西门子PLC 6ES7 212-1HE40-0XB0安装调试

西门子PLC 6ES7 212-1HE40-0XB0安装调试

一、 工程概况
1、总体技术方案
项目所依据的技术原理: 能量守恒原理
主要技术与性能指标: 要对注水站站进行自动化节能改造，实现无人的自动职守，实现监控中心对注水站的实时的情况进行了解控制和报警。 能够实现注水井单井分压注水，消除节流损失，达到节能降耗的目的。
按创新点分条目描述创新内容；
目前常规注水系统在注水站采用注水泵集中升压，一座注水站一般管辖注水井10到50口，为了满足系统中压力高的注水井注水需要，注水站出站压力一般高出压力高的注水井注入压力的0.5到1.0MPa，由于系统中注水井压力相差比较大，压力低的注水井需要通过调节阀控制注入压力，存在节流损失。经过测算，1m3水节流11.0MPa损失电能0.34kWh。以采油八厂为例，全厂全年注水量580×104m3，平均节流损失5.85 MPa，全年多耗电1163×104 kWh。研究开发单井增压装置，采用低压供水，单井增压的方式，满足不同注水井的注水压力需要，避免电能浪费。
2. 技术要求：
要有监控中心和现场控制器对注水站管辖的每口注水井的压力、流量、电机过压保护（欠压、过夺、缺相）监控和控制（如：注水站到每个注水井的长度不一样，终端的压力和流量就会有所差别，这样就需要数据换算用控制器控制每口注水井的出水压力、流量保证终端的压力和流量保持一致达到节能的效果）。并把数据传回到监控中心保留。

二、监控内容
 建立监控调度中心，实现对所有注水站的运行参数远程监测、远程控制及参数设定。
 采用CDMA、GPRS、宽带ADSL通讯网络实现各个注水站和监控调度中心数据通讯。
 各注水站监控内容如下：
注水站液位高低补水和泄水的连锁保护（根据用户要求）
各注水井的出水压力、流量
根据注水井的出水压力、流量数据（反馈及控制）
四、监控系统简述
一个完整的注水站监控系统如图1所示，在物理层面上它主要由四部分组成：监控中心、通讯网络、现场监控设备、一次仪表；在软件层面上主要包括三部分：现场控制软件、通讯软件、中央监控调度软件。
注水站监控系统采用分布式计算机系统结构。有两种不同的思路和方案：一种是采用中央集中式监控方法；另一种是采用中央与本地分工协作的监控方法。前一种方法是中央独揽大权，注水站机组只有测试仪表和执行机构，它的功能只是参数和指令的上传下达，注水站现场控制器不做自动调控的决策功能。这种方法对中央监控软件的功能要求比较高，例如，当中央调度室发生通讯故障的时候，整个热网的调节就全部失灵了。第二种方法，即中央与本地分工协作监控方法，其出水压力的自动调节决策功能完全“下放”给本地的注水站机组，中央控制室只负责全网参数的监视以及总压力、流量的自动调控。这种方法比较灵活，故障率少，容易适应注水站不同建设期的需要。第二种方法概括起来也可以叫做：“中央监测，统一调度，现场控制”。这种方法经过我公司多年的实际工程经验积累，从现场控制硬件设备和控制软件到中央监控软件已经非常成熟，也是我公司极力推荐的系统结构模式。

