西门子模块6GK7343-1EX30-0XE0技术参数
一、前言
空分设备是将空气中的氮气、氧气分离中来的一种配套设备。近年来，中小型（氮气或氧气产量在10000m3/h以下）空分系统多采用“PLC+上位软件”方式控制，控制系统的稳定性和实施的方便性受到广大用户的青睐。
VPSA（变压吸附）分离技术是采用加压吸附、降压解吸的方式分离空气中的氮气和氧气，为用户提供气体单体，根据吸附剂的不同，系统分离出氮气或者氧气。采用VPSA技术进行空气分离的空分系统和传统的深冷法相比较具有设备起动快、投资少、建设周期短、综合能耗低等特点。对于污水处理、钢铁等行业，系统完全可以满足用户用氧需求。
二、工艺简介
以变压吸附制氧工艺（见图1）为例，空分系统设备由鼓风机、真空泵、吸附器、换热器、氧压机等多个主设备组成，还有一些辅助系统如循环水系统、仪表空气系统。
空气经过滤器去除空气中杂质，由鼓风机压缩、换热器降温，从吸附器下部进入吸附器，吸附器内装填具有选择性吸附空气中水分、C02和碳氢化合物的吸附剂，还装有具有选择性吸附空气中氮气的吸附剂。空气通过吸附床层时，空气中H20、CO2、碳氢化合物，氮气被吸附剂选择性吸附，氧气产品从吸附器顶部流出。吸附剂饱和后，通过降低吸附器工作压力实现吸附组分解吸，外流出吸附器。每一个循环，吸附器都经历了吸附、顺向放压、真空解吸、均压、充压五个工作步骤。
这五个工作步骤是通过气动切换阀切换来实现的。气动切换阀的动作由PLC控制系统根据没定的程序控制阀门的自动切换。
三、控制系统构成
空分控制系统主机选用具备双CPU硬冗余PLC产品，上位机软件使用北京亚控公司的组态王，系统按照无人值守管理要求设计和仪表配置。采用PLC逻辑程序和上位机使用组态王监控软件的联合控制模式，具备各种通讯和远程监控功能。PLC和组态王均采用冗余结构配置，网络架构采用光纤冗余环网的结构，大大提供了系统的稳定性和可操作性。具体结构如图2所示：
如上图所示，下层PLC控制系统采用双CPU硬件冗余结构，PLC的动作切换在毫秒内完成，保证系统的安全性、及时性。上位机系统主要有IO服务器、登录服务器、报**务器、历史服务器、web服务器组成。
1、IO服务器主机和IO服务器从机组成上位机双机热备，系统正常运行的时，主、从机都启动，但从机不采集实时数据，而通过网络获取主机数据，负责对主机进行监听。主机停机后，从机采集数据并完全取代主机功能，主机恢复运行后，从机停止数据采集，系统恢复正常状况。
2、工程师站上可以进行上位机组态、修改组态程序、修改PLC程序，他的权限比较大。
3、根据项目大小、待处理数据量大小，可以选择登录服务器、报**务器、历史服务器三台服务器，也可以使用一台服务器担当三个角色。也可以作为中控室的调度站。
4、WEB服务器独立存在，专门负责数据的网络发布、供客户端浏览。
5、客户端用户访问数据要通过防火墙，它可以限制IP访问和数据流传输方向，保证网络了安全。
组态王软件实现的主要功能为：
－数据采集：实时就地集中监测鼓风机、空压机、真空泵、氧压机、等运行状态及各主要运行参数，并且能实时显示其运行状态图和数值。通过组态王进行系统开发，实现实时数据曲线、历史数据曲线、PID参数设置、阀门时序控制设置等操作。
－报警功能：组态王可以实现蜂鸣报警或者声光报警，当采集的数据超出设置的各段数值时，给出报警，操作员或决策者就应该注意采取措施，给与权限的工作人员能在线直接修改参数。
－远程控制：在整个控制中比较多吸附塔部分，主要是对阀门开关控制，实现分子筛的自动解吸;阀门的时序动作采用配方控件来实现，简单、快捷、方便。有些阀门的控制是根据管线气体压力过大，进行开阀放空的操作，个别的调节阀PID控制主要由PLC来实现，组态软件在上位机仅对其进行一些参数设置。氧压机、真空泵和鼓风机控制主要是对电机启停控制，当设备振动监测报警以后会自动停止设备的运行。
－历史数据记录和查询：数据能实时被采集的上位机中，能写入数据库中，数据库也实时更新并存储，用户可以通过实时曲线查看数据状态，通过查看历史曲线、直接查询数据库等操作对历史数据进行查询和的对数据分析。
