PLC鍋爐減溫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄摘要：2關(guān)鍵詞：21.1 電廠減溫水系統(tǒng)介紹41.1.1 火力電廠系統(tǒng)簡介41.1.2 電廠汽水控制級(jí)簡介51.1.3 西門子plc系統(tǒng)西門子S7300HPLC61.1.4 電廠輔控網(wǎng)組成61.2 火電廠水汽系統(tǒng)71.3 減溫水系統(tǒng)原理72.1 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)92.1.1 上位機(jī)硬件92.1.2 軟件設(shè)計(jì)92.2 下位機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)112.2.1 下位機(jī)控制系統(tǒng)硬件配置122.2.2 硬件系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)202.3 系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)計(jì)262.4 電源設(shè)計(jì)273.1 現(xiàn)場總線應(yīng)用及其安全可靠性的提高273.1.1 現(xiàn)場總線的發(fā)展與應(yīng)用273.1.2 Profibus現(xiàn)場總線通信協(xié)議。283.1

2、.3 系統(tǒng)實(shí)時(shí)性研究303.1.3.1 冗余設(shè)計(jì)303.1.3.2 自診斷功能313.1.3.3 縮短主站循環(huán)掃描時(shí)間323.1.3.4 通信優(yōu)先級(jí)設(shè)置333.2 工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性問題及解決方案。333.2.1 工業(yè)以太網(wǎng)通信原理333.2.2 工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性問題的研究34總結(jié)和展望36致謝：3737PLC鍋爐減溫水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：要問現(xiàn)在是什么時(shí)代，現(xiàn)在既不是蒸汽時(shí)代也不是原子能時(shí)代，而是電氣時(shí)代，也就是說絕大多數(shù)的能量是以電能的形式傳輸?shù)接脩舻氖种小ｋ娔苁乔鍧嵞茉?，具有傳輸方便，可控和易于控制的特點(diǎn)。所以發(fā)電廠自然是當(dāng)今社會(huì)不可缺少的一部分，承擔(dān)著供應(yīng)社會(huì)能量的主要責(zé)任?，F(xiàn)在主要的發(fā)電廠

3、分為：核能發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠、火力發(fā)電廠等。但是有一個(gè)問題不得不提出，水力、風(fēng)力、太陽能發(fā)電廠的負(fù)荷受到天氣的制約，近期以來因?yàn)楦u核電站的事故，國內(nèi)的核能發(fā)電場紛紛下馬。在現(xiàn)在這個(gè)歷史時(shí)期乃至以后一個(gè)相當(dāng)長的歷史時(shí)期內(nèi)，火力發(fā)電廠在承擔(dān)符合的工作中起著相當(dāng)大的作用。在火力發(fā)電廠中，水汽品質(zhì)是一項(xiàng)重要指標(biāo)。好的水汽品質(zhì)可以提高熱力設(shè)備的性能，延長設(shè)備的使用壽命，節(jié)約能源，減少事故發(fā)生率。反之水汽品質(zhì)的失調(diào)將會(huì)給電廠的熱工設(shè)備造成不同程度的損傷，給機(jī)組的安全和電廠穩(wěn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來隱患。所以過、再熱器減溫水系統(tǒng)是電廠熱工過程的重要環(huán)節(jié)。本文根據(jù)水汽采樣的工藝特點(diǎn)，從硬件和控

4、制算法兩方面著手設(shè)計(jì)火力發(fā)電廠過、再熱器減溫水系統(tǒng)控制系統(tǒng)，采用上位機(jī)和下位機(jī)相結(jié)合的系統(tǒng)。上位機(jī)用工業(yè)計(jì)算機(jī)和組態(tài)軟件構(gòu)成友好的人機(jī)界面，方便了系統(tǒng)的操作；下位機(jī)采用西門子S7300HPLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和過、再熱器減溫水系統(tǒng)控制。用工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成管理層，負(fù)責(zé)上位機(jī)和下位機(jī)之間、本系統(tǒng)和電廠其它系統(tǒng)之間的通信。現(xiàn)場總線構(gòu)成現(xiàn)場設(shè)備的控制層，負(fù)責(zé)現(xiàn)場設(shè)備和PLC間的數(shù)據(jù)傳輸。關(guān)鍵詞：PLC鍋爐減溫水系統(tǒng)火力發(fā)電廠西門子上位機(jī)Summary:Wanttoasknowiswhatages,nowsincenotisasteamagesalsonotisanatomicages,butelectric

5、ityages,alsobesaythattheenergyofgreatmajoritydeliversthecustomer'shandbytheformofelectricpower.Theelectricpoweristosweepenergy,havetodeliverconvenience,cancontrolandbeeasytothecharacteristicsofcontrol.Sothepowerplantnatureisonepartofsocialindispensabilitynowadays,undertaketosupplythemainresponsi

6、bilityofsocialenergy.Themainpowerplantisdividedintonow:Nuclearenergypowerplant,hydraulicpowerplant,windpowerfactory,solarenergypowerplant,andthermalpowerplant.etc.Buthaveaproblemhavetoputforward,theburdenofthewaterpower,windforceandsolarenergypowerplantissubjectedtocheckandsupervisionoftheweather,in

7、thenearfuturegiveorgetanelectricshockastationbecauseofpitintheblessingislandoftrouble,thelocalnuclearenergygenerateselectricityafieldtodismountinsuccession.BEgoingtoduringthishistoryperiodofnowalaterverylonginsidethehistoryperiod,thermalpowerplantatundertaketomatchofthereisverybigfunctioninthework.I

8、nthethermalpowerplant,watervaporqualityisanimportantindexsign.Thegoodwatervaporqualitycanraisethefunctionofthermodynamicenergyequipmentsandprolongtheservicelifeofequipments,economyenergy,reduceatroubleincidencerate.Contrarilythemaladjustmentofwatervaporqualitywillgivethehotworkequipmentsofpowerstati

9、onresultintheharmofdifferentdegree,givemachinesetofsafetyandpowerstationthesteadyeconomymovementbringconcealedsufferfrom.Solead,againhotmachine'sreducingWaterstemp'ssystemisapowerstationhottheimportantlinkoftheworkprocess.Thistextbeginstodesignthermalpowerplanttoleadfromthehardwareandthecont

10、rolcalculatewaybothsideaccordingtothecraftcharacteristicsofwatervaporsample,againthehotmachinereduceWaterstempsystemcontrolsystem,adopttheplaceofhonormachineandnextmachinetocombinetogetherofsystem.TheplaceofhonormachineisconstitutedwithindustrialcalculatorandsetTaisoftwarefriendlyofman-machineinterf

