德州西门子PLC总代理商

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　一、 概述
　　近年来广播电视发射技术有了飞跃的发展，发射机朝着高效率、全固态化、智能化方向发展，新型发射机的控制系统多以单片机为核心构成，具有高度的智能化和可靠性。随着自动化技术的高速发展，PLC的可靠性也是很高的，使得对发射机的操作做到无人值守已可以实现。
　　本文以我曾做的某电视台发射机房实时监控系统为例，介绍西门子PLC在广电系统中的应用。系统采用1台西门子S7-300作为主站，5台S7-200作为从站，主站通过稳定的工业现场总线（PROFIBUS-DP）将从站采集的所有PLC的数据传送给上位机画面，从而给工作人员的管理带来了方便。
　　二、 系统硬件
　　该控制系统共需开关量输入93点，开关量输出35点，模拟量输入62点。为尽可能减少电磁干扰，根据发射机分布情况，系统共分一个主站和五个从站。选用西门子S7-300系列CPU315-2DP作为主工作站，S7-200系列CPU224加开关量输入输出模块EM223和模拟量输入模块EM231以及Profibus-DP模块EM277组成从工作站，并为每一个从站配置了一个TD200文本操作显示面板用于本地实时显示发射机工作参数。在发射台监控室设置了两台装有西门子WinCC组态软件的研华工控机。整个系统通过工业现场总线（PROFIBUS-DP）联接而成。系统网络结构见“系统原理图”。

　　6台PLC工作站完成底层的控制动作，包括：开关信号的采集，模拟信号的采集，以及由PLC给发射机发出控制信号。选用一台S7-300是为了实现上位机冗余、底层PLC CPU时钟校正、自动开关发射机数据存储和所有采集的数据的快速集中处理。
　　2台上位机通过工业以太网（TIP/IP），完成互相冗余；同时，通过总线将6台PLC的数据全部采集上来，在画面上显示。冗余的上位机增强了整个系统的可靠性。
　　由于发射台有着强磁场干扰和发射机的模拟量信号不在PLC标准范围之内，在工作站PLC与发射机之间使用了信号调理电路联接；信号调理电路的作用是将发射机的模拟量信号转化为标准的4-20mA模拟信号作为PLC的输入，并且从电磁兼容的角度考虑，也保证了采集信号的准确。
　　三、 系统软件
　　整个软件系统分为PLC工作站应用软件和上位机人机界面组态软件两大部分。本系统中采用西门子公司的STEP7和MicroWin_3.2编程软件进行了PLC工作站的应用软件编程，同时还采用了西门子公司的WinCC组态软件进行了上位机人机界面的组态编程。
　　四、 系统功能
　　本系统主要实现了下述功能：
　　1. 自动监测发射机系统运行状态，实时监测、记录各参数量值（包括模拟量和开关量值）；对异常情况和参数越限进行记录报警；自动记录各机器开关机的时间及累计运行时间。
　　2. 按各频率每周播出时间表，定时（或随时）开机、关机、倒机；
　　3. 报警功能：有故障，即时显示报警。本地采用语音声、光报警方式，并可根据故障程度自动开启备用发射机；
　　4. 根据不同用户的权限实时控制发射机各种操作。
　　5. 自动生成报表功能：可根据用户的要求，生成各类报表（如日报表、季报表、故障记录、维修记录、检修记录、指标记录、交接班记录等）。报表可根据需要进行定时或随机打印；
　　6. 键盘功能
　　　　1) 可通过小键盘对前端机进行人工干预或修改某些参数；
　　　　2) 可修改开关机时间、当前时间、倒机时间；
　　　　3) 可通过键盘操作实现开机、关机、倒机等操作；
　　　　4) 为了避免频繁倒机，可屏蔽某一部发射机的使用。
　　7. 遥控操作主要是对发射机的工作参数进行设置或直接控制发射机，主要的命令有：开机（包括高开、低开）、关机（包括高关、低关）、倒机、复位等。值班员通过这些功能，控制设备的工作状态。
　　为了保证系统的安全有效运行，系统提供口令管理机制来限定值班员的操作权限和操作范围。值班员的权限由系统管理员设定。
　　系统运行过程中的操作情况都被自动记录，包括值班员的编号、时间、命令等。系统可以对记录进行查询、检索，以便了解值班员对系统的操作
　　8. 数据查询
　　　　1) 历史曲线：查询设备的模拟量，每五分钟取一点数据，画出昨天和的两条曲线。
　　　　2) 事件查询列出设备发生故障或越限这两种事件，并显示故障代码及含义，发生故障设备的数据、状态。
　　9. 数据存储：
　　　　1) 一类是五分钟数据，它只包含模拟量，因为数据量较大，只需保存三个月，五分钟数据以曲线的方式显示；
　　　　2) 一类是例行数据（整点数据），包括模拟量、开关量，整点数据是各类报表的依据。
　　　　3) 另一类是故障数据，包含故障前后十秒内的所有数据。
　　　　4) 所有历史数据亦可存入光盘长期保存。
　　10. 数据库的通用性和安全性
　　1) 历史数据存放在主服务器数据库中，在从服务器中建立该数据库的镜像备份，两者通过定时校验，发现问题及时自动恢复。
　　2) 对数据库的查阅、修改、删除设置不同级别的权限，以防数据库中的信息被破坏。
　　11. MIS系统（管理信息系统）是监控系统中的一部分，是一个小型的数据库，主要是对机房内的器材、图纸资料、技术档案进行统一的、规范的、科学的管理。MIS系统具备一般数据库所具有的各种功能，包括对器材、图纸资料、指标记录、维修记录、交接班记录进行显示、查询、检索、统计、打印报表等功能。
　　12. 远程访问采用网络操作系统、内置Web Server软件，利用Web 信息发布技术，通过局办公网，为上级领导和相关职能部门提供有关的信息。
　　为了保证系统的安全，减少系统入侵或人为破坏的可能性，应设置实时数据网关，使监控网能共享办公网资源，办公网不能直接访问监控网，只能按权限取得约定的实时信息。
　　五、 结束语
　　西门子公司的S7-200系列和S7-300系列PLC具有强大的指令，丰富的CPU类型和扩展模块，尤其是CPU模块内部集成了实时时钟，使其适合于广播发射机的自动控制应用。西门子公司提供的编程软件包和WinCC组态软件，功能强大，使系统开发变的更容易

