西门子6ES7516-3AN02-0AB0安装调试
一、引言
近年来，城市生活垃圾持续增加，环境污染问题突出，垃圾处理的发展方向和技术路线日益受到关注，已经成为城市政府面临的棘手的问题之一。垃圾焚烧是欧美国家和日本采用的主要垃圾处理方式之一。近年来，我国垃圾焚烧技术得到快速发展，国家实行积极的财政政策，城市垃圾处理得到支持，一批国债项目相继建设。同时，通过推进市场化改革，投资主体多元化格局开始形成，城市生活垃圾处理开始进入高速发展时期。
二、系统描述
在开发垃圾焚烧处理生产线的监控系统确定以北京三维力控软件公司的forcecontrol6.0工控组态软件和西门子公司的s7-200系列的微型 plc相结合，组成的垃圾焚烧处理生产线的监控系统,以2台上位计算机和多台plc通过rs485总线网络组成监控系统，plc执行实时控制功能，计算机运行人机界面、采集数据、趋势报警、报表打印和为大屏幕提供监控画面, 系统监控结构如图1所示。
三、系统性能和软件特点
1、系统组成性能
（1） 系统的简单性
所选中使用的系统，在配置与组态上，要能低限度的简化控制性能，操作人员在生产过程中很容易操作;同时也可以让工厂的维护人员，稍经培训，便可对系统进行正常的维护。
（2） 系统的开放式性
所选定的系统无论其组成的硬件或软件如何，都可随时地用合理的价格，从市场或第三方的供应商处，采购所得到的零配件;同时对外连接时，兼容性要好，其内容易被操作人员熟识使用;属现时相当开放流行和**的硬件和软件;将来若要把系统提升或作出扩充时只需花费很少的经费，就可以达到上述新系统的改造集成的目的。
（3） 人机对话的兼容性
所选定的系统,需具备图象界面组态能力,同时应具有与上位管理计算机数据传输的能力，可以把不同的画面,同时分别由多单元以并行的方式实时的显示。
（4） 高的可靠性
所选定的系统的硬件与软件应提供充分的可靠性，保证能避免因其中一个组件的失效令系统死机，而影响整个系统的正常操作。
（5） **的控制功能
所选取的系统，一定要具有**的控制功能，能够胜任比较复杂的系统要求，同时在应用过程中可以解决客户的需求及生产工序上所产生的各种难题。
（6） 使用成本要低廉
所选取的整个系统，无论在现场安装，使用和维护上，都要费用低廉，。因为在项目评估上，合理的成本，会作为首要考虑的目标。
2、组态软件特点
（1） 西门子plc的特点
s7-200 plc是德国西门子公司制造的小型plc，s7-200 plc在集散自动化系统中已得到充分的应用,覆盖了所有的与自动检测,自动化控制有关的工业及民用领域,具有极高的可靠性;丰富的指令集;编程软件便于掌握，操作方便;强劲的通讯能力（ppi通讯、mpi通讯、profibus通讯、以太网通讯）。
（2） forcecontrol6.0软件的特点
•方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、可嵌入各种格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的图片，方便画面制作，大大降低了组态开发的工作量；
•强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能；
•支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层的显示与隐藏；
•强大的ACTIVEX控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性；
•全新的、灵活的报表设计工具：提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和事件脚本，可以提供报表设计器，可以设计多套报表模板；
•提供在Internet/Intranet上通过IE浏览器以“瘦”客户端方式来监控工业现场的解决方案；支持通过移动GPRS、CDMA网络与控制设备或其它远程力控节点通讯；
•支持控制设备冗余、控制网络冗余、监控服务器冗余、监控网络冗余、监控客户端冗余等多种系统冗余方式。
四、结束语
在垃圾焚烧工艺中选用的自动化监控系统时，既要考虑硬件系统与软件系统的兼容性，又要考虑到自动化控制的发展趋势，更要具有简易的编程软件，方便自动化厂商技术人员及时作出技术支持。所以推荐短小精悍的s7200和功能强大简单实用forcecontrol6.0强强联合的监控系统。其实一套完善可靠的自动化监控系统，不单可以提高生产力，方便工作人员操控，加强管理层的监察，更可对企业的资产增值，并保障其不受损害。
利用LabVIEW 7.1、LabVIEW数据录入与监控模块、LabVIEW实时模块、LabVIEW PID工具集、Compact FieldPoint、NI数据采集等工具，使GOOP编程模式在灵活性、可维护性、代码性能、装配可靠性和成本节省方面展现了极大的优势