11、ace,conveniencetheoperationofsystem;ThenextmachineadoptsSiemensS7300HPLCtocarryonadatatocollectandleads,againthehotmachinereduceWaterstempsystemcontrol.Constituteamanagementlayerwiththeindustrialethernet,beresponsibleforthecorrespondenceofofthe,thissystemandpowerstationothersystemsofplaceofhonormach

12、ineandnextmachine.Onthescenethetotallineconstitutesthespotthecontrollayeroftheequipments,beresponsibleforthespotequipmentsandthedataofPLCdeliver.Keyword:ThePLCboilerreduceswaterstempthesystemthermalpowerplantSiemensplaceofhonormachine1.1 電廠減溫水系統(tǒng)介紹1.1.1 火力電廠系統(tǒng)簡介火電廠工藝流程示意火電工藝介紹火電廠的三大系統(tǒng)之一燃燒系統(tǒng)包括輸煤、磨煤、鍋爐

13、與燃燒、風(fēng)煙系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)等環(huán)節(jié)自輸煤系統(tǒng)輸煤皮帶冷空氣送風(fēng)機(jī)煤磨煤機(jī)空氣預(yù)熱器經(jīng)煙囪排向大氣熱空氣除塵器引風(fēng)機(jī)火電廠的三大系統(tǒng)之二汽水系統(tǒng)由鍋爐，汽輪機(jī)，凝汽器，除氧器，加熱器等構(gòu)成主要包括：給水系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)水系統(tǒng)高壓加熱器給水泵低壓加熱器凝結(jié)水泵火電廠的三大系統(tǒng)之電氣系統(tǒng)登后裝置配電裝置廠用電系統(tǒng)1.1.2 電廠控制級(jí)功能簡介：廠級(jí)管理工作站的功能：管理全廠的運(yùn)行自動(dòng)化。即全廠經(jīng)濟(jì)管理（EDC）;自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）;自動(dòng)電壓控制（AVC）;事故分析及事故處理；歷史數(shù)據(jù)保存及檢索管理；系統(tǒng)授權(quán)管理；運(yùn)行報(bào)表打印等。操作員工作站操作員工作站是全廠集中監(jiān)視和控制的中心及人機(jī)接口，用來實(shí)現(xiàn)

14、火力電廠的實(shí)時(shí)圖形顯示、各種事件的發(fā)布、各種報(bào)表顯示、報(bào)警和復(fù)歸的顯示、系統(tǒng)自診斷信息的顯示、設(shè)備的實(shí)時(shí)控制操作和調(diào)節(jié)、系統(tǒng)配置等各種操作處理。操作員工作站還作為廠級(jí)管理工作站部分功能的備用。工程師工作站工程師站除具有程序開發(fā)、調(diào)試以及培訓(xùn)仿真等功能外，并兼有操作員工作站的全部功能，還作為操作員工作站的冷備用。通訊處理站的通信處理機(jī)站是電廠監(jiān)控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的輸入/輸出接口，可與廣域網(wǎng)連接，僅允許電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)向生產(chǎn)管理系統(tǒng)單向傳輸數(shù)據(jù)和信息，通信介質(zhì)為屏蔽電纜。電話語音報(bào)警處理站電話語音報(bào)警處理站主要負(fù)責(zé)語音、電話報(bào)警。打印處理站處理電廠控制級(jí)的文件打印任務(wù)。1.1.3 西門子PLC系統(tǒng)

15、西門子S7300HPLC德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO,S7-200,S7-300,S7-300,工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200）,小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高Tt能要求的PLC（如S7-300）等。1.1.4電廠輔控網(wǎng)組成電廠水汽采樣和鍋爐減溫水包含在電廠輔控網(wǎng)系統(tǒng)之中。所以下面介紹一下電廠的輔控

16、網(wǎng)系統(tǒng)。控制系統(tǒng)和工程輔助車間集中監(jiān)控網(wǎng)系統(tǒng)簡稱輔控網(wǎng)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及PLC控制技術(shù)的日益成熟，所有輔控系統(tǒng)均可進(jìn)入全廠輔助網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在集控室內(nèi)完全監(jiān)控操作，大大提高了自動(dòng)化水平，更好的提高了全廠的效率。全廠輔助網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)將電廠的全部輔機(jī)控制系統(tǒng)，包括輸煤程控系統(tǒng)、化學(xué)水程控系統(tǒng)、除灰除渣程控系統(tǒng)、凈水站程控系統(tǒng)、循環(huán)水減溫水控制系統(tǒng)、制氫站程控系統(tǒng)、空壓機(jī)程控系統(tǒng)、燃油泵房程控系統(tǒng)、污水程控系統(tǒng)等等集成為一體化的控制網(wǎng)絡(luò)，在一個(gè)控制室進(jìn)行集中監(jiān)視與控制，形成與DCS并列的第二個(gè)綜合控制系統(tǒng)。輔助網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是一套由PLC組成的分散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，采用國際先進(jìn)、安全可靠

17、、廣泛采用的西門子PCS7網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用優(yōu)質(zhì)、靈活的控制軟件，系統(tǒng)基于WINDOWS操作平臺(tái)，強(qiáng)化了實(shí)時(shí)性和可擴(kuò)展性。網(wǎng)絡(luò)方案如下：1、采用多模光纜冗余通訊解決電廠各輔控系統(tǒng)距離遠(yuǎn)的問題；2、采用冗余千兆核心交換機(jī)中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，組建冗余網(wǎng)絡(luò)；3、采用專用服務(wù)器，冗余數(shù)據(jù)服務(wù)器以及專業(yè)歷史服務(wù)器，保證輔網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速度，保證歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全。圖1-2為全廠輔控網(wǎng)系統(tǒng)圖。全化水程控系維灰湮程控不究端森程控層統(tǒng)其旭程拄系統(tǒng)工程師玷操作員站Ml作員站投柞H站操作出拈播作員站端戰(zhàn)系斑及遭梨猊圖1-2全廠輔控網(wǎng)系統(tǒng)圖*111右6n之弟dQsnmiz£el.do,5nm二1.2 火電廠水汽系統(tǒng)汽水系統(tǒng)的

