西门子模块6ES7314-6BH04-0AB0
概述
随着经济实力的增长，国家正在大力发展城市轨道交通。由于地铁的环境非常特殊，客流量十分大，地铁的安全性，舒适性及稳定性是对地铁运营状况的*重要的考核指标，因此地铁车站对通风、消防、空气调节等监控系统的要求非常高，工业化逻辑控制器的产品指标、网络性能等对整个系统的安全平稳运行至关重要、不允许有半点差错。本文根据广州地铁二号线的EMCS系统实际工程经验，介绍GE Fanuc 的系列90-30 PLC、VersaMax、HMI等产品在广州地铁EMCS监控系统中的应用方案。
广州地铁二号线，线路总长23公里，全线共设20座地下车站，地下车站大系统的空调冷源采用集中供冷的方式、所有车站的站台设置屏蔽门。车站设备监控系统（EMCS）组成中央、车站、就地三级控制系统，使车站设备监控系统对全线20个车站的通风空调系统设备、给排水设备、自动扶梯、车站公共区照明、广告照明、车站事故照明电源、屏蔽门、防淹门等机电设备进行全面、有效的监控和管理，确保车站设备处于高效、节能、**运行状态，创造一个安全舒适的地下环境，并能在火灾或列车阻塞事故状态下，指挥控制车站设备进入救灾模式，保证乘客的安全和设备的正常运行。
系统
广州地铁二号线的通讯网络由三层环网组成：全线光纤大环网、控制中心（OCC）子环网、20个车站的站内子环网。
· 地铁全线光纤大环网
通讯专业提供OTN光纤大环网，OTN网络支持冗余技术，在网络某处断开或节点失效的情况下，可以自动改变数据流向，保证数据的正确传输。在每个车站的通讯设备房及控制中心（OCC）通讯设备房为EMCS系统留有一个10M的以太网，与车站子网、OCC子网等实现通讯连接，通讯协议为TCP/IP。
· OCC光纤子环网
控制中心（OCC）各处设备由光纤环网组成，构成计算机局域网络，具体配置如下：
♦ 两台冗余服务器，各安装GE Fanuc 公司的Cimplicity HMI Server冗余服务器软件，负责数据采集和处理、历史数据记录及网络维护的功能，当主机出现故障的时候，可以自动过渡到从机上。
♦ 两个监控工作站，安装Cimplicity HMI View 人机界面软件，供环调人员操作。
♦ 一台大背投计算机，负责大背投屏幕的画面显示和切换。
♦ 一台维修工作站，安装开发版人机界面HMI软件，同时安装PLC监控软件VersaPro 通过以太网，可以远程对任何一台PLC进行编程、监控和维护。
♦ 一套与轨道电路信号、同步时钟信号接口进行通讯的PLC90-30 完成行车位置信号、时钟信号的采集及全线网络PLC和计算机对时同步。
· 车站内光纤子环网
网络连接的设备包括：
♦ 车站内车控室监控计算机，由车站人员对设备进行操作和显示。
♦ 车站A端冗余PLC及I/O机架，负责A端ECS设备的逻辑控制。
♦ 车站B端冗余PLC及I/O机架，负责B端ECS设备的逻辑控制。
♦ 消防信号（FAS）用PLC，负责火灾信息接口。
♦ B端导向控制PLC、负责导向疏散指示灯的逻辑控制。
♦ BS控制器PLC，负责BS系统逻辑控制。
地铁环境下对设备的稳定性，抗干扰性要求非常高，在任何一个防火分区发生火灾时，要求模式启动和设备动作要足够快。车站内部设计成环型工业光纤以太网，支持冗余网络方案。车控室、A端环控室、B端环控室等各处以光纤连接，可以避免车站内电力机车的强电磁干扰对系统通讯的影响。车站两端配置独立的控制器，其中央处理模块为CPU364，CPU模块、电源模块、通讯模块、机架等均为冗余配置，保证对每个车站2000个设备监控点的高效安全控制。PLC主机配置10M以太网口，各PLC之间、PLC与计算机之间通过TCP/IP协议相互传递信息，并通过通讯专业的接口，与控制中心（OCC）进行数据和指令的传输。
· 工业现场总线
PLC与现场分布式I/O机架通过GE 公司的GENIUS 工业现场总线连接。GENIUS 具有优良的传输特性，三取二的纠错功能，较高的传输速率，其优越的抗干扰性在本工程中得到突出的发挥：在传输速率为153.6K，通讯长度普遍超过1200米，甚至达到1500米，有电力机车近距离干扰的恶劣条件下，所有车站的GENIUS现场总线均正常稳定的工作，不受任何干扰。
远程I/O为 VersaMax 系列模块，在地下极为潮湿，模块表面结露水的情况下，依然能正常工作，业主十分赞叹GE 的产品质量。
· 通讯接口