－操作历史记录：组态王中能对每次操作记录能自动记录，在实际管理中对其操作的人员也只能是具有权限的工作人员或者总工能对其操作，这样能的保障系统的安全，稳定运行。
－在线查询各报表并自动打印：根据客户的需求，可在线查看各种报表、并实现自动打印。如班报、日报、月报表等。
四、
本文介绍了组态王在中小型空分系统上位机监控的应用，系统多处采用了冗余设计结构供用户选择，并经过了实际的工程验证，受到用户的。组态王作为上位机监控软件完成对现场数据监测的提供多种控件功能来满足客户的实际需求，很好的完成了上位机监控任务。考虑整个空分系统的安全，一些联锁动作和PID控制还建议用户在PLC部分来实现。这样，上位机系统暂时瘫痪也不会影响系统的整体运行。
“组态软件+PLC”的控制模式完全可以满足中小型空分系统的控制要求，系统具有实施方便、运行稳定、灵活、可扩展性等特点。随着技术的成熟，设备规模不断扩大，可以满足中小型空分市场的需求。近年来，变压吸附空分技术依靠自身优势，在一些行业已经逐步取代了传统的深冷法空分技术。
编者语：“嵌入式系统工程师行业认证”考试是中国软件协会嵌入式系统分会组织的全国统一考试，每年分上半年和下半年两次考试。“嵌入式系统工程师行业认证”的问世，无疑对于众多的致力于嵌入式系统培养方向的高等院校和培训机构而言是福音，构架了一座连接学校和企业的桥梁，直面岗位，规范标准，盘活了整个嵌入式系统的产业链，而更具有历史意义的是中国厂商将实现从“中国制造”到“中国创造”的伟大飞跃。
一、背景介绍
众所周知，随着我国信息化与工业化融合的推进，在企业广泛推广和应用嵌入式系统技术已成为趋势。企业不仅对嵌入式系统人才需求的数量在增加，对嵌入式系统人才质量的要求也在**。目前，我国还没有完善的嵌入式系统人才教育体系和培训标准，所培养出的嵌入式系统人才无论从数量，还是从质量上都不能满足企业的需求。嵌入式系统技术是跨学科、跨行业的技术，嵌入式系统人才应是有较强实践经验的复合型工程技术人员。合格的嵌入式系统工程师是嵌入式系统人才教育的目标，也是企业选聘人才的需求。嵌入式系统工程师的水平反映嵌入式系统人才的教育水平，也体现企业推进信息化与工业化融合的能力。
二、对策研究
针对当前社会上嵌入式系统人才教育缺乏规范，培训水平和学生质量参差不齐，导致出现教学中重学历、轻能力的倾向；招聘中容易见文凭、很难识真才的现象。为**嵌入式系统人才教育和培训水准，使嵌入式系统人才的水平认定有衡量指标，我协会组织、教授和技术人员制定出适合我国目前嵌入式系统人才教育和人才需求状况的“嵌入式系统工程师行业认证”。本认证从嵌入式行业发展的需求出发，从企业用人实际需求考虑，侧重实际工作能力认定，供嵌入式系统人才教育和培训单位、用人单位等作为嵌入式系统人才招聘、使用、认定水平的客观依据，方便有关嵌入式系统技术学习和工作的人员相互交流、沟通。
为更好地开展“嵌入式系统工程师行业认证”事宜，我协会特别成立认证委员会具体负责联合国内外嵌入式系统人才教育和培训单位、用人单位等，结合国际嵌入式系统行业的标准和规范，进行“嵌入式系统工程师行业认证”的推广活动，以促进我国嵌入式系统行业健康快速发展。
三、认证体系
“嵌入式系统工程师行业认证”体系，如图1所示：
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此认证体系的架构独具匠心，根据目前行业发展趋向，把分为硬件、软件、测试三类；为了打破当前存在的学、用严重脱节的现状，我们突破性地把嵌入式系统为基本、经典的内容定位在“职业资格”的认证，其中又分成“初级、中级和”三类，一旦具备了职业资格，那么就能顺利进入嵌入式系统的大门；当然鉴于嵌入式系统技术发展的日新月异、企业用人需求的不断更新，我们把“技能”的认证作为一大亮点，我们将和相关的企业建立良好的合作关系，共同力推“技能认证”，让具备了一定理论知识的嵌入式人才，根据自己的兴趣所在、岗位意向，以及企业的需求，尽快地寻求到深造的方向，使理论和实践得以完美结合，打造迅速、通畅的人才培养、进修的通道和阶梯。