18、示意圖如下高壓加熱器給水泵低壓加熱器凝結(jié)水泵用文字?jǐn)⑹鋈缦氯剂辖?jīng)制粉系統(tǒng)送入爐膛中燃燒，使燃料的化學(xué)能變?yōu)闊崮堋８邷責(zé)煔庥蔂t膛經(jīng)水平煙道進(jìn)入尾部煙道，最后從鍋爐中排出。鍋爐排煙再經(jīng)過煙氣凈化系統(tǒng)處理，由引風(fēng)機(jī)送入煙囪排入大氣。煙氣在鍋爐內(nèi)流動(dòng)的過程中，熱量傳遞方式為：在爐膛中以輻射方式將熱量傳給水冷壁；_在爐膛煙氣出口處，以半輻射、半對(duì)流方式將熱量傳給屏式過熱器；,在水平煙道和尾部煙道以對(duì)流方式傳給過熱器、再熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。鍋爐給水便經(jīng)過省煤器、水冷壁、過熱器變成過熱蒸汽；并把汽輪機(jī)高壓汽缸做功后抽回的蒸汽變成再熱蒸汽。減溫水系統(tǒng)都在上圖這個(gè)鍋爐中。1.3 減溫水系統(tǒng)原理我在集控室中

19、所觀察到的火電廠DCS系統(tǒng)中的汽水系統(tǒng)中的減溫水系統(tǒng)屏幕截圖如下。注意圖中紅色的水管表示是汽水系統(tǒng)里面的水，綠色的水管里面是經(jīng)過凈化用來噴水降溫的減溫水。此圖拍攝時(shí)間為下午八點(diǎn)鐘的時(shí)候，正值用電高峰期，電廠接到調(diào)令開1#單元機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行。圖上所有數(shù)據(jù)經(jīng)過多方論證如下，汽包壓強(qiáng)18.63Mpa,高壓缸排氣來水329.7C,壁式再熱器進(jìn)水口一根管道325.9C另一根管道324.2C這里要提到一個(gè)問題：就是高壓缸排氣來水連接壁式再熱器，經(jīng)過噴水降溫從329.7降到325.9,所以設(shè)定值327C,中壓汽缸進(jìn)氣口溫度537.4C,從汽包進(jìn)入分隔屏溫度380c后屏溫度480C,進(jìn)高壓缸917Co圖中（除

20、去爐膛吹灰本文不予討論）共有6個(gè)閥門分別是高壓缸排氣降溫閥門（上）在高壓缸排氣溫度大于327打開高壓缸排氣降溫閥門（下）在高壓缸排氣溫度大于327打開分隔屏前閥門1個(gè)進(jìn)分隔屏溫度大于380打開分隔屏后閥門（左）（右）分隔屏出水大于480打開事故放水閥門手動(dòng)打開圖中要顯示數(shù)據(jù)溫度20個(gè)顯示壓強(qiáng)10個(gè)維持穩(wěn)定的氣溫是保證機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所必需的。氣溫過高會(huì)使機(jī)組金屬許用盈利下降將影響機(jī)組的安全運(yùn)行；氣溫降低將會(huì)影響機(jī)組的熱循環(huán)效率。據(jù)計(jì)算，過熱器在超溫10到20C下長期運(yùn)行，其壽命會(huì)縮短一半以上；而氣溫每降低10c會(huì)使循環(huán)熱效率降低0.5%。運(yùn)行中一般規(guī)定氣溫偏離額定值的波動(dòng)不能超過-10C到+

21、5C這里采取事故噴水的方法降溫，因?yàn)樵阱仩t管道里不存在可控升溫，只能通過控制燃煤的火力大小，這篇文章中不討論，每個(gè)環(huán)節(jié)的流程圖如下明試溫度卻壓強(qiáng)司設(shè)定值相比較溫度壓強(qiáng)過高電動(dòng)闕門打開井噴水溫度壓強(qiáng)在可技范圍內(nèi)4迸人下一環(huán)節(jié)2.1 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)運(yùn)行操作和監(jiān)視全部在上位機(jī)實(shí)現(xiàn)。在上位機(jī)LCD上不僅能顯示閥門等系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、過程參數(shù)、報(bào)警等，還可以進(jìn)行各運(yùn)行方式的選擇和切換，進(jìn)行自動(dòng)程控操作，同時(shí)還具有模擬量參數(shù)顯示、棒狀圖顯示、聲光報(bào)警、打印制表等功能。2.1.1 上位機(jī)硬件工控機(jī)：與其他類型的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主計(jì)算機(jī)相比較，它構(gòu)成簡單、開放性好、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。由于

22、工控機(jī)自身的這些特點(diǎn)，在過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集中得到了廣泛應(yīng)用。本套系統(tǒng)就地上位機(jī)硬件構(gòu)成如下：上位機(jī)選用工控機(jī)（日本CONTEECPU盤存卡卡驅(qū)C硬內(nèi)顯網(wǎng)光P4/2.4G160G512M獨(dú)立10/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡DVDROM顯示器選用LCD（韓國三星）21英寸；打印機(jī)選用HPA3黑白激光打印機(jī)。2.1.2 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)包括：界面編輯，工業(yè)組態(tài)，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)三部分?？刂葡到y(tǒng)采用正版組態(tài)王軟件包進(jìn)行監(jiān)控組態(tài)，以滿足全廠輔控網(wǎng)的要求。組態(tài)王軟件，可用于可視化和工業(yè)過程控制，它提供了無比的易用性和易于配置的圖形。同以往的版本相比，6.5版本功能顯著的增強(qiáng)，可以大大地提高運(yùn)行和工作的效率。通過使用其強(qiáng)

23、大的向?qū)Ш托碌闹悄芊?hào)使用戶可以快速創(chuàng)建并部署客戶化的應(yīng)用程序，連接并傳遞實(shí)時(shí)信息。組態(tài)王應(yīng)用靈活，可以確保應(yīng)用程序滿足客戶目前的需求，并可根據(jù)將來的需求進(jìn)行擴(kuò)展，同時(shí)還能保留原來的工程投資和成果19。軟件對(duì)系統(tǒng)的硬件要求為：最低：P3-300MHZ/256MBRAM/2G可用硬盤空間；推薦：1.2GP3或更高主頻，512內(nèi)存。對(duì)操作系統(tǒng)的要求是：Win2000SP3/WinXPSP1上位機(jī)界面由多個(gè)畫面組成，分別實(shí)現(xiàn)不同功能。主要分以下幾部分。系統(tǒng)設(shè)置，減溫水系統(tǒng)流程圖，報(bào)表，曲線和報(bào)警等。下面介紹幾個(gè)主要畫面的功能。1、系統(tǒng)設(shè)置在系統(tǒng)配置選項(xiàng)下有注銷、系統(tǒng)登陸、密碼修改等功能。點(diǎn)擊“系統(tǒng)設(shè)

