吕梁西门子PLC模块代理商
一、系统概述
某银行大厦位于浦东陆家嘴金融贸易区,其低压配电系统监控与通信子系统（简称LV-SC）是根据此大厦低压配电系统智能化管理的需要而设计的，其
主要功能有:
●重要低压开关设备的工作状态的监视；
●智能化开关设备的在线运行参数、运行状态的诊断与维护；
●电度量的能源管理；
●构造与BAS通信接口；
该系统将集成西门子公司新一代智能开关设备与自动化产品。利用Profibus总线系统完成系统内的实时数据高速可靠的通讯；强大的WINCC软件完成上位机的HMI功能；性能优异的3WN6智能ACB带Profibus_DP接口将本设备的大量数据通过总线传至CPU412－2,这样可节省大量的输入卡件和传统意义上的信号连接电缆，通过Profibus总线技术可以使项目成本大为降低。从技术角度来说只要是带有Profibus_DP接口并且符合Profibus总线通讯协议的外围设备都可联入SIEMENS的上位机系统。S7－400系列PLC使得系统运行更加可靠，扩展更加灵活。这些也是本项目的与众不同之处和优势所在。
二、各子系统描述
（一）实时数据库
该库利用西门子PLC通过Profibus网络采集的数据建立而成，数据库包括如下内容：
●设备运行参量：三相电流、三相电压、功率因数、频率、有功功率、无功功率和视在功率；
●设备运行状态：接通、断开、脱扣；
●设备能量值： 电度量；
[NextPage]
●网络通讯状态：联线、断线状态；
（二）PROFIBUS通讯子系统
该子系统是指低压系统内部的数据传输接口，它利用西门子PLC通过PROFIBUS网络从连结在网络上的3WN6及电能表采集所需数据，并可传送至模拟计算机，供诊断维护使用。LV－SC系统需要通讯的DP站点共有79个，其中71个站是通过带DP接口的3WN6＋ZF01通讯的；8个站通过带DP接口的智能电表通讯（该8个站FROFIMESS只提供电度量测量参数）。在总共79个站中，有8个智能电表和15个空气开关3WN6＋ZF05共23个站需要电度量KWh参数。
（三）网络层次与BAS接口
在LV－SC系统中的BAS接口，是低压系统与BAS信息交流的通道。该接口的具体协议为LV－SC的CP524通过RS232与BAS的INTEGRATOR通讯，参见下图：
（四）模拟计算机
该计算机使用西门子公司的WINCC软件，可在上面显示设备运行参数（三相电流、三相电压、功率因数、频率、有功功率、无功功率和视在功率）；设备运行状态（接通、断开和脱扣）以及设备能量值（电度量）。
（五）设备在线诊断与调试子系统
该系统利用模拟计算机和通讯网络，完成设备的在线诊断和日常系统维护工作。
（六）系统软硬件功能
OS操作员站的网卡为CP5613，用FROFIBUS方式采集CPU412－2中的显示数据，CP443EXT－5作为PROFIBUS的MASTER为CPU412－2采集DP从站中的设备运行参数，而CP5431则把CPU412－2中的设备运行参数传送至S5-CPU942，CP524通过RS232与BAS的INTEGRATOR完成数据通讯。
某污水厂是上海市人民政府为了改善和治理黄浦江上游水质，满足某地区15万居民生活，提高工业污水处理能力而进行的一个改扩建项目，它属于上海市环境治理重点工程的一部分。该工程除对原某污水处理厂进行改扩建外还包括12平方公里管网及3个泵站的建设，管网总长度达26公里。工程竣工后将达到日处理6.8万立方米污水的能力。西门子工业自动化有限公司（SIAS）通过其强大的技术竞争力和能力，总承了其中的自动化控制系统。
自动化系统方案
根据工艺上工作区的划分，系统控制划分了五个站，其中四个站相对于进水泵站、鼓风机房站、污泥区站、离心机房站，在加上一个中央监控站。
