6ES7223-1PM22-0XA8质量保障
报警及报警联动功能（可选部分）
为防止外人非法闯入实施破坏和盗窃行为，根据机房现场环境合理配置门禁和红外等探测器实现防盗报警。本系统在报警发生后将联动打开辅助摄像灯光，摄像机会自动切换到相应预置位并开始录像，智能监控设备CRTAE2008会向监控中心报警。联动报警方式有：机房本地声光报警、或本地电话语音报警、或电子邮件报警、或SMS短信报警、或网络广播客户端报警等。
温湿度监控功能
对于面积较大的机房，由于气流及设备分布的影响，温湿度值会有较大的区别，应根据主机房实际面积，确加装温湿度传感器，检测机房内的温、湿度。
温湿度监控功能
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在各个机房设置温湿度传感器，将温湿度传感器联接到现场信号采集控制器CRTAE2008上，CRTAE2008通过TCP/IP与中心实现通信，在中心机房可通过网络显示出各机房的实时温湿度情况，当温度、湿度越界时报警。这些功能都在监控软件中实现。
漏水监控功能
由于用户机房面积大，且漏水水源一般在机房地板下，为了方便用户今后的维护，建议采用我公司生产的漏水检测系统。工作原理为：采用耐腐蚀，强度高的感应线缆与控制器及其他附件，将有水源的地方围起来，一旦有液体泄漏碰到感应绳，感应绳通过控制器将接点式信号输到CRTAE2008采集机，及时通知有关人员排除。
漏水监控功能
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电源参数监控功能
进线柜在运行中有很多重要的参数，例如电压、电流、功率（有功、无功视在）功率因数、频率电度（有功、无功），通常是采用在电屏面安装仪表，由人工监视，柜内的自动空气断路器，过流保护的工作状态，以及总开关的状态也是由人工在现场监视。现在，进线柜的供电参数通过智能电量仪表把运行状态以数据的形式传输给计算机系统，使现场达到无人值守的目的。
出线柜也可以通过以上的方式，达到无人值守的目的。系统一旦报警,会自动切换到相应地开关画面,颜色随着改变。系统自动播放多媒体语音报警。如果设置了电话自动拨号功能，系统将会自动拨打所设置的电话号码或者BP机号，通知有关人员处理。
UPS监控功能
通过由 UPS厂家提供的通讯协议及智能通讯接口，对 UPS进行监控，对UPS内部整流器、逆变器、电池、旁路、负载等各部件的运行状态进行实时监视，一旦有部件发生故障，系统会自动报警。并且实时监视UPS的各种电压、电流、频率、功率等参数，并有直观的图形界面显示。
UPS监控功能
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该系统可兼容世界各厂家的智能UPS。（根据生产厂提供的全部监控功能）具体监控整流器、逆变器、电池、旁路、负载等五部分的运行状态与参数。根据需求，此系统所需功能如下：输入、输出电压、输出电流、输出频率、电池状态、旁路状态、负载状态、各部分的工作参数。
烟雾探测功能
离子型烟雾探测设备，适用于安装在少烟、禁烟场所，用来探测烟雾有无，当一定量烟雾进入烟雾传感器的反应腔，传感器发出声光警报，并向采集器输出告警信号，通过能够准确地检测到烟雾，为火灾预防和早期发现提供帮助。
视频监控功能
在机房安装视频监控系统，主要是在机房重要位置安装摄像机，将摄像机连接到NV1502网络视频服务器上，给设备专为IP网络进行视频监控而设计，可以通过五类线、光纤或无线媒介在10/100Base-T网络上以每秒25(PAL)幅画面传送高质量MPEG4图像。
JHSMARTVIEW是一个的远程网络视频监控软件，基于目前流行的Browser/server通过任何TCP/IP网络进行数字视频的管理。与NV系列网络视频服务器相结合，构成CCTV与企业局域网或广域网的图像监控实现真正的整合。你可以通过众多的摄像机浏览全实时的监控画面，控制摄像机的运动，接收报警通知。监控画面可以根据需要轻而易举地进行切换，或者根据多种预先确定的格式进行重组。对于具有不同需求的客户，我们还可以为其进行特殊定制。