以下根据监控系统的四部分组成，分别进行介绍。
4.1、中央管理工作站
HOMS5.0热网运行管理软件安装在作为监控中心的服务器上，该服务器将采集现场控制机的数据，监测现场控制机的运行情况并指导操作员进行操作。服务器定期从现场控制机采集数据以保证其数据库不断更新。服务器还向现场控制机发送控制和参数设置指令。操作员从控制中心通过该系统能够方便地得到子站运行的数据并向子站下达指令。
HOMS5.0监控软件是硕人STEC2000可编程控制器监控系统的中央监控软件， 除了具备通用组态软件的功能外，更多的侧重于提供性的分析、优化决策功能，基本功能如下：
 完善的系统组态：站点、图形、数据、数据库、设备、报警、以及趋势图等功能的组态
 的视窗人机交互界面，用户使用更加方便
 直观的地图显示功能，以地图的方式根据各注水站的地理位置进行注水站的查找、浏览，实时图形化显示注水站的工艺流程及运行参数。图形界面可以支持拖动、放大、缩小等操作，方便浏览。
 动态显示各注水站的工艺参数，监测画面可以显示该站内所有测点数据，包括模拟输入/输出点，数字输入/输出点，并标明每个过程点的文字说明、数值、工程单位等基本属性。
 监控中心定时统一发送控制策略给各注水站，并提供一致的室外温度指导注水站的运行调节。当通讯故障时，各注水站采用站内的压力、流量进行调节。
 接收来自各现场控制机的事件报警，监控中心可以实时接受来自各注水站的报警信息，并提示操作人员进行报警信息处理。同时记录所有报警信息，形成报警日志，可以方便进行报警信息查找，如下图所示：
 根据要求，输出生产报表和管理报表；
 收集数据信息建立历史和管理数据库；
 实现现场数据远程调用、存储、对过程状态进行显示；
 利用局域网、电话拨号实现在任何地点时间采集浏览现场数据，并根据不同权限对现场进行远程控制和调整；
 实现热力站数据监测和企业信息管理系统的相互融合。
 化的分析、统计功能，方便管理者了解系统运行状况
 **的报警管理功能
 扩展的历史数据及趋势记录，收集所有采集的数据信息并建立历史数据库，要求显示所有运行参数如压力、流量、等的历史趋势曲线，并可以选择同类参数进行比较分析。
 标准和自由格式的报表生成，可形成日报表、周报表、月报表等多种报表格式，并给出所有注水站的重点参数汇总报表，支持报表定制功能。
 支持多种用户权限管理，充分保证系统的安全、可靠性，示例如下：
 丰富的应用开发环境，根据客户需要，可实现定制和二次开发。
HOMS5.0主要监控画面和历史曲线、报表格式摘录部分实际工程界面如后附各图所示，根据注水站工程的实际情况，进行适当的二次开发即可定制出完全切合自身所需的中央监控系统。
HOMS5.0主要的特点是完全采用B/S结构设计，支持远程网络访问、远程控制、远程维护，使得公司管理层、运行维护人员不管处于什么地方，只要能通过电话或Internet访问服务器，即可将注水站运行状况了然于胸。
中央管理站服务器的任务应该进行分配。通过计算数据处理的信息总量，在监控中心设置1台数据自动冗余备份的数据库服务器兼网络发布服务器、1台网络通讯服务器，其他根据需要设置操作员站。各注水站由通讯服务器调度，包括对注水站控制器的数据进行采集和控制指令的发送，并将采集到的数据传送到数据库服务器进行数据存贮，并通过网络发布服务器将采集到的数据进行实时发布。
服务器技术性能要求如下：
一、通讯服务器（工控机）
处理器： 奔腾至强 2.4G
内存： 低512M
驱动器CD-ROM： 50X
硬盘： IDE 80GB
功能键盘+MOUSE, 3.5″软驱
显示器： 17″ 液晶显示器
以太网卡： 1000M
二、数据库服务器（IBM、DELL或HP）
处理器： 奔腾至强2.4G
内存： 1 GB
驱动器CD-ROM： 50X
硬盘： SCSI 72GB*3, RAID 5自动备份系统
功能键盘+MOUSE, 3.5″软驱
彩显卡： 17″液晶
操作系统： bbbbbbs 2000 Server
以太网卡： 1000M
4.2、通讯系统
通讯是整个注水站控制系统联络的枢纽，各个注水站、管道监控节点和泵站通过通讯系统形成一个统一的整体。为了实现运行数据的集中监测、控制、调度，必须建立连接所有监控点的通讯网络。
随着网络技术的飞速发展，各种虚拟宽带技术已经越来越成熟，从初的ISDN到ADSL、VPN（虚拟专用网）、VPDN（虚拟拨号专用网），可供用户选择的空间越来越大。硕人的STEC2000控制系统正是看到宽带技术的迅速发展对传统的控制通讯方式（RS485，光纤）带来的冲击，基于新的宽带技术开发的一款控制设备，STEC2000可以不需要任何附属硬件设备即可直接支持PTSN（公用电话网）、VPDN、ADSL、工业以太网（TCP/IP）。根据当地各种电信运营商提供的服务和价格，业主应根据实用性、经济性原则做出比较分析，下面我们提供四种主要的通讯方案以供参考：
4.2.1 电话拨号
即每个注水站申请一条专用的普通电话线即可，监控中心根据需要适当申