在控制方案中采用了SIEMENS SIMATIC S7-300 PLC + PROFIBUS + PC的结构， 共有5个PLC 控制器 、6个上位PC监控站，具体分配是：
进水泵站 （INLET STATION）： S7-300 PLC× 1 + PC× 1
鼓风机站（BLOWERS STATION）： S7-300 PLC× 1 + PC× 1
污泥站（SLUDGE STATION）： S7-300 PLC× 1 + PC× 1
离心机站（CENTRIFUGE）： S7-300 PLC× 1 + PC× 1
中控站（CENTRIAL CONTROL）： PC× 2
模拟屏（MIMIC PENAL）： S7-300 PLC× 1
在本系统中每个就地操作站都配有一台上位监控机，这台上位机不仅能操作本地站，在一定的授权下还能对其他站进行监视和控制。中控室配有二台上位监控机，他们能控制所有四个就地控制站，向其发送命令。这六个上位监控机之间的关系是互为功能备用的，这就是说这六个监控站中只要有一个发生故障，的五个监控站通过一定的授权就能代替该站的工作。系统中所有设备的电源均由UPS提供，每个仪表的电源都由开关型端子控制，能独立开关。保证了系统安全性，和调试的方便性。
系统采用的是SIEMENS的PROFIBUS网络。PROFIBUS是当今欧洲开放型现场总线的标准，他共有三种方式：PFIBUS-FMS, ROFIBUS -DP, PROFIBUS-PA。
该套装置在反应后时产生大量的尾气，尾气的主要成份是一氧化碳和其它少量的可燃性气体。在尾气的处理上原先厂方采用放空火炬燃烧的方法，这样一方面厂家要以很高的成本购入一氧化碳而另一方面又要在尾气处理时浪费大量的一氧化碳（据估算每小时燃烧掉的一氧化碳达2000立方米），也对环境有一定的污染。针对这一情况，上海某化工有限公司决定投资建设一套尾气吸收装置，以提高原料的使用效率，起到节能、环保的效果。
在比较了诸多备选方案后终选择以变压吸附法为原理的尾气吸收方案。变压吸附法就是利用吸附剂在各种不同的压力下对各种不同的气体能选择性吸收的特性，在不同的工艺罐中创造不同的压力环境，使吸附剂逐步吸收除一氧化碳以外的气体，终能够输出纯度在99％以上的一氧化碳作为醋酸主装置的原料气。
控制系统组成
在本套装置的控制系统中，中央控制室内配置了1台AS416作为主控制器，1台用于组态和编程的工程师站，1台用于监视和控制整个流程的操作员站。控制器与工程师站、操作员站之间以PROFIBUS FMS连接。在现场设备部分运用了先进的现场总线技术，变送器、阀门定位器与控制器之间的通信全部以总线方式进行而不再以传统的 4～20mA方式传送数据。由于现场有防爆要求，上述设备通过PROFIBUS PA连接。 总共配有20台Profibus-PA 总线型压力变送器，15台Profibus-PA总线型差压变送器，5台Profibus-PA总线型温度变送器和25台SIPART PS2总线型阀门定位器。在系统中还选用了P＋f 本安型的总线式I/O模块，用于控制现场防爆区内的68个程控阀。连接现场 设备的 Profibus PA总线经过IM157 DP/PA接口模块处理后可与Profibus DP 网络相连，终再由Profibus DP连接AS 416。 IM157 DP/PA接口模块与AS416之间的 Profibus DP 网络以光缆方式连接：在AS 416 一侧和IM 157 一侧各使用了一个 OLM （光缆链路模块），两个OLM 之间使用两对互为冗余的光缆，传输距离 约350米。在 Profibus DP 网络上安装了两个ET200M 远程I/O站，用于处理非防 爆区内的信号。项目的系统配置图如图1所示：
功能实现