视频监控功能
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本系统的视频信号有移动报警功能，一旦采集的视频信号有物体移动，系统将自动启动录像。所有报警的录像都将包含有报警信号发出的一分钟之前的录像画面，以方便对其鉴别。这样可以做到在收到报警信号后在立即在浏览器上查看机房内情况，提高管理者对突发事件做出解决办法的时间。
随着社会信息化程度的不断提高，机房计算机系统的数量与俱增，其环境设备也日益增多，机房环境设备（如供配电系统、UPS电源、空调、消防系统、保安系统等）必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。对机房动力设备及环境实施监控就显得尤为重要。
机房环境及动力设备监控系统主要是对机房设备（如供配电系统、UPS电源、防雷器、空调、消防系统、保安门禁系统等）的运行状态、温度、湿度、洁净度、供电的电压、电流、频率、配电系统的开关状态、测漏系统等进行实时监控并记录历史数据，实现对机房遥测、遥信、遥控、遥调的管理功能，为机房高效的管理和安全运营提供有力的保证。
动力环境监控系统概述
1、系统的目的
本系统的目的是为了保障中心机房系统的正常运行，实时监测机房环境的各项指标，遇到机房停电、电源故障、环境温度过高、非法闯入、火灾和漏水等紧急意外情况，能够及时记录、查询和自动快速报警。
2、原则
从实际出发，在有限的预算下，追求高的性能。在重要的机房，采用嵌入式网络型监控设备，辅于传感器，组建综合监控管理系统具有较好的成本优势，其建设成本远远低于采用传统PLC模块，工控组态软件之和；建设周期只有传统方案的1/4；系统维护成本只有传统方案的1/2。
3、系统的先进性
·采用先进、成熟、实用的技术。目前监控系统的技术的发展已经比较成熟，我们现在规划的是面临21世纪的系统，要经得起时代的考验。我们的产品在技术上已经达到国际先进水平，成熟、可靠；在使用上简便实用，十分适合我国各企事业单位机房使用。
·系统具有集中统一的管理能力，为系统管理大大提供方便。根据实际的管理体制，管理是要集中统一的，我们的系统具有多级集中统一的管理中心，并实施科学合理的管理，使监控技术发挥高的效用。
·系统具有开放性、可扩性、兼容性和灵活性。监控系统以安全为核心，随着21世纪的到来，安全技术在广度和深度上的发展，使得监控系统演绎成综合性集成系统。我们的系统具有很强的开放性，能灵活的与企业内部网络刺痛连接，不管是何种网络传输方式都能有机融合成一个整体。系统应用范围大小差异很大，这就要求系统能适合多种规模，要有较强的可扩性。我们的系统能随时适应对系统的扩容要求，系统具有很强的兼容性和灵活性，能适应产品的升级换代。
·系统必须具有安全性、可靠性、容错性。系统设备的安全性、可靠性是个非常重要的指标。我们的系统具有较强的容错性和自检功能，能够避免操作人员误操作等引起系统工作不正常现象的发生。
·合理的性能价格比。在系统设计时，从实际出发，在有限的价格下，追求高的性能。我们的系统采用嵌入式网络型监控，辅于传感器，组建综合监控管理系统具有较好的成本优势。
4、系统的稳定性和安全性
本系统适应监控网络化趋势，不落后，不重复投资；采用内部局域网通信和管理，更稳定更安全。采用TCP/IP方式，各监控机房可以很容易地与监控管理中心及数据库建立起联系，用较低的成本，对监控机房的动力设备、机房环境、安全保卫消防、视频图像等信息实施统一平台下的监控。
监控功能
· 供配电：电源参数监控；
监控机房内电源进线柜和出线柜电压、电流、频率状态。
· 机房设备：UPS监控；