1　引　言
　　纺织厂的温湿度有严格要求，利用PLC构成的温湿度监控系统可实时监测与控制纺织厂内的温湿度变化，通过自动控制库内的空调机、除湿机的开启与关闭状态，以保证纺织厂内温湿度符合要求。温湿度监控包括：一旦上下限设定，在夏天，空调机将在纺织厂内温度高于上限时制冷，并在纺织厂内温度降至下限时关闭。冬天将在低于下限时处于制热状态开启空调机，而当温度升高至上限时关闭。本文主要考虑夏天的情况。同样，当湿度高于上限时去湿机开始工作，直到湿度接近下限时关闭除湿机，这样可自动控制纺织厂的温湿度状态。
2　系统设计
　　2.1　系统原理及结构
　　系统使用的是一个具有5个I/O插槽的模块式PLC，模拟IN1模块与温度传感器相接，模拟IN2模块与湿度传感器相接，24V输入（IN）模块与开关相接，24V输出（OUT1与OUT2）模块分别通过中间继电器与空调与除湿器相连。
　　2.2　机型选择与配置
　　每一个厂房有1个温度传感器、1个湿度传感器，1台空调和1只除湿器需要受控制，纺织厂内共4个厂房。总的输入点为开关量2点，模拟量8点，输出点为开关量11点。选用SZ－4型五槽框架的PLC，I/O模块为2块模拟量输入模块，1块24V输入模块，2块24V输出模块。
　　2.3　定义号分配
　　定义号是每个输入输出点在程序中的标记，一般PLC会自动根据安装槽号分配定义号，但有时模块安装位置变动时就要根据实际情况用编程器进行定义，SZ-4系列PLC中输入点用I表示，输出用Q表示。
　　定义号分输入信号和输出信号，输入信号定义，如表1示。
　　表1　输入信号分配表
　　编号符号输　入　信　号
　　1 I0自动控制启动开关
　　2 I1手动启动开关
　　3　1号厂房温度信号
　　4　1号厂房湿度信号
　　5　2号厂房温度信号
　　6　2号厂房湿度信号
　　7　3号厂房温度信号
　　8　3号厂房湿度信号
　　9　4号厂房温度信号
　　10　4号厂房湿度信号
　　输出信号定义，如表2示。
　　表2　输出信号分配表
　　编号符号输　出　信　号
　　1Q1自动控制启动开关指示灯
　　2Q2手动启动开关指示灯
　　3Q31号厂房房空调
　　4Q41号厂房房除湿器
　　5Q52号厂房房空调
　　6Q62号厂房房除湿器
　　7Q73号厂房房空调
　　8Q83号厂房房除湿器
　　9Q94号厂房房空调
　　10Q104厂房库房除湿器
　　11Q11温度异常报警输出
3　软　件
　　梯形图是在原电器控制系统中常用的接触器、继电器梯形图基础上演变而来的，它与电气操作原理图相呼应。助记符语言，也称为命令语句表达式，它与汇编语言非常近似，每个控制功能由一个或多个语句组成的用户程序来执行，每条语句是规定CPU如何动作的指令，它的作用和微机的指令一样，而且PLC的语句也是由操作码和操作数组成的。
　　PLC是以扫描方式从左到右，从上到下的顺序执行用户程序，扫描过程按梯形图梯级顺序执行，上一个梯级的结果是下一梯级的条件。一个工程问题可分解成多个相对独立的小问题，后形成一个完整的系统。
　　系统主要有温湿度监测和空调与除湿器的控制二大块功能。温湿度的监测每隔一定时间要进行数据记录，存储到数据寄存器区，在数据寄存器区需要设置一个数据指针，指向当前存储的地址，每存一次，指针向下移动一次，直至数据寄存器区未尾，再初始化，从头开始，每测一次，计时器要记录下次的测试时间，当到达24点时复位为0点。由于存储几个月的温湿度数据，若想长期保存，可把数据送至其他设备如微机长期保存。数据监测部分的程序框图，
4　模拟量的处理
　　系统采用的是0～5V的模拟量输入模块，输入阻抗为20MΩ，占用16个输入点，共有4个通道，因此8个信号需要2块模拟量输入模块，该模拟量输入模块的采样精度及速度均较高，对应于模拟量输入模块的安装位置，有特定的模拟量数据设定寄存器，可在该寄存器中设定使用通道数，数据存放开始寄存器号。设定寄存器号。
　　表　3
　　模块安装槽号1234
　　使用通道数设定R7660R7661R7662R7663
　　存放数据开始寄存器设定R7660R7661R7662R7663
　　4.1　使用通道数设定
　　在设定使用通道数和数据存放形式：
　　高位为0：BCD形式存放，高位为1：BIN形式存放。例如0400代表4通道数据，以BCD形式存放。
　　4.2　数据存放开始寄存器设定
　　用BIN数据设定数据存放开始寄存器号，可设定为R0～R177、R1000～R1177、R2000～R3773。例如0400代表数据存放开始寄存器为R2000。
　　模拟模块被安装在0号和1号槽。
5　结　论
　　使用可编程序控制器（PLC）控制厂房温湿度，具有可靠性高，运行稳定，抗干扰性能强等特点，对于模拟量的处理较方便，但是各输入输出信号之间应有较好的隔离方法，如模拟输入模块信号可用光电隔离，输出信号通过中间继电器隔离，再控制强电设备，这样可防止各输入输出信号之间的相互干扰，同时也可防止对前端设备的信号干扰，上述方法成功地解决了纺织厂温湿度的自动监测与控制问题，在其他自动监控系统中也可以应用。