PCS7系统是面向工业过程的分布式的全集成控制系统。它综合了DCS，PLC及现场总线的技术。开放式系统网络、开放式操作系统、以及开放式接口使公司范围也即从生产级到管理级的整个信息系统集成优化。它采用模块化结构，可按系统进行配置。
工程师站（ES）
项目中配备一台工程师站，工程师站提供将整套装置的设备结构传送至PCS 7，并将它们绘制入对象如流程图、报告、操作画面等的方法。在工程师站上安装 PCS 7 Toolset V4.02 软件，该软件除包含STEP 7编程软件外还集成了多个特殊的用于组态和编程的软件包。根据变压吸附法收集尾气的特点，整个生产流程基本可分为顺序控制和非顺序控制两部分。在流程中某一工段内各个设备的运行会遵循某种相对固定的规律，整个过程周而复始，这样的步骤就认为是顺序控制。而其它无特定规律的部分就认为是非顺序控制。针对这两种不同类型的控制方式，所用的编程方式也有所不同：
[NextPage]
1）连续功能流程图 （CFC）
CFC 编程适用于非顺序控制。用CFC编程必需以STEP 7中创建的块为基础。通过拖曳的方式可以将所有的块放在流程图中，以连线的方式实现数据的传递。CFC包含一个组件库，在这一库中可以找到许多常用的功能块，如输入输出驱动模块、PID调节模块、阀门控制模块等。复杂功能块和库都可以增加，也能用S7语言编制自定义块，并将它们组合在单个库中
2）顺序功能流程图 （SFC）
[NextPage]
SFC 主要用于对顺序控制部分编程。SFC 的组态就是将顺序控制流程分 解成若干个步位，在每个步位中设置该步位应进行的操作，并在必要时设置跳转条件和位置。在本套变压吸附法尾气收集装置中，压力变换及吸附杂质气体主要通过控制6来实现，此段流程可以分解为6个周期共66个步位，每一步位所进行的操作及步位的持续时间相对固定，用SFC编程只需把注意力集中在设备的状态方面。
操作员站 （OS）
除工程师站以外还配备了一台操作员站，操作员通讯与显示系统以 SIMATIC WinCC （bbbbbbs Control Center）为基础。利用 WinCC 软件可以将整个流程及各 部分细节以图形的方式表述，在组态时根据实际情况将各种设备状态和仪表读数按照工艺区域划分为若干幅流程图，流程图之间可通过目录树的方式自由切换。如果要操作流程图上的某一设备，只需用鼠标点击设备图标或设备位号就可在弹出的面板上进行操作。在操作员站上不仅能对整个流程进行图形化监控，还具有报警记录和历史数据记录功能。流程中每一个设备的状态、每一个仪表的读数都被记录在项目数据库中，并长期保存。必要时操作人员可以表格的方式或趋势曲线的方式来查看或分析记录下的数据。操作人员还可以根据设备运行的实际情况预先设定一些参考值（例如液位报警点），这样系统在读取数据时就会将当前值与设定指作比较，一旦出现异常状态在操作界面上会马上出现醒目的报警信息并发出报警声，以提醒操作人员处理可能的故障
在处理完故障后通过报警历史记录功能还能对故障逐条作出分析。
AS
选用一台AS 416作为主控制器。在AS站上还配置了一块CP443－5 通讯处理模块，通过此模块以Profibus FMS方式连接AS，ES和OS。因要通过Profibus DP 连接各现场设备，在AS站上配置一块IM－467 接口模块作为DP主站。
现场总线
[NextPage]
本套系统现场总线分为两层分别是Profibus DP 和 Profibus PA。 Profibus DP 是在欧洲乃至全球应用为广泛的现场总线系统。 Profibus DP 是一个主站/从站（Master/Slave）总线系统，主站功能由控制系统中的主控制器来完成。主站在完成自动化功能（调节、控制）的通过循环的和非循环的报文对现场仪表进行全面的访问。