监控机房内UPS电源输入、输出电压、电流、频率等各项参数，设置报警参数，设备出现故障及达到报警参数设置范围，可随时向监控中心发出警告。
· 机房环境：机房温湿度、漏水监控；
在机房设置温湿度传感器，在中心机房可通过网络显示出各机房的实时温湿度情况，当温度、湿度越界时向监控中心发出警告报警。在机房主要是地板下设置漏水感应线圈，在出现水源时可及时发出警告。
·图像监控：对机房现场进行图像实时监控与传输，保证在市局监控中心可随时查看每个分局机房内视频图像。
· 集中监控：对以上内容通过计算机进行集中监控。
系统解决方案
本方案将配电电源监控、环境监控、和安全视频监控结合在一起，提出建设基于IP网络传输技术的数字化、网络化监控系统工程。
在机房安装我公司产品网络型智能监控数据采集机CRTAE2008，将各数据采集模块，如温湿度传感器、烟雾探测器、红外探测器等设备连接到采集机上。给CRTAE2008分配好IP地址，用浏览器方式就可以实现多个机房的参数监控和告警的查询、排序、统计等功能。监控中心安装数据库服务器及相关监控管理软件，并安装智能电话语音报警机和GSM短信报警机，在机房出现异常情况下，可拨打预先设置的电话及手机号码或发送短信。监控中心都可以进行机房监控管理和收到告警通知。
该方案设备连网结构如下图所示：
［编辑简介］：本文描述了上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司的涂装生产线输送控制系统的设计。系统包含安全PLC、交换机、HMI操作站、变频器、电源等，文章对系统组成、网络架构及技术创新性进行了相关论述。
［摘要］：
［关键词］：汽车 涂装 安全PLC
随着控制系统技术水平的不断发展和提高，各种新技术、新产品也不断应用到汽车生产线的建造上来。在这样的背景下，我们同通用北美的专家一起全面优化了公司西部工厂和东部工厂的控制系统，推出了新的硬件设计标准GCCH-1，软件设计标准GCCS-1，制造安装标准GCCB-1和安全设计规范GDHS。上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司的涂装生产线输送控制系统，正是在严格遵守这些新设计标准的基础上建造而成的。
设计目标及要求
青岛涂装生产线是按照40JPH（每小时生产车体数）设计，年产30万辆，多种车型混线生产的高柔性、快节奏生产线系统。为了建成一个完整、先进的汽车涂装生产线输送控制系统，系统的设计在遵循新的控制系统标准的还必须严格按照以下要求进行：
1.安全性，系统既要符合国家的相关标准，又必须遵守GDHS的安全性设计，所有的安全元器件必须遵守SIL3\CAT4（安全完整性等级）等级，所有的安全信号采用冗余控制技术，以保证设备及人身安全；
2.挖掘系统低成本的底线，体现高价值的控制系统；
3.全面保证系统设备的高可靠性和稳定性；
4.小化周期时间（从设备的初设计、采购、安装调试到系统正常运作）；
5.系统的运行以及采用的材料，要确保不影响汽车产品本身质量；
6.对环境的影响达到小化，节约能源；
7.对设备的操作和维修符合人机工程，故障的诊断和处理简洁、快速等。
系统的独创性设计
1.输送控制系统组成
输送设备控制系统作为涂装车间控制的核心，在国内汽车厂融合了工艺设备控制系统、暗灯控制系统（现场请求帮助）、车体自动跟踪系统AVI以及上位监控系统PMC共五大系统于一体，共同采用同一套安全PLC处理器进行控制。
输送控制系统主要用于控制车间内部的输送设备，贯穿整个生产线的始终。涂装车间的输送设备主要由前处理、电泳线的积放链、工艺区域的皮带线，烘房区域的地面反向积放链IMC，喷房区域的双链，以及其他类型的设备，如滚床、安全门、移行机、升降机及叉式移栽机等组成。整个涂装车间输送控制系统共分为13个控制区，每个控制区主要由一套电源分配柜PDP、主控制柜MCP和其他一些远程控制柜体组成。PDP柜由主隔离开关、安全I/O和接触器等组成，主要为该控制区提供380VAC和220VAC电源。MCP柜内包含PLC、交换机以及直流源模块等，为该控制区提供所有的总线和控制24VDC电源。一个典型的控制区域布置如图1所示。