9030PLC与其他专业有各种通讯接口，GE 的 PCM 模块提供了多种可编程接口协议，协议的开发也非常方便。接口包括
♦ 时钟接口
♦ 轨道信号接口：软件协议是 3964R
♦ 冷水机组接口：Modibus软件协议进行通讯。
♦ 屏蔽门接口：双方接口采用RS485方式，自行开发软件协议进行通讯。
♦ 防淹门接口：双方接口采用RS485方式，自行开发软件协议进行通讯。
系统功能
控制中心计算机和车站计算机对所有区间隧道和各车站的设备进行监控，根据不同的操作权限和口令，实现中央级、车站级的分级控制，自动和手动操作完成通风、空调、消防、突发事故、以及照明、疏散等运行模式。在维修工作站和OCC工程师站，维护工程师能够通过网络对所有PLC和计算机进行远程监控和调试，大大减少了维修工作量。
· 通风模式控制：正常运营情况下，根据站内和站外的环境温度、湿度、焓值进行全新风、小新风、空调等运行模式的运行和切换。
· 消防模式控制：在车站火灾、区间隧道火灾时，按照消防规范，自动或人工启动通风、排烟模式、启动疏散指示
·时间表自动控制：事先设定全年的运行时间表，系统根据工作日、假日、特殊日的设定时间表，自动启动相关设备和模式，实现无人职守的功能
·PID调节：根据车站内温度湿度场的分布、进行数学计算，求解**的控制模型，保证车站内部稳定舒适的环境
·水系统控制：控制集中冷站、空调机的水系统，为空调系统提供足够和均衡的冷源
·报警记录和统计报表：记录全线50000点的设备状态信息、
系统信息，记录和语音提示各种报警状态，记录所有设备的操作情况，对数百个传感器进行实时和历史曲线的记录和分析，生成运营和设备运行的几十种统计报表
·口令与权限：可以对控制中心和各车站操作人员、维护人员进行口令和操作权限管理
注塑机是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料以高压快速注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。全电式注塑成型机适用于塑料生产部分，主要市场为电子通讯、音像、家电、汽车等，对加工条件及注塑机的精密度要求很高。近年来，众多厂商响应政府的节能减排号召，将这些设备融入智能化特征，整合节能功能。同时增加的功能还有：电子测量数据，电算机，网络通信，实时自动控制，自动装置调整和自动系统自我诊断功能等。由此大幅提升了生产的精密度与稳定性。
系统需求:
该解决方案的目的是将设计落后的注塑成型机和先进的可编程自动化控制器（PAC）结合起来，通过集成化为用户带来以下好处︰
●具备更快的响应时间，大幅改进生产的精密度与稳定性
●大幅度提升能效比
●具备高准确性的闭循环回路控制
●通过低温变化改进注射过程的稳定性，避免温度造成的生产瑕疵
●结合精度高达0.01mm以下比例的驱动电机完成注射任务
●便于操作的触摸屏设计
●具备弹性化、高速动态高电量的电源输出
●在合理的成本范围内集成更多功能
研华解决方案：
系统架构图：
系统描述：
本系统中使用的ADAM-5550KW可编程自动化控制器，高速模拟量输入模块采集速度提高，从而缩短了注塑成型机的响应时间；与模拟量输出模块(控制加热装置)一起构成系统的闭环控制过程；CANOpen模块通过CANOpen协议控制变频器；数字量的输入和输出控制对整体设备的指示灯和按钮开关进行处理。整个系统通过高效能计算机运算模块控制目标的准确位置和剂量，由此完成一体化的控制集成**效果。
研华可编程自动化控制器（PAC）具备丰富的通讯接口，能够连接、控制各式各样的系统设备，如按钮控制，指示灯号，温度表，循序加热，控制温度，生产数据存储，变频驱动电机等。研华同时提供KW软逻辑开发软件，提供1毫秒高效能的程序处理与运算集成功能，设备集成商无需进行控制软件培训，即可轻松实现集成开发。基于微软嵌入式系统与开发系统的集成化优势，能够轻松完成人机接口与数据库的转换与存储，再经由以太网串口方便地上传生产数据至后台数据库。对于用户的节能需求，注塑机由过去的流量比例和压力比例控制，发展成目前的变量控制或定量控制，变频调速控制，伺服控制技术。并且通过与研华12.1”电阻式触摸屏的工业平板显示器FPM-3120G结合，让用户充分体验到更高效、更简便的操作。 结论:在原有系统应用了研华ADAM-5550KW控制器之后，不仅大幅改进了用户的生产精度、速度、可靠性、能量效率和电源功耗，同时，极大地降低了维修与生产成本。(end)