Profibus PA 是 Profibus DP 在保持其通讯协议的条件下，增加了对现场仪表而言优越的传输技术（例如，现场仪表的馈电通过数据导线在易爆环境中使用）。也就是说，以 Profibus PA 定义了Profibus DP 的一种演变，它使 Profibus 也可以用于本安领域，保证 Profibus DP 总线系统的通用性，这是因为Profibus PA使用的是Profibus DP协议。选择符合 IEC1158－2 的国际化传输技术使得Profibus PA现场安装技术有可靠的保证。Profibus PA总线系统的使用使得现场总线技术的许多优点也可以应用到流程工业中：
●测量变速器、阀门定位器通过一个串行总线系统（双线电缆）联网
●通过数据导线向现场仪表供电
●在 Ex 区域中应用 （防爆种类"本安" Ex ）
Profibus DP 与 Profibus PA 之间的转换是通过网络部件 "DP/PA Coupler" 和 "DP/PA bbbb"来实现的。DP/PA Coupler 的作用是将数据格式从异步（11位/字符）转为（8位/字符），为此将传输速率从45.45 Kbit/s 转换为 31.25 Kbit/s。 DP/PA Coupler 在设计、组态是可认为是透明的。 DP/PA Coupler 又可作为现场仪表的电源，通过势垒（用于防爆）限制馈电 电压。对于防爆型的 DP/PA Coupler 大输出电流为 100mA。
DP/PA bbbb 多可连接5个 DP/PA Coupler ，它们通过一块主板作为一个工作站接于Profibus DP。主板既是上位 Profibus DP （大速率12 Mbit/s）的一个从站，又是下位 Profibus PA 各个分路的一个主站。这些 PA 分路组成一条逻辑总线。由于报文长度所限，接于一个 DP/PA bbbb 上的所有现场仪表的总数不超过31个。DP/PA bbbb 应用于对总线循环时间的要求很高和设备数量大的场合。
现场设备和组态工具
现场设备包括压力变送器、差压变送器、温度变送器和P＋f I/O 模块。这些现场设备被分配在13条PA分支上。
使用SIMATIC PDM 就可方便地将现场技术的各个部件接入自动化系统 中。SIMATIC PDM 用于Profibus PA 和 HART 模拟模板的现场仪表通用的 参数化设计工具。它可以集成在STEP 7 中使用也可以单独使用。
以集成使用方式为例，双击硬件组态程序中的现场仪表符号便可启动该软件。在仪表选择窗口中可以找到所有在SIMATIC PDM 中可供使 用的现场仪表。双击某一设备的图标界面上就会显示一份仪表选择菜单。选择好仪表类型后便可进入设备参数表。参数表的内容是由随现场仪表提供的DDL描述文件决定的。在参数表中可以更改所有以白色为背景的参数区，按实际要求设定完各项参数后再下载到现场仪表存储区中，仪表的设置就完成了。
在某化工有限公司醋酸分厂变压吸附法尾气收集装置控制系统中，由于充分利用了总线技术的优点，使得控制系统的复杂度大大降低，在项目建设时电缆、端子、槽盒、盘柜、桥架的用量大幅度减少，设计图纸与回路校对的工作量也相应减轻。也为系统留下充分的扩容余地，今后如需新增现场设备就不需要再新增电缆。整套装置于2000年7月顺利完成调试和试运行，预计不仅每年可为某化工有限公司醋酸分厂创造1000万以上的经济效益，也将对环境保护作出贡献。
工程介绍
在某邮电枢纽中心低压配电监控项目中SIAS承担低压配电监控系统部分的工作。工作范围包括1＃，2＃。3＃，4＃变电所总计137面SIVACON MCC柜及相关进线变压器的信号采集监控。4个变电所分布在地下3楼、主楼20楼、主楼40楼、副楼10楼。