图1 涂装电泳存储区PDP、MCP和HMI的现场布置
2.网络架构的安全性、创新性设计
系统的总体网络架构采用分散式两层网络，即工业以太网EtherNet/IP和DeviceNet安全网络。其中，工业以太网网络采用星型拓扑结构，通过与赫思曼的MS20可网管式交换机相互连接进行实时通信，负责收集生产相关数据，故障报警信息，PLC与HMI操作站的数据传输，以及不同PLC之间的联锁信号通信等。DeviceNet安全网络用于现场设备层的控制，控制的设备包括变频器、安全I/O、安全门、暗灯显示板及条码扫描枪等。车间工业以太网Ethernet/IP布置如图2所示。
图2 车间工业以太网EtherNet/IP布置
EtherNet/IP网络通信基于UDP/IP（用户数据报协议/互联网络协议）标准以太网和开放性的应用协议——通用工业协议CIP。在输送控制系统中，EtherNet/IP主要用于PLC到PLC的对等网络通信，利用这个通信实现实时I/O控制和显式报文的通信。关键信息包的实时交换必须建立在生产者/消费者模式上，生产者在网络上存在着多个潜在消费者。
EtherNet/IP的显式报文通信主要用于PLC到机器人，PLC到其他的工艺控制器以及机器人到自身的控制柜的联锁信号传输，其通信路径如图3所示。
图3 EtherNet/IP 中实时I/O控制和显式报文的通信路径
DeviceNet安全总线作为在国内汽车制造公司使用的底层设备控制网络技术，与传统的DeviceNet网络的主要区别是更安全、传输速率更快，满足国际安全标准SIL3/CAT4等级。
DeviceNet安全网络是指在总线网络中涉及到安全的数据由安全I/O收集，通过DeviceNet安全协议传输到安全PLC中，它可以和普通网络数据传输，共用同一条DeviceNet总线电缆，其安全性主要体现在：
（1）在安全协议里，总线网络会给每个信息包贴上时间邮戳，对各个网络和节点分配惟一的网络安全序列号，对传输过来的数据进行多方面求证，大大提高了数据传输的安全性和可靠性。
（2）对网络上传输的数据进行优先级划分，安全类型的数据在网络上具有更高的传输优先级，能够确保其数据及时、准确地传输到安全PLC处理器。
（3）网络数据的传输速率设置由以前的125kbps提高到250kbps及以上，确保网络速度更快，缩短了1倍的控制周期。
（4）现场的安全IO模块自身具有一套自我检测程序，不断地发送测试脉冲和双通道一致性检测，能够及时收集设备的数据，并发现模块的异常状态。
（5）安全PLC处理器由两个不同的控制器模块组成，主模块负责处理普通的逻辑程序和安全的数据，一个辅助处理器模块只处理与安全相关的数据。两个控制器在执行任务的过程中不断相互比较，当发现不一致时会报警，终止程序的执行。如此双冗余的安全数据处理机制，保证了现场人身、设备的安全。
（6）调试完成后的安全程序和网络都可以进行密码式管理，确保程序和网络不会被恶意篡改。
安全IO、DeviceNet安全网络和安全PLC处理器的使用，确保了数据在原始采集、传输通信和控制器处理整个过程中的安全性，创新性地解决了常规设备和安全设备不能在一个设备网络上运行的难题，使整个系统更加简洁，便于维护。DeviceNet安全网络的使用，还增大了系统的控制范围（2～3倍），建造同样的涂装生产线输送控制系统由原来的35套PLC减少到现在的13套，大大降低了系统的建造成本。图4显示了一段典型的DeviceNet安全总线下所带的设备。
图4 一段典型的DeviceNet总线所带的网络设备
3.电源的安全、独特性设计
