西门子6ES7516-2PN00-0AB0现货供应
【关键词】
1、 PLC
2、 WinCC
3、现场总线
一、 概述
近年来广播电视发射技术有了飞跃的发展，发射机朝着高效率、全固态化、智能化方向发展，新型发射机的控制系统多以单片机为核心构成，具有高度的智能化和可靠性。随着自动化技术的高速发展，PLC的可靠性也是很高的，使得对发射机的操作做到无人值守已可以实现。
本文以我曾做的某电视台发射机房实时监控系统为例，介绍西门子PLC在广电系统中的应用。系统采用1台西门子S7-300作为主站，5台S7-200作为从站，主站通过稳定的工业现场总线（PROFIBUS-DP）将从站采集的所有PLC的数据传送给上位机画面，从而给工作人员的管理带来了方便。
二、 系统硬件
该控制系统共需开关量输入93点，开关量输出35点，模拟量输入62点。为尽可能减少电磁干扰，根据发射机分布情况，系统共分一个主站和五个从站。选用西门子S7-300系列CPU315-2DP作为主工作站，S7-200系列CPU224加开关量输入输出模块EM223和模拟量输入模块EM231以及Profibus-DP模块EM277组成从工作站，并为每一个从站配置了一个TD200文本操作显示面板用于本地实时显示发射机工作参数。在发射台监控室设置了两台装有西门子WinCC组态软件的研华工控机。整个系统通过工业现场总线（PROFIBUS-DP）联接而成。系统网络结构见“系统原理图"。
6台PLC工作站完成底层的控制动作，包括：开关信号的采集，模拟信号的采集，以及由PLC给发射机发出控制信号。选用一台S7-300是为了实现上位机冗余、底层PLCCPU时钟校正、自动开关发射机数据存储和所有采集的数据的快速集中处理。
2台上位机通过工业以太网（TIP/IP），完成互相冗余；通过总线将6台PLC的数据全部采集上来，在画面上显示。冗余的上位机增强了整个系统的可靠性。
由于发射台有着强磁场干扰和发射机的模拟量信号不在PLC标准范围之内，在工作站PLC与发射机之间使用了信号调理电路联接；信号调理电路的作用是将发射机的模拟量信号转化为标准的4-20mA模拟信号作为PLC的输入，并且从电磁兼容的角度考虑，也保证了采集信号的准确。
三、 系统软件
整个软件系统分为PLC工作站应用软件和上位机人机界面组态软件两大部分。本系统中采用西门子公司的STEP7和MicroWin_3.2编程软件进行了PLC工作站的应用软件编程，还采用了西门子公司的WinCC组态软件进行了上位机人机界面的组态编程。
四、 系统功能
本系统主要实现了下述功能：
1. 自动监测发射机系统运行状态，实时监测、记录各参数量值（包括模拟量和开关量值）；对异常情况和参数越限进行记录报警；自动记录各机器开关机的时间及累计运行时间。
2. 按各频率每周播出时间表，定时（或随时）开机、关机、倒机；
3. 报警功能：有故障，即时显示报警。本地采用语音声、光报警方式，并可根据故障程度自动开启备用发射机；
4. 根据不同用户的权限实时控制发射机各种操作。
5. 自动生成报表功能：可根据用户的要求，生成各类报表（如日报表、季报表、故障记录、维修记录、检修记录、指标记录、交接班记录等）。报表可根据需要进行定时或随机打印；
6. 键盘功能
1) 可通过小键盘对前端机进行人工干预或修改某些参数；
2) 可修改开关机时间、当前时间、倒机时间；
3) 可通过键盘操作实现开机、关机、倒机等操作；
4) 为了避免频繁倒机，可屏蔽某一部发射机的使用。
7. 遥控操作主要是对发射机的工作参数进行设置或直接控制发射机，主要的命令有：开机（包括高开、低开）、关机（包括高关、低关）、倒机、复位等。值班员通过这些功能，控制设备的工作状态。
为了保证系统的安全有效运行，系统提供口令管理机制来限定值班员的操作权限和操作范围。值班员的权限由系统管理员设定。
系统运行过程中的操作情况都被自动记录，包括值班员的编号、时间、命令等。系统可以对记录进行查询、检索，以便了解值班员对系统的操作
8. 数据查询
1) 历史曲线：查询设备的模拟量，每五分钟取一点数据，画出昨天和的两条曲线。
2) 事件查询列出设备发生故障或越限这两种事件，并显示故障代码及含义，发生故障设备的数据、状态。
9. 数据存储：
1) 一类是五分钟数据，它只包含模拟量，因为数据量较大，只需保存三个月，五分钟数据以曲线的方式显示；
2) 一类是例行数据（整点数据），包括模拟量、开关量，整点数据是各类报表的依据。
3) 另一类是故障数据，包含故障前后十秒内的所有数据。
4) 所有历史数据亦可存入光盘长期保存。
10. 数据库的通用性和安全性
1) 历史数据存放在主服务器数据库中，在从服务器中建立该数据库的镜像备份，两者通过定时校验，发现问题及时自动恢复。
2) 对数据库的查阅、修改、删除设置不同级别的权限，以防数据库中的信息被破坏。
11.MIS系统（管理信息系统）是监控系统中的一部分，是一个小型的数据库，主要是对机房内的器材、图纸资料、技术档案进行统一的、规范的、科学的管理。MIS系统具备一般数据库所具有的各种功能，包括对器材、图纸资料、指标记录、维修记录、交接班记录进行显示、查询、检索、统计、打印报表等功能。
12. 远程访问采用网络操作系统、内置WebServer软件，利用Web 信息发布技术，通过局办公网，为上级领导和相关职能部门提供有关的信息。
为了保证系统的安全，减少系统入侵或人为破坏的可能性，应设置实时数据网关，使监控网能共享办公网资源，办公网不能直接访问监控网，只能按权限取得约定的实时信息
科学的编程步骤其实很简单，但往往大多数工程师就是认为简单而忽略很多细节。细节的忽略，必然会在以后出现问题。想避免日后的问题，只有好好的遵守规则，没有规矩不成方圆，plc编程一样有其自身的规矩。
步：阅读产品说明书
步看起来再简单了，但很多工程师都做不到。认为这一步是浪费时间，甚至只从供货方培训来了解设备。
仔细阅读说明书是编程的步，要阅读安全守则，知道哪些执行机构可能会对人身造成伤害，哪些机构间容易发生撞击，当发生危险时如何解决，这些致命的问题都在安全守则中，为什么不去看呢?