根据合同规定，SIAS工作范围包括提供完整的监控系统硬件，自控系统设计，现场安装指导、软件编制、系统开通及系统调试。
工程执行分安装指导阶段，调试阶段，验收阶段。
项目
在整个工程执行过程中，SIAS工程师的工作态度和工作能力得到江苏西门控和业主的肯定。
工业自动化程度在日趋提高，对控制要求也越高，而对控制外围设备较多，控制精度要求较高的轧机来说，合理配置工控产品达到控制要求和目的就显的比较重要了。
1.轧机的控制硬件，选用西门子产品：用西门子6RA70直流调速装置作传动，西门子S7—300PLC作系统控制，S7—400PLC作液压AGC厚度控制，研华工控机IC610作监控及编程调试之用。
系统的拓扑图示意如下：
2.具体控制如下：
（1） S7—400PLC作AGC控制，配以模拟量输入/输出板，高速计数板进行数据采集及AGC输出伺服阀闭环控制，由于S7—400PLC处理速度快、循环时间短，达到快速响应、提高板带材厚度精度的目的。
（2） S7—300PLC作系统的控制，配以ET200从站安放在各操作箱和各阀站，实现了分散式省线配置，提高可靠性、稳定性和维护性，并且通过DP接口板与直流驱动器6RA70进行高速数据传输，用于协调控制各直流电机的运转和接收各电机工作状态及数据，配T400工艺板,进行卷取的张力补偿、直径计算、圈数计算等，达到加减速、匀速状态下的张力恒定和实现自动停车的目的，并且大大节省了配线，提高了系统的可靠性，稳定性和控制精度。
（3） S7—300和S7—400PLC采用MPI协议，可方便地配置两PLC间收、发数据，减少了用其它通讯方式带来的编程问题，减少了S7—400的程序容量，提高了其处理速度。
[NextPage]
（4） 用IC610配以MPI/DP接口板配以WINCC软件进行监控，可实现设备状况的图形化（棒图）显示；各外部部件工作位置显示，和各外部设备启停状态显示；故障存档及报警显示；指标趋势图显示等。另一方面，配以STEP7软件可对两台PLC进行编程、调试，达到一机多用的目的。
3.这种配置可通过编程的方法，达到以下优点：
（1）操作员界面透明、友好：设备各状态及报警不仅在操作台上用指示灯显示出来，在WINCC画面中以中文文字显示并存档报警数据，终以旋转报警灯进行综合显示。
（2）实现了分散式省配线，提高了整个轧机电控系统的可靠性、稳定性，大大降低了维修率。
（3）设备各动作间能很好地联锁，并且各动作的操作条件、顺序都能用WINCC画面显示出来。
（4）由于采用全数字化的控制系统、驱动系统和网络系统，使系统响应速度、控制精度大大提高。
4.这里先就液压AGC（自动厚度控制），与大家分享一下自己的心得，要保证AGC控制精度，就必须选择高精度的厚度测量设备、外部检测硬件设备和完善的控制软件。
（1）带材厚度测量选用德国VOLLMER公司的接触式测厚仪；
（2）外部硬件有：位置传感器—SONY DG155B系列（精度达0.5um），压力传感器————AK-4，电液伺服阀——-609所FF106A系列（大电流达100mA以上），测速编码器————OMRON E6B2-CWZ1X等 （3）在精轧机中，AGC控制模式有：前馈FFC，反馈MOC，质量流MFC等，具体如下：先通过轧制力控制方式（RFC）进行液压校零，找到辊系倾斜零点和辊缝零点，切换到基本位置控制方式（POC），进行辊缝预定位控制，后通过测厚仪的厚差信号，去选择投入相应的AGC模式进行辊缝微调，达到控制带材厚度精度的目的。实践证明，1mm以下的带材，厚度精度可控制在±5um～±3um以内。当然这也要建立在主机速度和卷取张力的控制精度之上。
5. 这种配置由于控制点数多，在大型的轧机或其它较复杂的设备中可灵活运用，配以较完善合理的编程和选用合适的硬件，可代替进口设备中昂贵的电控系统，达到节约制造成本的目的。