关键字：
系统架构展现了OOP 类中的数据封装
通过提供一种有效的软件架构，替换现有的测试软件，从而能够提供更好的技术支持与测试可靠性。完成这项工作不应导致较长时间的停产，而应确保方便进行持续改进。
The Solution:
利用GOOP（图形化面向对象编程）软件架构以提供模块化且可拓展的系统组件，可以提供一种渐次改变的方式。这是通过将现有代码分解为一个个离散的模块，并从一个完全重新设计的用户界面（UI）动态调用这些模块来实现的。
"利用LabVIEW 7.1、LabVIEW数据录入与监控模块、LabVIEW实时模块、LabVIEW PID工具集、Compact FieldPoint、NI数据采集等工具，使GOOP编程模式在灵活性、可维护性、代码性能、装配可靠性和成本节省方面展现了极大的优势"
硬件
该系统的硬件由两个测试头“湾”和一个工作间组成。每个测试湾拥有约1400个输入/ 输出（I/O）通道，而工作间具有约600个I/O 通道。这些I/O 通道都通过三个独立的由NI FieldPoint模块构成的RS485网络连接，并通过OPC服务器访问，一个OPC 服务器对应一个RS485网络。除I/O 通道外，测试湾周围还有各种其他仪器，主要是RS232设备（DMM与PALL 污染监测设备）和两个NI PCI DAQ 板卡。
初的系统软件包含约370 Mb代码，这是一项耗时约35年的开发成果。整个代码通过单个顶层VI（虚拟仪器）进行调用，可能需要长达5分钟的时间才能加载至PC 存储器。这使得系统难于调试，而且几乎无法维护。稳定该系统的显著的优势在于将代码分解成测试与工具模块。
这些模块一经识别，便通过一些内部封装有测试数据的GOOP- 类VI 对其进行改造。一旦完成该项工作，系统便支持根据需要动态加载这些模块至系统存储器或自系统存储器卸载。因而，UI便可与系统代码的其余部分相分离。
系统架构展现了OOP 类中的数据封装
这样显著地降低了系统中的存储器占用——约2 Mb（供UI 使用）加上1~5 Mb（取决于同时使用哪一个。其他方面的系统改进包括将系统的某些时间关键的处理工作（如E-stop 处理子例程）分发至网络的其他部分，以避开OPC 服务器中的延迟。这是通过Compact FieldPoint 与LabVIEW 实时模块实现的。
展望
系统在获得所期望的性能与灵活性的同时，也支持我们规划设备的更替。现在可以升级部分设备而不影响其他部分。例如，现在的RS232- 驱动的DMM将由通过LAN控制的NI PXI 替代。这可以通过在某个测试湾中使用GOO 来完成，而不必使用主要设备宕机。
总结
长期开发这一设备的想法早就被放弃。这使得后来几个月的开发过程的管理更为轻松。
就灵活性、可维护性、代码性能、装配可靠性和成本节省而言，向GOOP 编程模式的转换所获得的回报远远超出预期。在生产流水线环境下，新的架构使得动态修改系统得以实现，以获得对开发中的中间产品的支持。
引言
随着能源的日渐紧张，国家出台了很多有关节能减排的法律法规，各行各业都在采取了相应的节能措施，各制造行业的工厂企业也采用了电能管理及电力监控系统对节能效果进行考核。
相对于MODBUS通信而言，PRFOBUS通信存在着诸多优点，比如高通信速率（高可达12Mbit/s）、实时性、可靠性、易扩展、易维护性等，很多工厂、企业现存的生产控制自动化网络大都采用现场总线控制系统，PROFIBUS网络是其中应用多的一种现场总线，因此，很多工厂企业希望能将电能管理及电力监控系统也集成到PROFIBUS-DP自动化网络中，而不是单独进行MODBUS组网。但由于目前存在的大多数智能电力监控仪表都是基于MODBUS通信的，那么如何把现存的不带DP接口的串口仪表设备连接到总线上组成DP网络就成为一个亟待解决的问题。
本文设计了基于串口通信的电力监控及多功能网络电力仪表，给出了基于PROFIBUS-DP通信的智能电力监控及电能管理系统的解决方案。系统中采用了三种方法将基于MODBUS-RTU通信的智能电力监控仪表集成到PROFIBUS-DP网络中。
本文介绍的组网方法，不但硬件成本比较低、安装方便，而且编程简单，主站可以直接对各个电力仪表进行数据采集、远程控制等，传输速率较快，有很好的实用性和可行性。
1 系统构成
本系统采用安装了CP5611通信板卡的工控机作为通信主站，S7-200 PLC CPU222、ANYBUS网关、PB-B-MODBUS总线桥分别作为PROFIBUS-DP网络的三个从站，每个从站又与电力监控仪表组成一个子网，如图1所示。系统中同时也可以连接其他的PROFIBUS-DP从站设备。
图1 系统结构示意图