关于设备每个元件的特性，使用方法，调试方法也在说明书中，不去阅读，程序正确，如果元件没有调试好，设备一样不能工作。再有，所有的电路图、气动液压回路图、装配图也在说明书中，不去阅读它怎么知道没种元件可以做何种改造呢。
第二步：根据说明书，检查I/O
第二步，检查I/O，俗称“打点”。
检查I/O的方法很多，一定要根据说明书提供的地址依次进行检查，在安全的情况下来检查。
在检查输入点时，一般输入信号无非是各种传感器，如电容、电感、光电、压阻、超声波、磁感式和行程开关等传感器。检查这些元件比较简单，根据元件说明将工件放在工位上，或是移动执行机构检查传感器是否有信号即可。当然，不同的设备检测的方式可能不同，这要看具体情况而定了。
在检查输出信号时就要格外小心了。如果是电驱动产品，必须在安全情况下，尤其是保证设备不会发生撞击前提下，让执行机构的驱动器得电，检查执行机构是否能够运动。如果是液压或气动执行机构，同样在安全情况下手动使换向阀得电，从而控制执行机构。在检查输出信号时，不论执行机构的驱动方式是什么，一定要根据元件说明书，要保证设备和人身安全，要注意并不是所有设备的执行机构都可以通电测试的，有时个别的输出信号可能无法手动测试。
无论是输入还是输出装置，当传感器有信号或执行机构的驱动装置得电后，必须检查PLC上的I/O模块指示灯是否也点亮。很多设备中，输入输出信号是通过接线端子与PLC连接，有时接线端子的指示灯有信号，但不能保证由于连接导线内部断路，而PLC上相应的地址没有信号接通。这一点要特别注意。
在测量输入输出信号后，要将测量的地址记录下来，保证信号地址和说明书中一致。如有不同，测量设备地址，多次测量仍然不一致，先联系设备厂家，因为此时不能保证厂家提供的地址没有错误。
第三步：打开编程软件，进行硬件配置，并将I/O地址写在符号表中
不同的PLC使用不同的编程软件。对于任何一种软件来说，编程前的步就是进行硬件组态，根据实际PLC的类型建立硬件配置及相应的通讯配置。硬件组态完成后，将之前在纸上记录下来的I/O地址写在软件的符号表中。由于软件不同，对于符号表的定义可能不同，但一般的软件都有该功能，这一步是至关重要的。在编写符号表时，不仅要把设备输入输出的地址写正确，好再给每个地址命名并添加注释，这对后面的编程会非常方便。不需要在编程时每次都查询地址，只要填写命名好的名称即可。当然，这也取决于软件是否具备此功能。
第四步：写出程序流程图
在编程之前，一定要在草稿上写出程序的流程图。一个完整的程序，应该包括主程序、停止程序、急停程序、复位程序等部分，如果软件允许，应该将各个程序按“块”的形式编写，即一个程序是一个块，终将每个块按需求来调用即可。
PLC擅长的就是处理顺序控制，在顺序控制中主流程是核心，一定要确保制定好的流程是正确的，要在草稿上仔细检查。如果主流程存在问题，当程序被PLC执行后，很可能发生撞击，损坏设备或对人身造成危险。
第五步：在软件中编写程序
确保主流程没有问题后，便可以在软件中编写程序了。还要注意停止、急停和复位程序的正确性，尤其是停止和急停程序，这是关系到人身安全和设备安全的重要的程序，万万不可小视。一定要保证无论在任何情况下，只要执行停止或急停程序，设备不会对人身造成伤害。
第六步：调试程序
在调试程序这一步中，可以分成两个方面。
1．如果条件允许，或是你的逻辑能力超强，可以先用软件的仿真功能做测试，很多繁琐的程序很难用软件仿真看出程序是否正确。
2．将程序下传到PLC中进行在线的调试。如果设备不动或运行中出现异常情况，先不要去修改程序，很可能是传感器没有调试到位，如果确保传感器无误，再去修改程序。
第七步：调试完成后，编辑程序
在上一步的调试中，由于对程序有所修改，故必须整体检查或编辑一下程序，将终的程序下传到PLC中。
第八步：保存程序
在这一步中，要注意一个问题，就是应该将程序保存在什么地方？PC硬盘？闪存设备？移动硬盘？当然这些都不可以，所有这些存储设备都可能感染病毒。必须且只能将程序烧制到光盘上。还有一个问题，烧制的程序是哪个程序？在之前我们已经将终调试并修改完成的程序下载到PLC中，如果PLC在执行该程序时完全无误的话，就将该程序上传到PC中，将此程序烧制到光盘中。
上面的一切都是为了安全。
第九步：填写报告
完成编程后，应该填写后的调试报告，将遇到的问题和程序的一些难点问题一一记录下来。因为长时间以后，自己也会对程序的某些技巧的地方遗忘，也方便其他同事能够理解你所编写的程序