根据系统的安全性和便捷性设计，控制系统的电源分为两种类型：一种为没有经过电源分配柜PDP的主隔离开关，直接连接至“热变压器”输入端，转化成220VAC电源，我们称之为“热电”，主要给PLC背板、以太网交换机、暗灯显示板和HMI等设备供电。另一种为经过主隔离开关的电源，由“控制变压器”转换成220VAC供电给MCP，再由直流电源模块转化成24VDC，我们称之为“控制电源”，主要给总线、现场IO、传感器和继电器、接触器等控制元器件供电。“热电”的特别设计保证了PLC中的相关数据不会被清除，报警信息和操作日志能被及时记录，在维修和故障处理过程中更加方便。
在电源安全性设计中，PDP柜体上的主隔离开关作为该控制区惟一能量锁定点，当有人需要到现场作业时，维修员必须先关掉PDP上的主隔离开关，并且挂上安全锁，做好能量锁定。按照设计要求，所有裸露的380VAC和220VAC危险点必须加上聚乙烯树脂透明玻璃罩，且在上面钻上小孔以便检测使用，消除一切安全隐患，有效预防由于人员不小心触碰而导致的严重后果。输送控制系统的整体架构设计如图5所示。
图5 系统的整体架构设计
按照电缆的设计，现场主要使用两种电缆：动力电缆和控制电缆。电缆全部采用快速接插件方式，按照总线式结构布线，使施工更快速，布线更整齐简洁。动力电缆设计为4芯，分别为3根三相线和1根接地线。控制电缆率先大胆采用总线和24VDC控制线结合为1根9芯电缆，在解决了其相互干扰的问题后，大大简化了系统的复杂度，且运行稳定可靠，维修维护方便。电缆的接插件设计不仅为项目的施工省掉了大量电工，还节约了至少20%的安装时间。整个工厂控制系统柜内的电线电缆采用统一颜色标准，不同颜色代表不同的电压等级，起到安全警示的作用，方便现场维护、维修（见图6）。
图6 控制柜内电线电缆的颜色标准
4.系统的其他新颖设计
在系统网络和电源架构采用创新性设计的许多其他设计也是别出心裁：
（1）硬件设计采用EplanP8绘图软件制图，该软件采用数据库结构和面向对象数据模型OODM设计，可提供许多自动化功能，省掉了大量重复性工作，还可以通过ODBC等方式与其他数据库建立连接。设计过程中可以自动生成元器件编号和材料清单等，节约硬件设计时间40%左右。
（2）根据设备布置，整个车间配置了56台HMI操作站，分别设置于设备附近，可以方便、快捷地进行设备调整和维修。HMI有三种控制方式：自动控制、手动控制和维护控制。HMI画面采用通用汽车新标准设计，双语显示，功能强大，便于操作，能够及时、快速、准确地操作，并反应现场的设备状态。
（3）车间现场所有3kW以下的输送设备电机采用SEW一体式变频器进行控制，该变频器达到IP67防护等级，配置6个独立的输入点，M12接口用于方便、快捷地连接就近设备的传感器。
（4）控制柜内的布置也严格按照电压等级进行布局，从上往下、从左到右电压由高到低，所有的硬件和软件设计保留25%的预留量，为今后系统改造和产能提升预留足够的空间。
（5）当现场设备出现故障时，该系统能以三种方式显示报警信息：现场的HMI屏幕、暗灯维修音乐响起以及PMC监控系统提示，信息的显示包括了故障点在程序以及现场的具体位置，极大地减少了故障的发现和处理时间。
（6)软件设计思维严谨、逻辑严密，引进了通用北美的软件进行模块化设计。通过简单地输入网络控制区域的相关信息，如HMI的控制范围、设备网络节点号及采用的PDP和MCP编号等，即可自动生成程序的80%，为软件设计节约了50%以上的时间，设计出来的程序更加规范，均带有相关注释，可读性强，更便于日后的维护、维修。图7显示了涂装底涂UBC入口的机运设备及控制系统布置。
图7 涂装底涂UBC入口系统设备布置
系统应用及推广价值
青岛涂装生产线输送控制系统创新性地采用了众多先进技术和理念，从2008年4月28日SOP以来，整个系统运行稳定、安全、故障率低。在青岛分公司的整个整车工厂，冲压车间、车身车间、涂装车间以及总装车间，均采用了这种解决方案，部分做的修改已经重新写进新的技术标准中，其他相关的汽车公司也纷纷前来参观、借鉴。