西门子模块6ES7515-2AM02-0AB0技术参数
1 引 言
台达EH系列可编程控制器是由台湾台达电子公司生产，由中达电通股份有限公司负责在中国大陆推广应用。它具有可靠性高、易于扩展、运算能力强、实时性好、编程方便等特点。目前国内水电调速控制系统一般采用国外小型PLC、PCC以及IPC等工控产品，但其PLC高速计数器的计数频率一般在200kHz以下，在应用中需要配置复杂的硬件电路，在软件方面需要采取分频、中断等技术措施，很难满足水电机组调速系统对机组和电网频率测量的要求。台达PLC针对水力发电系统对频率测量精度要求极高的特点，配备了10MHz的测频卡，可直接测量出被测信号的周期，很好地满足了水轮机调速系统的需要。
2 台达PLC的主要技术特点
（1）高速运算处理芯片（ASIC）设计架构
采用CPU+ASIC双处理器，分工运算处理，基本指令速度可达0.24s，I/O数据模块更新接口，不占用程序扫描时间，并内置多组外部中断功能。
（2）通讯能力强
内置了两个串联通讯口，除可以同时与PC、HMI通讯外，提供了便于与RS232或485通讯接口的Modbus串联通讯的指令，该指令提供了ASCII及RTU两种模式，使用者只要依据指令格式中的站号、装置的参数地址及读写数据，无须了解通讯协定的格式，更不用编写复杂的校验码计算程序。
（3）易于增设特殊功能
为主机配备了许多功能硬件卡，只需要在主机功能模块上插入该卡板就可以增加主机的功能，卡板有通讯、模拟量或开关量输出输入、测频卡板，以及嵌入式数据设定显示器等。
（4）强大的PLC网络能力
只要将写入及读出的参数地址及长度填入特殊寄存器内，不用编写通讯程序，主站会自动与各站继续数据交换，从站多可达16站，它不仅与PLC，还包括与台达机电控制产品，如变频器、温控器或伺服驱动器等进行数据交换，具有串联通讯协议的装置。
（5）佳性价比。
主机点数大可到80点，扩展点数为8、16、32、48，大输出输入点数达到512点，程序容量15872步，数据寄存器10000个，内置PLCbbbb、定位控制、通讯控制等多种便利指令。
3 调速器主要功能
基于台达小型可编程控制器研制的水电机组调速系统可以方便地实现以下功能：
(1) 自适应闭环开机及快速同期并网控制；
(2) 补偿PID＋PWM多点偏差增益调节；
(3) 频率测量分辨率为0.00025Hz；
(4) 转速控制、开度控制及功率控制，并满足一次调频的要求；
(5) 自动、机手动、机械手动运行方式，互为跟踪、无扰切换；
(6) 全数字综合放大输出控制；
(7) PLC内部模件及外部接口信号故障的自诊断、录波、事件记录功能；
(8) 采用触摸屏作为人机对话平台，能够实时显示和修改运行及调节参数；
(9) 内置调速器静、动态所有试验功能的辅助功能；
(10) 可方便地与上位机进行通讯以及Modbus协议与其它设备的通讯。
特别是满足了水电机组调速系统对机组和电网频率测量的要求,智能测频卡原理如图1所示。
图1 测频原理框图
台达PLC测频卡有两个独立的测频回路，机组、电网信号经隔离整形后送至测频卡输入端，由计数其分别对其计数，不需要编程就可以直接读出机组和电网频率的测量结果，无须对PLC内部特殊单元进行任何设置。测频卡内部时钟为10MHz，当被测频率为50Hz时，测频卡内部计数值为200000个脉冲， 脉冲分辨率为5*10-6，被测频率的分辨率为0.00025Hz。
在空载运行时，自动处于“跟踪”工况，频差△f(k)=f网—f机，在电网频率不正常或“不跟踪”工况，频差 △f(k)=f给—f机，其中：f给 为机内频率给定，f机 为机组频率，f网 为电网频率。
4 水轮机调速系统运行流程
调速系统的主要程序流程如图2所示。系统有以下主要子程序：上电运行状态分析辨识、事件记录、空载运行、模拟量采集、内置试测验及测试、负载运行、机组和网频测量、电手动运行、PID计算、空载开度和负载开限计算、机手动运行、发电转调相、诊断与报警、停机备用、调相运行、故障录波、闭环开机过程和调相转发电等17个子程序。