一 前言
　　针对原来顶管挖掘机的机头随着挖掘长度的增加，控制电缆（31芯）的增长，在插拔过程中电缆的故障率较高，维修较麻烦，而且电缆也笨重，为改善这种状况，需对原有的控制系统进行改造，将机头与主控站的电气控制连线改为可编程控制器（PLC）通讯方式，可编程控制器（PLC）的高可靠控制性能将极大地提高原操作系统的性能，而通讯电缆仅只有2芯，重量轻，使用方便，维护简单。
二 ，设备工作原理及改造方案。
　　1 ，此顶管机为意大利进口， 包括两个部分， 机头部分跟主控站部分 ，该机可进行地面遥控操作，主要参数实现动态数字化显示，还配备有灯光模拟盘和故障声光显示，可以一览机内和地面各系统的工作情况 。结构紧凑、机械化程度高、管内无需人操作的全遥控式控制、顶进安全、顶进过程无需降水、方向易控且稳定，出的泥浆需要另外采用泥水处理设备处理。适用于混凝土管及钢管的管道顶进。

　　2， 控制要求
　　在主控室控制机头的 电机， 水泵， 油泵， 纠偏， 主机启动，停止，正反转。工作阀开关，旁通阀开关，总方向阀开关。 为开关量控制， 同时 ，机头的 纠偏跟水平，偏转有6个模拟量要在控制室的仪表上面显示出来 。 可以通过观察模拟量的值， 来即使的操作机器 。 使之正常运行。
三 系统构成
　　该自动控制系统如图所示，采用西门子公司的 S7-200 PLC系统；该系统是具有高速、高效、高可靠、一体型CPU的PLC系统，通过200高性能的通信功能，用NETR,NETW指令，主控制室的PLC作为主PLC，机头的224CPU作为从站 ，通过在控制室操作，来控制机头的设备，来达到双机通信控制。

主要设备选型

四 结束语
　　该系统于2004年11月投入运行后，设备运行稳定可靠，克服了原来系统不稳定的弱点，而且检修方便 ，由于信号线的大幅减少 ，使用也比原来方便了很多，大大提高了生产效率，得到了良好的效果。产生了很高的经济效益。

　1. 引言
　　风机在国民经济生产中，数量很多，其耗电量巨大。目前我国在风机节能方面还有巨大的潜力。在纸厂锅炉中，锅炉蒸发量为15吨/时，风机主要有鼓风机，引风机装机容量为30KW和75KW两种，其风量的调节全靠挡板，大量的风能浪费在挡板上，对电能的浪费巨大，而且自动化水平很低，操作工人对这些设备的检修工作量也很大，若用一种调节风机转速的方法来调节风量起不是一举两得，既提高了自动化水平减少挡板设备的维修费用，又节约电能。
2. 风机变频调速的改造
2.1系统配置：
　　西门子S7-200 CPU222控制模块一个，CPU222运算功能强大，性能好，可靠性高。本机数字量输入14点，数字量输出10点。大可扩展I/O模块2个，大可扩展智能模块2个，内置8路PID回路，1个RS-485通信接口，为以后远程监控做好准备。A/D、D/A转换模块各一个。EM 231模拟量输入模块，具有4个模拟量输入通道，12位A/D转换器，转换时间小于250μs，数据字格式可单极性也可双极性，单极性0～32000，双极性-32000～+32000。EM 232模拟量输出模块，其模拟量输出点数为2点，数据字格式与EM 231模块类似。
　　另外压力变送器一只，负压表一只，变频器两台其中30KW一台用于鼓风机，75KW一台用于引风机。
2.2工作原理：
　　锅炉内蒸汽压力的大小，主要靠30KW鼓风机决定，锅炉内的负压维持，主要靠75KW引风机决定。当锅炉内蒸汽压力增大时，压力变送器把检测到的信号经过A/D转换模块中的一个模拟量输入通道输入到PLC，PLC经过PID回路调节、上下限比较等内部处理运算，运算后所得结果传送给D/A转换模块中的一个模拟量输出通道输入到30KW变频器，30KW变频器降低鼓风机的转速，因此减小了锅炉内蒸汽的压力，同时由于鼓风机转速的降低，锅炉内的负压也随之增大，负压表把检测到的信号经过A/D转换模块中的另一个模拟量输入通道输入到PLC，PLC经过PID回路调节、上下限比较等内部处理运算，运算后所得结果传送给D/A转换模块中的另一个模拟量输出通道输入到75KW变频器，75KW变频器降低引风机的转速，因此减小了锅炉内的负压压力。反之亦然。如下图所示。

　　这里需要注意的是：点，KM1与KM2不能同时吸合，KM3与KM4不能同时吸合，其解决方法在机械上可以采用钥匙转换开关，电气上可以采用接触器常闭触点互锁，PLC内部编程采用延时一秒输出等等，如下图所示。

PLC接线图

PLC内部编程梯形图（局部）
　　第二点，PID回路控制必须有一个无扰动切换信号，上图PLC接线图中I0.0，I0.1作为PID回路控制无扰动切换输入信号。关于PID回路控制将在下一篇文章《PID回路控制的原理与调试》中详细介绍。