四、组织结构
中国软件行业协会嵌入式系统分会认证委员会设立认证考核委员会，由企业会员（用人单位）、培训机构会员（培训单位）、高校会员（教育单位）组成。考核委员会负责制定考试的方针、政策和原则；组织制定“嵌入式系统工程师行业认证”考试发展规划；审定有关嵌入式系统工程师行业认证考试的大纲、审批考试机构，对培训、考试工作进行指导、检查；合格标准、组织命题、阅卷；证书的发放和管理等事项。还设有考试中心，具体负责考务工作，如报考、考试场所、监考等等。培训中心则是由协会认可的提供考试相关的课程学习、实训操练的部门，如有关高校相关院系、声誉良好的培训机构等。具体如图2所示：
五、实施细则
“嵌入式系统工程师行业认证”考试是中国软件协会嵌入式系统分会组织的全国统一考试，每年分上半年和下半年两次考试。考试坚持统一考试大纲、统一考试命题、统一考试合格标准、统一颁发证书的原则。报名参加“嵌入式系统工程师行业认证”考试合格者，可获得中国软件协会嵌入式系统分会统一颁发的证书，该证书全国范围有效。“嵌入式系统工程师行业认证”是持证人技术水平和能力的证明，可作为从事嵌入式工程技术和应用开发工作的依据，用人单位根据工作需要可择优聘用。
“嵌入式系统工程师行业认证”的问世，无疑对于众多的致力于嵌入式系统培养方向的高等院校和培训机构而言是福音，指明了嵌入式系统教学的目标，学生通过培训掌握嵌入式技术，就能成为炙手可热的人才；也是各大相关企业的福音，明确了寻找人才的标准，缩短人才对于岗位的适应期。真正构架了一座连接学校和企业的桥梁，直面岗位，规范标准，盘活了整个嵌入式系统的产业链，而更具有历史意义的是中国厂商将实现从“中国制造”到“中国创造”的伟大飞跃。
8%。根据十一五规划，预计到2010年，污水处理能力将达到1万吨/日，届时城市污水处理率将达到70%。
在这样的大背景下，Opto22利用其在国外就已经积累起来的水处理行业经验，凭借可靠的I/O，及良好的通信、任务处理能力功能强大的PAC，志在中国市场大展身手。SNAP系统已稳定运行在国内外无数水处理线上，并获得业内工程师的。
下面结合OPTO 22 SNAPPAC系统在美国Waterford市水处理设施上的应用、美国垦务局在Leadville市特殊废水处理系统的升级改造为例，对此进行介绍。
Waterford市水处理厂
Waterford市是一个人口超过74，000人的密歇根社区，从1996年起公共建设工程部就选用Opto22的软硬件应用于当地的水处理厂、污水抽送站和其他公用设施上。Opto22为当地62个污水泵站提供了自动监测控制，负责15座井和12家水厂在350里范围内的处理配送，监控近1，900个水处理系统的输送点，约1，200个独立警报，并设有预定突发事件及维修保养电子邮件提醒。
监控储槽液位：根据**和压力两个变量进行调节。当出水压力达到了设备预定的大值时，Opto22控制器中的PID回路控制器会对过程变化进行自动调节，直至压力维持在大值以内，从而保证了泵的高效运转；压控PID调节与高度阀结合使用，即能有效防止过压和水击对配送系统造成的损害。Waterford市每年的重大水管爆裂已由原来的60多次降低至20次，为Waterford市节约了巨大的资金
流程图编程：设计灵活，员工易于理解，及时获取数据和报警信息
产品升级：使用PAC系列的软件对早期一对一为模式的mistic系列控制器程序升级极其迅速，且程序无需做很大修改。SNAPPAC控制器配合PAC的软件可以与任意 mistic系列输入输出端口兼容
该市公建部的监测能力和高度自动化已赢得了社会广泛关注。每年来自美国、加拿大，超过 20 余位专家和外省市人员相继参观了Waterford市，惊讶于他们强大的数据采集系统和技术开展。工程师Biederman说：“用技术去解决问题，我们能做得更多，支出更省。技术总是在不断革新，我们要做的是保持良好的商业敏锐度去衡量Opto 22 控制系统、客户管理、以及通讯工具和基础设施，它们各自所能提供给我们到底多少的功能性，沟通性和兼容性。”
