西门子贵州PLC模块总代理商

1  引言

传统的分析方法如化学分析法、气相色谱法较多采用人工采样法。人工采样法的特点是采用人工取样的方式，抽取某一时点的样气进行分析。其缺点显而易见：

（1）必须对气体进行人工取样，在实验室进行分析，其中操作者的操作技能对分析的精度有很大影响；

（2）只能单一成份地逐个进行检测分析，不具备多重输入和信号处理功能；

（3）分析费时费力，响应速度慢，效率低，难以实时地反映工况信息。

在现代气体分析仪器的设计中，主要包括两种设计方案。一种是以分离器件和小规模集成电路为基础的模拟信号处理方案，这类仪器主要应用于功能简单的小型仪器，它们一般只能进行简单的测试，由于仪器内部没有专门的功能软件，所以无法完成更进一步的数据处理和计算功能，这类产品一般都做成便携式仪器，间断的对气体进行取样检查。第二种方案是以单片机技术为基础的数字电路处理方案，这类仪器在进行信号处理和数据通讯方面具有较高的灵活性，在气体分析仪器行业中处于主流地位，已基本能够完成必要的数据处理和运算功能。对于一些具有高集成的单片机系统，它具有更全面的功能。但是对多种组份、多路通道、恶劣环境的气体测量要求，对采样气体需要进行必要的预处理的应用要求，以单片机技术为基础的气体分析仪在设计时存在着较大的难度。针对第二种方案的不足，我们把气体分析预处理系统单独分离出来，用成熟灵活的PLC系统来设计。

气体预处理系统是可靠性和稳定性要求高的气体分析子系统，其性能直接决定了采样气体的质量。基于PLC的气体预处理系统可以实现气体的自动连续采样。采用不同测量方法的气体分析系统都由采样预处理系统和分析仪表两部分组成。采样探头将被测气体从烟道或管道中引出，并送入预处理系统进行气体预处理，然后连续送入仪器的气体室中，分析仪器通过不同的方法完成气体浓度的测量。采样预处理系统完成气体的采样工作，其基本原理分为正压和负压两种，由PLC完成各管路电磁阀和电动阀的时序动作。

图1  气体采样管路设计

2  气体分析预处理控制系统硬件设计

气体分析辅助系统由以PLC为核心的控制机柜、执行机构、声光报警和一次、二次外围元件组成，控制柜里配置有PLC、报警继电器、泵、阀等。每一路输出通道都有与之相对应的流程指示灯，可以检查某一通道的当前工作情况，而且系统具有自动巡检和手动功能。系统工艺设计如图1所示。

本系统的CPU模块选用和利时LM系列PLC的LM3107E模块，模块本体上集成12点数字量输入和8点继电器输出，还有2路模拟量输入和1路模拟量输出。系统采用LM3223扩展8通道继电器输出。系统中显示部件采用和利时HT7700T触摸屏，通过串口以ModbusRTU的协议与PLC的RS232串口通讯，通过触摸屏可以对气体预处理系统的各个通道进行手动和自动操作、参数设置、报警显示、气体含量显示及曲线绘制等。触摸屏的以太网口可以与上位计算机进行通信，采用ModbusTCP协议进行远程管控。气体分析辅助系统硬件结构示意图如图2所示。

图2  气体分析辅助系统硬件结构示意图

3  气体分析预处理控制系统软件设计

和利时HT7700T触摸屏采用低功耗的ARM结构CPU芯片，具有真彩显示、通讯接口多、存储量大、软件简单易用等特点，可以生动地实现PLC的图形化操作。系统的窗口包括封面、菜单窗口、操控界面、参数设置、曲线显示、关于我们、系统帮助、后台参数修正等8个。菜单窗口完成触摸屏各画面的切换功能。操控界面主要完成系统的手自动操作、报警和模拟量的显示。参数设置窗口完成排空、进样、反吹、延时等工艺参数的设置如图5所示。曲线显示窗口可以查看气体含量的实时曲线。部分HMI界面如图3、图4和图6所示。

图3  菜单窗口

图4  操控界面

图5  参数设置

图6  单路采样原理示意图

4  应用特点

基于和利时LM系列PLC的气体分析预处理系统具有如下特点：

（1）稳定性和可靠性

准确性、可靠性是系统的关键， LM配置高性能的工业级处理器，具有超快的处理速度以及大容量的内存，可使汽机保护逻辑程序准确、快速地执行。气体分析的应用场合现场工况一般比较恶劣，适现场情况可以采用对应的LM三防模块儿，经过三防（防湿热、防盐雾、防霉菌）处理，在湿热、盐喷、潮湿、高温以及各种化学品侵蚀的恶劣环境下，保护模块儿免受损害从而在硬件上也大大保证了系统的高可靠性。确保整套装置在任何情况下，都能正确可靠地实现气体分析预处理系统的功能。

（2）强大的功能及可扩展性

由于和利时LM系列PLC具有体积小、集成化程度高、运算速度快、逻辑控制容量大等特点，所以整套程序除了状态报警、模拟量处理功能外，还有复杂的管路自动切换、参数设置、防止错误手动等功能。在硬件方面，还可以扩展至7个模块，方便系统扩容。在软件方面，通过成熟的编程手段，可以大程度地根据照客户的要求来修改控制策略和显示界面。

（3）高性价比

和利时LM系列PLC和HT7000系列触摸屏具有超高的性价比。此外，在预处理系统中设计的多路巡检功能，使现场管路得到了充分的使用，节省了管道泵阀投资。

3. E-MAIL
CP 343-1/443-1 Advanced可作为E-mail的客户端，支持SMTP协议。 SMTP是Simple Mail Transfer Protocol的英文缩写。中文译为“简单邮件传输协议”。它是一组用于由源地址到目的地址传送邮件的规则,由它来控制信件的中转方式。SMTP协议属于TCP／IP协议族,它帮助每台计算机在发送或中转信件时找到下一个目的地。通过SMTP协议所的服务器,我们就可以把寄到收信人的服务器上了,整个过程只要几分钟。SMTP服务器则是遵循SMTP协议的发送邮件服务器，用来发送或中转电子邮件。 
1) CP 343-1/443-1 Advanced作为FTP E-mail的客户端，可以发送邮件但不允许接收邮件。
2) CP 343-1/443-1 Advanced 发送邮件，首先要在 Netpro 中插入E-mail的连接，连接对象为“Unspecified”，如图36。每个CP多支持插入1个E-mail 连接。
3) 如图37，定义SMTP 服务器的IP地址，可以通过IP地址或者符号地址定义；端口号使用25；模块默认的发送邮件地址，需要按照SMTP服务器的地址格式要求定义。
4) 在局域网要实现发送邮件的功能，我们需要额外的 SMTP 服务器，本文中使用装有IMAIL软件的PC，IP地址：192.168.0.20。如图38，通过服务器软件，增加用户、为用户分配用户名密码，以及邮件地址，本例中用户邮件地址：343-1@siemens。

图36

图37

图38