择扫描周期，用作SOE记录；AEY 1600为16位模拟量输入卡件；DSY 16R5为开关量输出卡件；DEY 32D2K为32位开关量输入卡件；AEY 414为模拟量输入卡件（热电阻、热电偶、毫安量，直liuliang），柳铺用作pt100热电阻卡件；ASY 410为四通道模拟量输出卡件（aM量及±10V），柳铺用作4~20mA输出（调速柜接收的为4~20mA，在调速柜中通过一个转换器转为直流电压信号）。关于卡件说明有PDF文件可以自己新建一个框架就能看到不同的背板，电源，卡件。双击卡件能看到卡件设置卡件安装 卡件对应的端子有两种，一种通过电缆连接卡件，一种是附在卡件上连接PLC通过网口或串口：柳铺使用的是专用串口电缆需安装驱动。 ST结构化文本编程（类似于语言编程） LD(梯形图） 用到的就这两种ST 用于通讯LD用于控制 如图5所示，首先需要在device选项下，加载firmware固件，在device assignment中选择不同的驱动方式连接至nt30-cos-rs。建立连接后方可下载需要的firmware，而后对参数进行配置，modbus目录下是串口信息的基本配置，重要的选项是modbus主从选项，bus_cos目录下是canopen波特率的设定，必须与上述施耐德 canopen主站波特率的设置一致，同样选择250kbs。如果选择modbus作为主站，则command目录下参数就非常重要，在这里可设定所连接的modbus从站的io数据信息，所连接的从站地址信息等，多可支持256words io数据的设置，具体见参考文献[5]。本案中nt30-cos-rs在串口端作为modbus从站，故无需修改太多参数，直接右键连接设备下载即可。 图5 nt30-cos-rs参数配置界面4.3 软件测试 以下通过简单的测试，检测cano -pen主站是否与nt30-cos-rs从站建立连接。在施耐德canopen模块参考文献[1]中可知，twido系列plc中有特定的系统位%sw20%sw27可检测canopen扩展模块所连接canopen从站的通讯连接状态。通过此状态位的值即可查看是否与nt30-cos-rs cano -pen从站通讯成功。本例中所连接的从站nt30-cos-rs的地址为3，故通过读取%sw21的数据即可。 在twidosoft中通过梯形图编程语言编写plc程序如图6所示，读取%sw20和%sw21系统位检测从站通讯状态。通过梯形图编程语言编写好程序后，连接plc，下载程序，进入运行状态，通过 运行动画按钮，可获取%sw20和%sw21系统位的值分别为0和2，对比施耐德软件操作手册[1]中的系统位解析，可知从站1、2无连接模块，从站3连接从站状态无错误，运行状态良好。也说明了施耐德canopen主站模块与赫优讯nettap系列nt30-cos-rs canopen从站模块通讯成功。5 结束语 本文使用赫优讯nettap网关系列中的nt30-cos-rs canopen从站与串口协议转换模块，和施耐德twido系列plc加canopen主站模块，利用twidosoft软件对网络通讯进行参数配置，利用赫优讯sycon.net软件对nt30-cos-rs网关进行参数配置，并借助于梯形图编程语言编写twido plc的测试程序，测试通讯状态，测试结果说明通讯状态良好。实现了赫优讯nt30-cos-rs canopen从站模块与施耐德canopen主站模块的通讯。希望对工程联网项目有所帮助，同时赫优讯nettap网关系列也是非常丰富，希望能给工程应用人员带来方便，解决工程中远程监控和联网的难题