美国垦务局
位于落基山脉腹地的阿肯色河主要源头，科罗拉多州Leadville市建立于1877年，该市以金、银、铜等贵金属资源丰富而闻名。Leadville矿井排水隧道（LMDT）于1952年竣工，自1992年，开垦局便进行隧道排水处理，监测包括水位、条件变化报警和金属筛除如镉、铅、银和锌等，调节水的PH值，降低水的浊度，在排放前对其进行净化，保证水符合管理法规和标准，能安全地流入阿肯色河道内。
工程师近系统升级至更先进的SNAP PAC系统，它是Opto22新一代的硬件和软件，拥有更快和更强大的控制器，简单易懂，Microsoft®bbbbbbs®环境下编程，易于操作的HMI开发工具。因为Opto 22 产品可向后兼容，利用新的特点加入指令，却不用改变运行中的现场布线和I/O。新系统拥有Opto22的分布式架构，装有与多个 I/O通讯的独立控制器，用于监测和控制上千个点。Opto 22的 I/O拥有罕见的独立I/O处理器，能进行时间关键性、密集处理和重复任务处理。
PID回路
使用PID回路控制有效调节水的PH值，整个设备中的控制器层的PID回路控制的密集运算下放到I/O机架上的智能处理器，能有效推动控制至I/O层。主机出现故障，仍可不停顿地执行系统各自的任务。
分布式架构
Opto分布式架构的另一个优势在于布线，如水处理操作发生在大规模设备中，一个主控制室与6个远程I/O通讯，面板加2个远程站点通过光纤通讯。这些都是有线连I/O，控制阀门开关、设备开关及仪表监测。在白天的开关过程中，系统操作状态是手动，面板则用于本地控制。而在晚间和节假日，系统切换至自动状态，控制室优先。布线实际上需要2个不同的地点，对于设备大于2500个I/O点的集中控制，需建立起并管理众多远距离布线的运行。所有这些都决定了分布式架构才是佳的选择。
并行布线
整个控制系统并行配置，既可以切换至新SNAPPAC架构，微调至所需要的操作详细和参数上。也可以切换回旧系统并做出相应调节，仍保持设备的可操作性。可在两个系统间倒转，直至正常。
故障报错，报警和可靠性
若遇紧急情况如自主拨号激活，拨打如下之一的电话（管理者、操作员、机械专家或电气
专家 Csuti），使其可以快速知晓并迅速抵达现场。
系统还监测发电机组的停电—若有任何事件发生，发送即时通知—不间断电源供应保证控制器和控制策略时刻运行。
控制系统将对任意不符合设定的操作进行纠正，系统重启。若发现问题，控制策略会对系统尝试重启操作。若系统无法正常重启，整个过程安全有序的关闭。若遇紧急情况如自主拨号激活，
部分国内项目实例：
1、新疆库尔勒电厂，冷却系统的监控系统
2、深圳大冲水厂、东湖水厂及大涌水厂大规模的技术改造项目，进行无人值守的水处理与供水项目的自动化监控，其中，大涌水厂采用opto22 MISTIC 的三层网络系统，总共2，500多点，其中数字量2，100多点， 模拟量400多点。
3、台湾自来水厂的水厂远端水源区水质监控系统。
4、台湾高雄国际机场焚化炉的车道控制与燃烧计量系统。
5、台塑集团汞污泥处理系统项目，系统采用 SNAP I/O监控系统，以ETHERNET连接至上位电脑。以主控制器的三个RS-485串口，连接至前端的 SNAPI/O，控制三套独立，不同位置的现场汞污泥处理设备。
6、香港新界火碳污水处理厂和新界沙田滤水厂的污水处理和过滤过程控制。
7、哈尔滨自来水公司属下自来水厂，供水设施的自动化监控系统。
8、中国船舶重工业集团公司，第710研究所的电气化火车站，自动供应食用水项目，采用“夹装式I/O系统”，进行自动化的监控。
9、黑龙江省，哈尔滨市第三自来水厂，采用“夹装式 I/O 系统”，对全水厂的水处理过程及供水过程，进行现场分布式的监控。
10、贵州遵义自来水厂，采用“夹装式 I/O 系统”，进行全水厂现场分布式水处理和供水监控