24、置”選項(xiàng)，出現(xiàn)下拉菜單如圖21所示：即可點(diǎn)出各畫面。加藥裝置注銷系統(tǒng)設(shè)置原始參數(shù)設(shè)置退出系統(tǒng)©)圖21系統(tǒng)設(shè)置菜單工控機(jī)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)進(jìn)入組態(tài)運(yùn)行畫面，如果沒有登陸操作人員不可以更改參數(shù)和隨意退出，系統(tǒng)設(shè)有不同的使用權(quán)限，只有上級(jí)權(quán)限允許后，下級(jí)操作員才可以登陸。在系統(tǒng)配置中還有“原始參數(shù)設(shè)置”和“報(bào)警設(shè)置”選項(xiàng)，由于下位機(jī)傳送上來的數(shù)據(jù)是連續(xù)的機(jī)器數(shù)，不能直觀的反映測量的參數(shù)是工作狀態(tài)，所以要設(shè)定變量的原始值，將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)(一般為0-5V或4-20mA»。工程值為監(jiān)測儀表的儀表量程，工作人員可以直觀查看各測試點(diǎn)儀表顯示情況。參數(shù)設(shè)置完成后要設(shè)置各變量的報(bào)警限。報(bào)警限要

25、根據(jù)工藝要求進(jìn)行設(shè)置，其數(shù)量級(jí)為工程值。原始參數(shù)設(shè)置和報(bào)警設(shè)置通常是在程序開發(fā)建立歷史數(shù)據(jù)庫時(shí)配置的，運(yùn)行時(shí)就不能隨時(shí)改變參數(shù)的設(shè)置，要想改變參數(shù)，需要停止程序的運(yùn)行重新進(jìn)入開發(fā)狀態(tài)。設(shè)計(jì)在線參數(shù)設(shè)置可以使參數(shù)修改方便簡潔，可以在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)即可設(shè)置參數(shù)，有修改權(quán)限要求，必須是專業(yè)管理者。報(bào)警查詢畫面可以顯示報(bào)警的時(shí)間、變量和報(bào)警的性質(zhì)。既可以實(shí)時(shí)顯示報(bào)警情況也可以查詢歷史記錄。報(bào)警查詢有助于查找故障發(fā)生點(diǎn)和分析故障發(fā)生原因，總結(jié)故障易發(fā)生處，做好防范工作。本系統(tǒng)還有實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線畫面，實(shí)時(shí)曲線實(shí)時(shí)地顯示變量值的變化情況，歷史曲線可以查詢不同時(shí)間的參數(shù)軌跡?？梢噪S時(shí)查詢曲線，設(shè)置顯示的時(shí)問范

26、圍和數(shù)值的分辨率，分析各參數(shù)工作情況。并可以定時(shí)或手動(dòng)打印曲線。在線數(shù)據(jù)分實(shí)時(shí)顯示報(bào)表和歷史報(bào)表查詢，實(shí)時(shí)顯示報(bào)表可以實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場采集的工作參數(shù)，并顯示各參數(shù)是否工作在指標(biāo)范圍內(nèi)，歷史報(bào)表查詢可以查詢?nèi)我鈺r(shí)刻的歷史數(shù)據(jù)，還具有定時(shí)和手動(dòng)打印報(bào)表的功能。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：(1)為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼＿M(jìn)行，維護(hù)人員應(yīng)盡量保證工控機(jī)的開機(jī)率，如發(fā)生故障，應(yīng)盡量避免人為的關(guān)機(jī)和復(fù)位。(2)歷史數(shù)據(jù)丟失出現(xiàn)這種故障一般是由于操作員不小心更改了主機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘導(dǎo)致。(3)歷史數(shù)據(jù)不記錄磁盤空間滿，歷史數(shù)據(jù)停止記錄。當(dāng)用戶清理磁盤后，重新啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，此時(shí)歷史數(shù)據(jù)開始記錄。(4)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不刷

27、新由于采集器死機(jī)，關(guān)閉采集器電源，重新后動(dòng)即可設(shè)計(jì)出來的操作界面圖如下：止肝舊LMFXJ梅丸IU工MBm格1立"甘出I升取用娠片出才14具也吹就厘零國梆篁*前怔2.2下位機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC怎么通過溫度來控制閥門的開關(guān)：這里以一個(gè)閥門為例，其他同理.現(xiàn)設(shè)定閥門開為電機(jī)正轉(zhuǎn)，關(guān)為電機(jī)反轉(zhuǎn)鍋爐溫度是一個(gè)大慣性系統(tǒng)，一般采用PID調(diào)節(jié)進(jìn)行控制。本章首先介紹溫度傳感器的使用和S7-300PLC中塊的基本概念，然后對(duì)PID控制器的基本概念進(jìn)行簡單介紹。溫度傳感器的選型：這里參考機(jī)械工業(yè)出版社的傳感器原理及應(yīng)用一書的103頁開始的第三章節(jié)溫度采集和壓力、流量等一樣，是一種工業(yè)控制中最普及的

28、應(yīng)用，它可以直接測量各種生產(chǎn)過程中液體、蒸汽、氣體介質(zhì)和固體表面的溫度。常用的有熱電阻、熱電偶兩種方式，此外還有非接觸型的紅外測溫等產(chǎn)品，一個(gè)典型的應(yīng)用例子是鋼鐵廠中的紅外測溫設(shè)備。這里我們主要介紹熱電阻和熱電偶。工業(yè)熱電偶作為測量溫度的傳感器，通常和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用，它可以直接測量各種生產(chǎn)過程中不同范圍的溫度。若配接輸出4-20mA、0-10V等標(biāo)準(zhǔn)電流、電壓信號(hào)的溫度變送器，使用更加方便、可靠。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室等短距離的應(yīng)用場合，可以直接把熱電偶信號(hào)引入PLC進(jìn)行測量。熱電偶的工作原理是，兩種不同成份的導(dǎo)體，兩端經(jīng)焊接，形成回路，直接測量端叫工作端（熱端），接線端子端叫冷端

29、，當(dāng)熱端和冷端存在溫差時(shí)，就會(huì)在回路里產(chǎn)生熱電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)；接上顯示儀表，儀表上就會(huì)指示所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢的對(duì)應(yīng)溫度值，電動(dòng)勢隨溫度升高而增長。熱電動(dòng)勢的大小只和熱電偶的材質(zhì)以及兩端的溫度有關(guān)，而和熱電偶的長短粗細(xì)無關(guān)。根據(jù)使用場合的不同，熱電偶有鎧裝式熱電偶、裝配式熱電偶、隔爆式熱電偶等種類。裝配式熱電偶由感溫元件（熱電偶芯）、不銹鋼保護(hù)管、接線盒以及各種用途的固定裝置組成。鎧裝式熱電偶比裝配式熱電偶具有外徑小、可任意彎曲、抗震性強(qiáng)等特點(diǎn)，適宜安裝在裝配式熱電偶無法安裝的場合，它的外保護(hù)管采用不同材料的不銹鋼管，可適合不同使用溫度的需要，內(nèi)部充滿高密度氧化絕緣體物質(zhì)，非常適合于環(huán)境