由电厂操作回路发出的开关量指令经输入模块送至PLC的CPU模块，当PLC扫描到这个指令则执行相应的控制，并且将运算、处理后的结果，经综合放大输出至控制机械液压随动系统的电液转换组件以控制水轮机组导水叶的开度，达到控制机组转速或者负荷的目的。系统提供了合适的系统软件和应用软件去完成规定的工作。软件按模块化设计，并允许从规定的程序接口设备去改变程序运行方式或控制参数。软件使用方便，维护容易，并使用户能通过PC机对软件程序进行检查调整，重新配置和开发程序软件采用模块化设计方法，由于采用通用的梯形图逻辑编程方法，使用方便，维护容易。
调速系统软件采用模块化方法设计，由多个运行工况子程序和通用程序组成常驻运行程序和过程程序，常驻运行程序由外部条件经过一个过程程序到另一个常驻运行程序，实现运行工况的转换。另外配备了一个断电保持的数据寄存器区存放调速器的各种参数和机组的参数，对每个输入开关量进行数字滤波，对测频和A/D转换采用逐次逼近方式。
用户能通过计算机对软件程序进行阅读和检查，不需修改程序，只需根据实际情况改变数据寄存器区的内容，就可以进行日常的维护、检修和调试。
图2 调速器控制流程图
5 结束语
上述讨论的水轮机调速系统，由于充分利用了台达小型可编程控制器在高速运算处理芯片（ASIC）设计架构、通讯能力强、易于增设特殊功能、强大的PLC网络能力、高性价比等方面的优势，可完全满足水电机组和电网对调速系统的要求。
1 引 言
上海佳泰塑胶有限公司是生产手术专用手套、医用手套、科研手套及各种PVC手套的公司，年产值在0.5到1亿元人民币，产品基本上都是出口外销。全厂有两个生产车间共26条生产线，整个工厂的所有生产线由工厂产量监控查询系统实施实时监控，对每一条生产线的产量数据进行实时存储，将PLC中掉电保持区的数据读到监控系统自定义的相应变量当中去， 每分钟通过标准的SQL语言对数据进行存储（每分钟向SQLSERVER数据库中存储26条生产线的产量数据，即26条生产线的当前产量），用户可以通过日期、时间、时间段、车间、生产线等查询任何车间、任意一条生产线的产量，能对车间、生产线的月产量进行统计，并在查询出满足条件的记录后，将结果通过报表显示，按规定报表格式将结果进行存储和打印。以下是对相关技术问题的简略讨论。
2 系统结构与功能
工厂产量监控查询系统的结构示意图如图1所示。
图1 产量查询系统结构示意图
成协议 该系统要实现的功能是可以任意查询一车间、二车间任何生产线（共26条生产线）在任何时段的产量。具体要求如下：1）每条生产线产量的数据至少能够保存4个月的储存期，以便对历史数据进行查询；2）能查询每条生产线任意月、天、小时、分钟的产量；3）能对任意一条生产线在任意时段的产量进行查询；4）查询结果能以特定的格式在报表中显示，同时将结果打印出来；5）各条生产线任意月、日、小时、分钟的产量可在电脑上以柱状图、实时趋势曲线的形式显示。
查询系统的查询方式可以实现：1）按照日期进行查询；2）按照时间进行查询；3）按照生产线进行查询；4）按照任意时间段进行查询；5）按照班次进行查询（早、中、晚班）；6）查询任意月的任意车间、任意生产线的产量；7）可以运用第1）到第5）种不同的排列组合进行复杂的查询。
3 系统设计
该系统的设计是比较简单的，软、硬件选型配置如表1所示。
表1 系统软、硬件配置
工厂产量监控查询系统的设计主要在于软件系统的设计，以下问题是考虑的重点。
1）两个车间共26条生产线，每分钟要有26条记录生成，每分钟向数据库插入26条记录。该系统全天24小时工作，不允许停，所以的数据量为37440条记录。每月的数据量为1160640条记录。如果要存储4个月，则数据量为4642260条记录。数据量是相当庞大的，硬盘的数据存储接近2-3G，不仅会造成在查询时，系统资源严重被占用，同时普通的数据库如ACCESS的表格没有能力管理如此庞大的数据系统。ACCESS在管理如此庞大的数据时，不仅系统会造成不稳定，同时会出现不可预料的情形。所以只能寻找能够管理大型数据系统的数据库，因此可以选择SQLSERVER或Oracle。