CPU 222 PLC通过EM277 DP模块接入到PROFIBUS-DP网络，作为PROFIBUS-DP网络的从站，同时CPU222 PLC又作为一个主站与电力监控仪表组成一个子网，电力监控仪表作为子网的从站，主从站之间采用自由口通信方式。
同样，对于PB-B-MODBUS总线桥来说，作为PROFIBUS-DP网络从站的同时，又作为MODBUS子网的主站与电力监控仪表组成MODBUS网络。ANYBUS网关工作原理与PB-B-MODBUS总线桥的工作原理相似，它在该系统中同样既做PROFIBUS-DP网络从站，又作为MODBUS子网的主站与我公司电力监控仪表组成MODBUS网络。
1.1 PLC自由口通信子网
PLC作为PROFIBUS网络的一个从站，其自身功能非常强大，不但可以通过主站对连接到从站PLC I/O点上的各种I/O量进行采集和控制，而且PLC本身就可以构成一个子网，比如MPI网络，自由口通信网络等。而且可以扩展以太网接口模块将整个网络接入以太网，扩展AS-I接口模块，将系统接入ASI-I网络等。对于工业控制场合，该网络应用范围是非常广泛的。
PLC作为自由口通信网络的主站，通过对PLC进行自由口通信编程，实现PLC与电力监控仪表间的MODBUS通信。利用西门子公司提供的库函数MBUS_CTRL和MBUS_MSG可以简单方便地实现MODBUS通信，如图2、图3所示。
图2 自由口通信程序图网络1
图3 自由口通信程序图网络2
该系统中PLC模式为1时进行自由口通信，模式为0时进行PPI协议，波特率为9600，奇偶校验为无校验，仪表读取地址为40038，读取6个数据单元。
1.2网关、总线桥工作原理及配置
对于总线桥来说，一方面，CPU通过对PROFIBUS通信协议芯片的控制实现PROFIBUS的通信，在RAM中建立PROFIBUS通信数据缓冲区。另一方面，通过MODBUS协议实现和电力监控仪表的通信，同样在RAM中建立MODBUS通信数据缓冲区。CPU通过两个通信缓冲区的数据交换，实现PROFIBUS到MODBUS的通信。
由于总线桥自身不具备控制功能，必须通过DP主站进行控制。DP主站通过对其控制字的设置，来控制总线桥作为RS485网络主站对其各从站的发送接收模式，通过监控其状态字来实现数据发送接收状态的监控。PROFIBUS数据区与RS485数据报文格式对照关系如表1所示。
该系统的DP主站是通信板卡，不能直接在S7-STEPV5.4中编写PLC程序对总线桥进行控制，只能通过在上位机ACREL-3000软件中编写脚本程序完成对PB-B-MODBUS总线桥状态字的读取和控制字的读写和通信。
ANYBUS网关和PB-B-MODBUS总线桥实现原理基本相同，均是在转换模块的RAM中建立了PROFIBUS 到MODBUS 映射数据区，由软件实现PROFIBUS 和MODBUS 协议转换及数据交换。但ANYBUS网关自身带有配置软件，数据映射配置实现起来相对简单。
不管是总线桥还是网关，由于受协议转换设备其自身映像数据存储区大小的限制，根据所要采集电参量的多少，可带仪表的个数不同。
2 系统功能
基于PROFIBUS-DP的电能管理与电力监控系统，上位机软件为ACREL-3000电力监控组态软件。通过该软件进行组态，可以在上位机界面上实现队所有电参量的实时显示，如I、U、P、Q、kWh等，图4所示为本系统的电能管理及电力监控系统主界面。
图4 ACREL-3000电力监控/电能计量管理系统实现实时采集监控界面
ACREL-3000还可以实现主要电力参数的实时运行曲线、历史趋势曲线等绘制，如图5所示。另外，ACREL-3000还具有强大的报警功能、报表功能、查询功能、打印功能等。强大的数据库可以将历史记录保留3年以上。
图5 ACREL-3000 实时曲线界面
通过ACREL3000界面还可以实现对PROFIBUS各从站的网络参数采集和显示，比如：总线参数、从站状态、主站模式、看门狗、组态信息以及从站诊断数据等。对于系统的检修和维护也起到非常方便的指导作用。
3 结束语
该系统采用安装了CP5611通信板卡的工控机作为PROFIBUS主站，使用多种方法将电力监控仪表集成到PROFIBUS-DP网络中。调试结果表明：上位机主站能够按时间每隔1s轮流对各个电力监控仪表进行采集数据，运行通信情况良好。
理论上来说，一个PROFIBUS网络的高传输速率可达12Mb/s，一个网段可带32个从站，一个网络可带126个从站。这里每个DP从站（200系列PLC、ANYBUS网关、PB-B-MODBUS总线桥）根据自身情况带若干个仪表，一个系统网络所带仪表的数量是非常之大的，相对于由通信扩展卡或通信服务器组成的MODBUS系统来说，同样数量的仪表组网，可以节省大量硬件组网设备。
根据系统提供的组网方法，不仅能将工业自动化控制系统与电能管理电力监控系统集成为一体，而且整个网络具有现场总线系统的智能化管理，具有很高的**性，还可以节约大量的硬件成本。