30、惡劣的場合。隔爆式熱電偶通常應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場伴有各種易燃、易爆等化學(xué)氣體的場合，如果使用普通熱電偶極易引起氣體爆炸，則在這種場合必須使用隔爆熱電偶。熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度測量元件。熱電阻是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。當(dāng)電阻值變化時(shí)，二次儀表便顯示出電阻值所對(duì)應(yīng)的溫度值。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中柏?zé)犭娮璧臏y量精度是最高的。柏?zé)犭娮韪鶕?jù)使用場合的不同與使用溫度的不同，有云母、陶瓷、簿膜等元件。作為測溫元件，它具有良好的傳感輸出特性，通常和顯示儀、記錄儀、調(diào)節(jié)儀以及其它智能模塊或儀表配套使用，為它們提供精確的輸入值。若做成一體化溫度變送器，

31、可輸出4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)或0-10V標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，使用起來更為方便。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鋁和銅。此外，現(xiàn)在已開始采用甸、鍥、鈕和銘等材料制造熱電阻。根據(jù)使用場合的不同，熱電阻也有鎧裝式熱電阻、裝配式熱電阻、隔爆式熱電阻等種類，與熱電偶類似。鋁電阻的工作原理是，在溫度作用下，珀熱電阻絲的電阻值隨溫度變化而變化，且電阻與溫度的關(guān)系即分度特性符合IEC標(biāo)準(zhǔn)。分度號(hào)Pt100的含義為在0c時(shí)的名義電阻值為100Q,目前使用的一般都是這種鋁熱電阻。此外還有Pt10、Pt200、Pt500和Pt1000等鋁熱電阻，Cu50、Cu100的銅熱電阻等。綜合考慮熱電阻生產(chǎn)廠家：天津

32、市億環(huán)自動(dòng)化儀表技術(shù)有限公司的鋁熱電阻WZP（P）PT100可測-200500攝氏度精確等級(jí)選擇B有0.3攝氏度就可以了同時(shí)有一個(gè)問題就是考慮到廠里面那個(gè)磨煤機(jī)實(shí)在是太響了噪音很大還有就是鍋里面的壓強(qiáng)非常大之所以密封性能好是因?yàn)橛忻芊庥偷拇嬖诎阉械幕顒?dòng)處都封死了這里必須考慮它有下列優(yōu)點(diǎn)：體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后??；機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊；能彎曲，便于安裝使用壽命長。要用碰底型因?yàn)槟蛪嚎蛇_(dá)3.4*10MPa而且反應(yīng)速度快鍋爐內(nèi)并無電磁干擾模擬量模塊的選型：模擬量模塊包括模擬量輸入模塊SM331、模擬量輸出模塊SM332和模擬量輸入/輸出混合模塊SM334。對(duì)模擬量輸入模塊SM

33、331,可選擇的輸入信號(hào)類型有電壓型、電流型、電阻型、熱電阻型、熱電偶型，而模擬量輸出模塊SM332提供有電壓和電流兩種類型的信號(hào)輸出。有的CPU模塊集成了這些信號(hào)輸入輸出功能，如S7-300的CPU313C模塊(訂貨號(hào)6ES7313-5BE01-0AB0),不僅提供24路的DI輸入和16路的DO輸出，而且配置了5路模擬量輸入和2路模擬量信號(hào)輸出。然后有一個(gè)表格名稱輸入數(shù)量精度測量信號(hào)類型測量范圍的選擇AI8*12位(-7KF02-)4通道組8輸入每個(gè)通道口調(diào)9位+符號(hào)12位+符號(hào)14位+符號(hào)電壓電流電阻溫度每個(gè)通道任意表格完了之后模擬量模塊的測量信號(hào)類型及測量范圍設(shè)定由于模擬量輸入或輸出模塊

34、提供有不止一種類型信號(hào)的輸入或輸出，每種信號(hào)的測量范圍又有多種選擇，因此必須對(duì)模塊信號(hào)類型和測量范圍進(jìn)行設(shè)定。一般采用STEP7軟件設(shè)定和量程卡設(shè)定兩種方法。(1)通過STEP7軟件設(shè)定以CPU313C模塊為例進(jìn)行設(shè)置。如上所述，CPU313C不僅是CPU模塊，而且提供了功能豐富的輸入輸出信號(hào)，其中模擬量輸入第0-3通道為電壓/電流信號(hào)輸入，第4通道為電阻/鉆電阻輸入，其設(shè)置在STEP7軟件中進(jìn)行，方法為：在圖4-1所示的HWConfig”對(duì)話框中，雙擊AI5/AO2”項(xiàng)，打開圖4-2的Properties”屬性對(duì)話框，該對(duì)話框有General"、Addresses"、In

35、puts”、Outputs”四個(gè)選項(xiàng)，選中Inputs”項(xiàng)，畫面如圖4-2所示。對(duì)于第0-3通道，可在Measurementtype”中選擇電壓或電流輸入，在Measuringrange”中根據(jù)需要選擇測量范圍，對(duì)于電壓輸入有0-10V、±10V兩種選擇，對(duì)于電流輸入有0-20mA、4-20mA、±20mA三種選擇。第4通道為電阻/鋁電阻測量通道，有R-2L、RTD-2L兩種選擇，圖中測量類型已選為RTD-2L,PT100,用于測量傳感器為PT100鋁熱電阻的溫度值。PropertiesAI5/AO2CKD/S2-3)GeneralAddressesInputsOutput

36、sOutputOutput：Outputtype:OutputrangeOK|Cwc.l|H«lp用同樣的方法可對(duì)CPU313C模擬量輸出通道進(jìn)行設(shè)置，可以設(shè)置為電壓輸出或電流輸出，對(duì)于電壓輸出有0-10V、±10V兩種選擇，對(duì)于電流輸出有0-20mA、4-20mA、±20mA三種選擇，圖4-3中第0通道設(shè)置為電壓型，范圍+/-10V,第1通道設(shè)置為電流型，范圍4-20mA。對(duì)于其它類型的模擬量輸入/輸出模塊，根據(jù)模塊的不同特性，其具體設(shè)置會(huì)各有特點(diǎn)，但其基本方法是一樣的。配有量程卡的模擬量模塊的測量信號(hào)類型和測量范圍的設(shè)定配有量程卡的模擬量模塊，其量程卡在供貨時(shí)