2）组态软件（组态王）支持对标准的数据库进行数据的插入、选择、删除等基本的操作，同时支持标准的SQL语言。灵活的运用该组态软件提供的SQL函数使监控系统通过ODBC（开放性的数据源）配合标准的SQL语言对数据库进行各种简单和复杂的操作。
3）即使使用大型的数据库，SQL Server或Oracle，由于每天的数据量多达37440条记录，如果将1个月，甚至是4个月的记录全部写入同一个数据库的同一个表格，则所有的数据量大的将使表格崩溃，即使数据库能够管理，查询的速度也是可想而知的，将会非常的慢。解决问题的思路是以系统的日期作为当天的表格名称。当系统时间为00：00：00时刻时，新建一个表格，通过SQLCreateTable( DeviceID, "TableName", "TemplateName" )函数建立不同的表格，因为组态软件支持字符串函数。
4）查询条件比较复杂。为了完成如此复杂的查询，使用了Active控件，因为组态软件支持第三方控件，将所有的条件罗列出来进行排列组合，将每一种情况都考虑在内。然后通过程序来实现选择条件转换成SQLSELECT（）函数工作的条件。因为工艺要求能够任意查询任意生产线在任意时段的产量，为了能够实现该功能，可以新建站点及站点变量（\\本站点\CX_Hour，\\本站点\CX_Minute，\\本站点\CX_Hour1，\\本站点\CX_Minute1）。在以时间段进行查询时，先将以前两个变量输入的时间做为条件进行查询，将查询出记录的数据赋给在过程中自定义的中间变量。然后再以后两个变量输入的时间作为条件进行查询，将查询出的结果同样赋给自定义的中间变量。将两次查询的结果求差，然后将日期、时间、车间生产线产量通过报表的组态添到表格当中。
5）对于月产量的查询。需要判断输入的月份有几天，然后从该月的天开始到后进行查询，查询的时刻为每的23:59分时各生产线的产量。然后对查询出的数据进行累加，直到该月的后。具体程序实现是按照特定的格式将数据填写到报表当中。
6）当查询的条件比较复杂时，有些条件不可能同时成立，因此，在选择条件时，要互相限制，以避免出现混乱现象。
7）工艺要求能够查询任意生产线每分钟的产量，可以通过事件发生命令实现，即每当系统时间的秒等于59时，触发执行相应程序。
8）在系统时间等于00：00：00时刻时，用事件命令建立相应程序，以得到需要新建表格的名称，并同时将PLC中累计产量的寄存器清零，重新开始对该日的产量进行累计。
4 系统调试考虑
针对本文讨论的特定工厂产量监控查询系统，在系统安装调试过程中有些问题是不能被忽略的。
1）因为两个车间之间的距离在300m左右，而从个车间到监控室的距离有500m左右，距离比较远，为了遏制信号的衰减，将信号线用网线代替，同时加中继器将信号放大。保证数据传输的安全性。
2）要求现场布线时严格按照电气规范施工，保证安装的合格。
3）正确的设置操作系统中数据源ODBC的选项，以保证监控系统能通过ODBC与数据库SQL Server连接。在运行监控系统执行任何操作时，观察运行反馈信息，以得到相关的错误信息，可根据提示的错误信息检查程序。
4）报表组态非常灵活，可以通过While{}循环语句，将查询结果按照顺序填写到报表中。灵活的运用While{}语句可将程序简化，减少监控系统后台运行程序的时间。
5）灵活运用应用程序命令、数据改变命令、事件命令、热键命令、按钮的弹起、按住、按下命令进行编程。
6）在程序量大的项目中应养成良好的编程习惯，定义变量时好使用英文对程序进行标注，以增加程序的可读性。
系统经调试正常后，投入生产运行的产品产量柱状图如图2所示，产量的趋势图如图2所示。
5 结束语
尽管台达PLC属于小型PLC，但其性能可靠、支持485通讯等特点，足以完成集中控制的功能，配合组态软件实现复杂的工厂监控、数据查询、打印、报表等DCS系统的功能。