37、已插入模塊一側(cè)，如果需要更改量程，必須重新調(diào)整量程卡，以更改測量信號(hào)的類型和測量范圍。量程卡可以設(shè)定為A"、B"、C"、D”四個(gè)位置，各種測量信號(hào)類型和測量范圍的設(shè)定在模擬量模塊上有相應(yīng)的標(biāo)記指示，可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整。調(diào)整量程卡的步驟為：用鑼絲刀將量程卡從模擬量模塊中松開；將量程卡按測量要求和范圍正確定位，然后插入模擬量模塊中。模擬信用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示，寬度為16位，符號(hào)總在最高位。模擬量模塊的精度最高為15位，如果少于15位，則模擬值左移調(diào)整，然后才保存到模塊中。未用的低位填入0”，表中標(biāo)有X”的位為0”或1"。另外因?yàn)樗鶞y溫度都在正常范圍內(nèi)而且

38、精度要求不是很高（因?yàn)槿萜鞅旧淼脑O(shè)計(jì)可以承受超出精度的變動(dòng)）所以不考慮模擬值上溢下溢如何安裝sm331模塊我查閱相關(guān)文檔后如下步驟圖形控制器說明安裝SM331； 珞SM311懸掛到導(dǎo)軌的項(xiàng)酣 一直向左推動(dòng)模塊.直到達(dá)到CPU 放下模塊 擰君蜂釘.將模塊固定任導(dǎo)蛻卜面安裝前連接器： 接下前端子塊的上耗放按鈕 將前連接器插入模塊直到?？ㄈ说缴姎膺B接請查閱相關(guān)技術(shù)文檔這里不再贅述至此采集模塊已經(jīng)安裝好了這里其實(shí)還有一個(gè)輸入數(shù)值和實(shí)際模擬量的計(jì)算問題：以檢測壓力為例，一個(gè)壓力檢測系統(tǒng)，壓力傳感器的量程是015MPa,輸出信號(hào)位420mAo使用S7300的模擬量輸入模塊，輸入模塊的兩成設(shè)置為420mA

39、,轉(zhuǎn)換后的模擬值為027648。那么在027648內(nèi)的任意一個(gè)模擬值代表的壓力值為多少呢？在實(shí)際工程中，常常遇到這樣的比例計(jì)算，可以先使用數(shù)學(xué)表達(dá)式把比例關(guān)系羅列出來，然后使用PLC的程序?qū)崿F(xiàn)這些運(yùn)算即可。從數(shù)學(xué)角度找規(guī)律：壓力傳感器每1mA對(duì)應(yīng)的壓力值=（15-0）*1000/（20-4）kPa輸入模塊每1mA對(duì)應(yīng)的模擬值=（27648-0）/（20-4）由于線性比例關(guān)系，依據(jù)上面兩式可以得到：輸入模塊每一個(gè)模擬值的壓力=（15-0）*1000/（27648）kPa因此每一個(gè)模擬值X對(duì)應(yīng)的壓力值Y的關(guān)系：Y=1500/27648X高壓缸排氣降溫閥門（上）在高壓缸排氣溫度大于327打開高壓缸排

40、氣降溫閥門（下）在高壓缸排氣溫度大于327打開分隔屏前閥門1個(gè)進(jìn)分隔屏溫度大于380打開分隔屏后閥門（左）（右）分隔屏出水大于480打開減溫水系統(tǒng)的I/O資源配置表廳P名稱地址注釋1高壓缸排氣降溫閥門（上）Q0.1閥門打開，KM12高壓缸排氣降溫閥門（上）Q0.2閥門關(guān)上，KM23高壓缸排氣降溫閥門（下）Q0.3閥門打開，KM34高壓缸排氣降溫閥門（下）Q0.4閥門關(guān)上，KM45分隔屏前閥門Q0.5閥門ATF,KM56分隔屏前閥門Q0.6閥門關(guān)上，KM67分隔屏后閥門（左）Q0.7閥門ATF,KM78分隔屏后閥門（左）Q1.0閥門關(guān)上，KM89分隔屏后閥門（右）Q1.1閥門打開，KM910分隔

41、屏后閥門（右）Q1.2閥門關(guān)上，KM1011高壓缸排氣溫度I0.1輸入12進(jìn)分隔屏溫度I0.2輸入13分隔屏出水溫度I0.3輸入14壓強(qiáng)1I0.4輸入15壓強(qiáng)2I0.5輸入16壓強(qiáng)3I0.6輸入17壓強(qiáng)4I0.7輸入18壓強(qiáng)5I1.0輸入19壓強(qiáng)6I1.1輸入20汽包壓強(qiáng)I1.2輸入21溫度1I1.3輸入22溫度2I1.4輸入23溫度3I1.5輸入24溫度4I1.6輸入25爐膛吹灰壓強(qiáng)I1.7輸入所有溫度，壓強(qiáng)測量值I/O格式轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)格式，其中IW11為鋁電阻采集的模擬值，DB2.DBD10為SFB41背景數(shù)據(jù)塊DB2的數(shù)據(jù)單元，對(duì)應(yīng)PID的輸入PV_IN0frSCALE"FIT

42、EMOIV1L-INRETYAL一MUO2.764800e+OUTDB2.DBD10003一0.000000e+000-LO_LIMH100.0-BIPOLAR在組織塊OB35中SFB41系統(tǒng)功能塊的輸出LMN_PER（DB2.DBD76）為I/O格式的輸出，數(shù)值范圍為0-27648,可以直接賦值給模擬量輸出模塊（地址QW3）,對(duì)應(yīng)電壓輸出范圍為0-10V,OB1中的程序?yàn)椋篗OVEENEMODB2,DBW76-IWOUT-QW3以上是基本的LAD程序，可根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，在此基礎(chǔ)上對(duì)程序進(jìn)行擴(kuò)展。至此已經(jīng)把溫度傳感器在PLC和step7里面連上了組態(tài)王程序首先是定義完所有的數(shù)據(jù)之后，這個(gè)在

43、上一部里面已經(jīng)完成。這里討論的是用組態(tài)王定義變量后連接PLC控制閥門的開關(guān)。所以開關(guān)之間的邏輯關(guān)系，只體現(xiàn)在組態(tài)王的程序里面，通過上文中所說的PLC的模擬量輸入模塊將數(shù)據(jù)采集進(jìn)來，作為判斷的依據(jù)，然后通過組態(tài)王和PLC的通信控制閥門的開關(guān)/*進(jìn)分隔屏溫度控制*/if（進(jìn)分隔屏溫度380&吩隔屏前閥門=0）分隔屏前閥門=1；然后打開災(zāi)件【已編輯匡】X-叁X選I拋草|字事件描逑：I發(fā)生時(shí)存在時(shí)消失時(shí)I備注:每3000毫秒+畫面名稱4報(bào)警俎名標(biāo)+關(guān)字名稱將圖中的3000毫秒改為5000毫秒if（進(jìn)分隔屏溫度380&吩隔屏前閥門=1）分隔屏前閥門=0；同樣后面的幾組要求數(shù)據(jù)全部照上面汽

44、包減壓閥門的方法控制即可/*分隔屏出水溫度控制*/if（分隔屏出水溫度480&吩隔屏后閥門（左）=0）分隔屏后閥門（左）=1；if（分隔屏出水溫度<480&&分隔屏后閥門（左）=1）分隔屏后閥門（左）=0;/*分隔屏出水溫度控制*/if（分隔屏出水溫度>480&&分隔屏后閥門（右）=0）分隔屏后閥門（右）=1;if（分隔屏出水溫度<480&&分隔屏后閥門（右）=1）分隔屏后閥門（右）=0;/*高壓缸排氣溫度控制*/if（高壓缸排氣溫度>480&&高壓缸排氣降溫閥門（上）=0）高壓缸排氣降溫閥門（上）

45、=1;if（高壓缸排氣溫度<480&&高壓缸排氣降溫閥門（上）=1）高壓缸排氣降溫閥門（上）=0;if（高壓缸排氣溫度>480&&高壓缸排氣降溫閥門（下）=0）高壓缸排氣降溫閥門（下）=1;if（高壓缸排氣溫度<480&&高壓缸排氣降溫閥門（下）=1）高壓缸排氣降溫閥門（下）=0;從性價(jià)比和技術(shù)成熟的角度考慮，本文設(shè)計(jì)下位機(jī)控制系統(tǒng)可編程序控制器（PL。所有硬件選用SIEMEN公司標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。系統(tǒng)中所有模件均為接插式的，便于更換。機(jī)柜內(nèi)提供I/O總量的15做備用，同時(shí)在插槽上還留有擴(kuò)充20I/O的余地。這樣方便擴(kuò)展功能，對(duì)于損壞的

46、端子能及時(shí)更換?？刂葡到y(tǒng)采用PLC加就地上位機(jī)并接入電廠輔控網(wǎng)的分級(jí)控制結(jié)構(gòu)方式。兩臺(tái)機(jī)組取樣系統(tǒng)和兩臺(tái)機(jī)組減溫水系統(tǒng)采用一套冗余的PLC?？稍诰偷乜刂剖覂?nèi)通過上位機(jī)對(duì)減溫水取樣系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)也可在集中控制室內(nèi)通過電廠輔控網(wǎng)操作員站對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。該控制系統(tǒng)上位機(jī)和PLC之間通過以太網(wǎng)接口進(jìn)行通訊。PLC通過I/O模件對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。S7-300自動(dòng)化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。它所具有的模板的擴(kuò)展和配置功能使其能夠按照每個(gè)不同的需求靈活組合。一個(gè)系統(tǒng)包括：電源模板，中央處理單元（CPU），各種信號(hào)模板（SM）、通訊模板（CP）、功能模板（FM）、接口模板（IM）。SIMATICS7-300

47、最多有21個(gè)擴(kuò)展單元（EU）都可以連接到中央控制器（CC），擴(kuò)展方式主要有以下幾種：通過接口模板連接（IM）;集中式擴(kuò)展；用EU進(jìn)行分布式擴(kuò)展；用ET200進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)展。主要功能有：高速指令處理、用戶友好的參數(shù)設(shè)置、口令保護(hù)、系統(tǒng)功能、控制方式及硬件配置。同時(shí)為了增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，保護(hù)PLC系統(tǒng)硬件。所有模擬量和開關(guān)量的I/O模件裝有隔離裝置，通道之間提供1500V以上的有效隔離值。為了提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，應(yīng)該設(shè)置足夠容量的存儲(chǔ)器，本套裝置存儲(chǔ)器有40的備用量。另外所有通信線，信號(hào)線和電源和PLC模塊均接地線，這樣既提高了保護(hù)作用又增加了抗干擾能力。保證PLC系統(tǒng)能在高的電氣噪聲，無線電波

48、干擾和振動(dòng)環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行。并所有在可編程控制器系統(tǒng)中的硬件能夠在環(huán)境溫度-20+60C,相對(duì)濕度為595%（不結(jié)露）的范圍內(nèi)連續(xù)運(yùn)行。2.2.2硬件系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)一、冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)所有設(shè)備都采用冗余結(jié)構(gòu)是不必要也是不經(jīng)濟(jì)的，為了提高系統(tǒng)的可靠性，集散控制系統(tǒng)在重要設(shè)備及對(duì)全系統(tǒng)有影響的公共設(shè)備上常采用冗余結(jié)構(gòu)。冗余結(jié)構(gòu)常采用同步運(yùn)轉(zhuǎn)、待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、后退運(yùn)轉(zhuǎn)及多級(jí)操作等冗余方式。同步運(yùn)轉(zhuǎn)方式：它是讓兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的裝置以相同的方式同步運(yùn)轉(zhuǎn)，輸入相同的信號(hào)，進(jìn)行相同的處理，然后對(duì)輸出進(jìn)行比較，如果輸出保持一致則系統(tǒng)正常運(yùn)行。兩臺(tái)運(yùn)行系統(tǒng)稱為雙重系統(tǒng)，成本較高，適應(yīng)用于要求可靠性極高的場合。待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方式：

49、它是采用后備設(shè)備組成1：1或N：1備用系統(tǒng)。平時(shí)后備設(shè)備處于準(zhǔn)備狀態(tài)，一旦運(yùn)行中設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能立即啟動(dòng)后備使其運(yùn)轉(zhuǎn)。由于后備設(shè)備處于待機(jī)工作狀態(tài)故又稱熱后備系統(tǒng)。這種冗余方式中需要有一個(gè)監(jiān)視器和指揮裝置，處在故障發(fā)生狀態(tài)時(shí)，處理軟件和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移等操作，還需相應(yīng)程序自動(dòng)切入備用設(shè)備，使其運(yùn)轉(zhuǎn)。集散控制系統(tǒng)中通信常采用1：1備用待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方式。而多路控制器等過程控制裝置常采用N:1備用方式，N的數(shù)值與制造廠產(chǎn)品特性有關(guān)24。在集散控制系統(tǒng)中，同步運(yùn)轉(zhuǎn)方式和待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方式用的較多，而后退運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)方式和多級(jí)操作方式用的較少。本套系統(tǒng)采用待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方式即雙機(jī)熱備冗余。使用高可靠性的可編程控制器的目的是為了減

50、少生產(chǎn)損失，不管是故障帶來的損失還是維修工作引起的損失，停工的成本越高越需要容錯(cuò)系統(tǒng)。系統(tǒng)的高投入會(huì)很快被避免的生產(chǎn)損失所補(bǔ)償。西門子PCS7t余系統(tǒng)分軟冗余和硬冗余，軟冗余和硬冗余所要求的軟件和硬件類型都不同，性能也不相同。從實(shí)現(xiàn)的方式上對(duì)比：1）軟冗余是通過軟件實(shí)現(xiàn)，也就是是西門子的SW歌件包；硬冗余，則是使用CPU417H414H;412H來實(shí)現(xiàn)，對(duì)于PLC本身的操作系統(tǒng)及硬件設(shè)置上均不同，硬冗余的同步機(jī)理為事件同步。2）硬冗余的兩個(gè)熱備系統(tǒng)必須使用相同的PLC軟冗余的兩個(gè)暖被系統(tǒng)可以使用不同的PLC。3）硬冗余的同步鏈路采用同步模塊和光纖，有長距，短距兩種；軟冗余則使用MPI,DP（C

51、P343-5,CP443-5）和IE（CP343-1,CP443-1）,程序內(nèi)部調(diào)用的是xsend/xrcv、AGsend/rcv以及Bsend/rcv。從性能上來對(duì)比：1）冗余的層級(jí)：軟冗余無法進(jìn)行IO冗余；IO冗余僅能在硬冗余里實(shí)現(xiàn)。此外，Ylink僅能在硬冗余中實(shí)現(xiàn)。2）系統(tǒng)切換的時(shí)間：硬冗余PLC無切換時(shí)間，因?yàn)槌绦蛲瑫r(shí)在兩個(gè)CPUM運(yùn)行，硬冗余里成為主動(dòng)切換；被動(dòng)切換，也就是從站切換的時(shí)間<100ms；對(duì)于軟冗余，冗余程序僅在主CPU內(nèi)執(zhí)行，備用CPUR執(zhí)行非冗余段程序，切換時(shí)為整個(gè)系統(tǒng)的切換。切換時(shí)間取決于同步鏈路的類型，速率和同步數(shù)據(jù)量的大小，DP從站的多少，多為秒級(jí)。切換

52、時(shí)，軟冗余系統(tǒng)中DP從站的接口模板或DP鏈路故障均會(huì)造成主備CPUB切換，而引起整個(gè)系統(tǒng)的切換；而在硬冗余中，從站的故障不會(huì)造成主備CPUB切換。3）信息的丟失：CPU間的切換可能導(dǎo)致部分信息，如報(bào)警信息的丟失，因?yàn)閳?bào)警在當(dāng)前激活的主CPU+進(jìn)行處理。所以，軟冗余系統(tǒng)中會(huì)存在信息的丟失；而硬冗余系統(tǒng)中，由于CPU同為事件同步的方式，且切換無時(shí)間，保證了信息不會(huì)丟失，也就是硬冗余中所說的平滑切換。從上面的分析可知，西門子硬冗余與軟冗余相比，硬冗余的操作更方便，功能更強(qiáng)大，所以本套系統(tǒng)采用西門子硬冗余組件20。S7-300H是典型的西門子PCS7®冗余。硬冗余軟件要求：1套STEP現(xiàn)程軟

53、件（V5.2或更高），硬件要求：S7-300H系列的CPU相對(duì)于軟冗余，硬件冗余系統(tǒng)切換速度快，主備CPlfr的數(shù)據(jù)和事件保證完全一致，適于高可靠性應(yīng)用場合，成本較高。本套系統(tǒng)采用硬冗余結(jié)構(gòu)。根據(jù)本系統(tǒng)系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)有以太網(wǎng)冗余、電源冗余、CPIM余，總線冗余，而I/O單元使用單通道切換式I/O,故硬件冗余系統(tǒng)所需器件如下：1個(gè)安裝機(jī)架UR2-H2個(gè)電源模板PS40710A2個(gè)容錯(cuò)CPUCPU414-4H和CPU417-4H4個(gè)同步化子模板2根光纜2個(gè)以太網(wǎng)模塊一個(gè)ET200M分布式I/O設(shè)備的底板總線上插有2個(gè)IM153-2必備的附件如PROFIBUSf蔽電纜等。本文設(shè)計(jì)的冗余系統(tǒng)原理圖如

54、圖2-6所示。圖2-6冗余系統(tǒng)圖S7-300H冗余的開發(fā)分為硬件安裝、配置硬件、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置三個(gè)步驟。1、硬件安裝步驟如下：1）首先要設(shè)置機(jī)架號(hào)，通過同步子模板上的開關(guān)設(shè)置CPU!電后此機(jī)架號(hào)生效。將同步子模板插到CPU8中。2）連接同步光纜，將兩個(gè)位于上部的或位于下部同的同步子模板相連，在打開電源或啟動(dòng)系統(tǒng)之前要確保cpuB同步光纜已經(jīng)連接。同步光纖的連接如圖310所示:3）組態(tài)分布式I/O站ET200M,使其作為具有切換功能的DP從站。4）將編程器連至I第一個(gè)容錯(cuò)CPU（CPU0上,止匕CPU為S7-300H的主CPU5）通電后CPU自檢查：CPU®一次通電時(shí)，將執(zhí)行一次RAM檢

55、測工作，約需3分鐘。6）啟動(dòng)CPU裝入程序后執(zhí)行一個(gè)熱啟動(dòng)操作：首先啟動(dòng)主CPU,然后啟動(dòng)熱備CPU圖2-7S7-300H同步光纖的連接2、配置硬件即為硬件組態(tài)；硬件組態(tài)包括添加UR2H機(jī)架配置電源和CPU并設(shè)定CPU上PROFIBU0P主站的地址，添加同步子模板到IF1和IF2槽位上，添加以太網(wǎng)網(wǎng)卡并配置MACH絡(luò)地址。設(shè)置主CPU如圖所示：-Blx«UIxlmUHZH11RRUREUSIHDPmasteiisy$lamri|lFRCIFIBUSI2I：DFmster爾如smlEllidE«i：|nf|二i|Erolis：siTndZd二eWPfianBUSDPjfpsoneus-PA田糖FROFWETIOWinSIMATIC301I-：加SIMATIC4D0?_JCP-flODt.口CFtl-dOD*0FM/OO±IM4O0.*_JM7-EKT£H$ION.-PS刖口：固C_1R總由rrimPHdOD由匚JStandardPS-WO囹LJRACK-4JE0固口5M-4C0另劃SlMATICRCBaiedCchHiqI30和蛇口田生SiMATICPCS|塞HW匚ooFlq-SI”區(qū)1TlicHi5taUian(l)fConfiqutatBon)一2丫丸已門.d砒1曲習(xí)恥tanfdiInxatPLCVehOptorc-Wh出miu