西门子6ES7222-1HD22-0XA0常备现货

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1 引言
   电源监控是铁路信号的重要的监控系统。在此之前信号的电源监控系统基本上是采用单片机作为信号采集系统的核心。单片机监控系统一方面存在采集速度慢、界面不友好、操作不方便等技术局限，另一方面由于其中的电源模块部分的监控相对独立，对电源系统带来了诸多不便，比如维护困难、界面显示繁琐等。基于以上原因本项目配套开发了基于台达PLC作为信号采集核心、台达HMI触摸屏作为操作和监视界面的电源监控系统。监控子系统与电源模块通过工业总线网络互连实现整合的经济实用、技术先进的铁路信号的电源监控系统。
2 硬软件系统设计
2.1硬件体系设计



             图1 硬件体系设计
   铁路信号电源监控硬件体系设计参见图1。系统规模：44个数字量输入；1个数字量输出；6个电源模块；39路模拟量输入。
   控制系统配置如下：触摸屏：DOPA75CSTD；PLC：DVP16EH00T＋1个DVP04AD-H＋3个DVP16HM11N；电源模块通讯卡1块；分时采集电路卡1块。
   触摸屏主要是用来显示采集数据、报警、报警上下限设定、采集数据显示微调、报警数据显示、历史趋势图显示等。PLC主要是采集数据并计算，由于考虑系统对模拟量采集的速度要求不是很高，为了节省成本，系统中使用了1 个DVP04AD-H对39路模拟量进行了分时采集，为了实现这个功能我们与厂家共同实验开发了一个电子开关电路，对39路模拟量分了十组、每组4路，通过输出不同的组别进行采集。电源通讯卡主要负责把6块电源模块的数据汇总并且通过RS484接口以MODBUS协议与PLC通讯，使PLC采集得到6块电源模块的数据，为实现这个功能我们公司的电源研发部门做了大量的工作，终使PLC与电源模块的通讯卡实现了通讯，电源模块的信息得到了采集。
2.2软件体系设计
   （1）系统功能设计：44个数字量采集显示，故障判断；6个电源模块的数据采集显示、显示电源模块的工作状态并判断报警；39路模拟量显示、并判断上下限报警；显示报警画面、报警信息、当前报警、报警频次；报警上下限设定；数据微调功能，并且显示微调值；
历史趋势图显示；不同画面开启权限设定；
以上有必要说明的是数据微调功能，由于现场的一次测量元件测量会有误差，此误差是固定的，短时间内是不变的，在程序当中增加这部分功能，使终显示出来的数值是消除误差之后的值；
   （2）系统结构设计分为HMI人机对话界面部分和PLC现场监控部分。HMI部分主要构架参见图2。


                   图2 HMI人机对话界面
   PLC监控部分主要包括：电源模块通讯；分时采集40路模拟量，每次采集4路；对采集的模拟量根据量程进行计算得出显示值，显示电源模块的工作状态并判断报警；微调值计算，显示值微调，并做负值消除；故障和报警；数字量采集显示，故障判断；
3 工程调试
   调试分时采集功能时需要注意分时采集的时间，过大会影响整体数据采集的时间，过小会造成采集数据混乱，需要在两次采集数据之间加一段间隔时间，避免两组数据的重叠。对采集的模拟量根据量程进行计算得出显示值。微调值计算，显示值微调，并做负值消除；注意微调时可能会出现负值情况，要考虑负值的消除。电源模块通讯注意电源通讯时的通讯协议一定要在通讯卡中设置好，包括站号设定，注意地址对应。故障和报警；因为报警点共有79个，很繁琐，需要思路清晰。
4结束语
   基于中达电通公司提供的解决方案的典型案例整合了两种不同种类的产品，体现出单一技术平台在集成工程中的一体化特点。

 当1#机组开起后，1#liuliang必须满足低liuliang值200m3/h，如果用户liuliang没有达到低liuliang值时，机组就会停机保护，值班人员必须提前打开旁通阀，使部分冷冻水在机组内循环来保证机组内有200m3/h以上的liuliang。2#也如此。

二、改造控制要求：

    分三个阶段完成自动控制，下面以1#空调机组为例详细说明如下：

    机组冷水出口liuliang不得低于200 m3/h；

    当1台泵输出压力不能满足要求时，系统提示手动开启另一台泵；

    选择1#或2#泵为变频运行泵。

    当需求liuliang为0～300 m3/h时，1#泵定频运行，保证300m3/h的总liuliang输出，旁通调节阀打开并做PID调节，以保证输出用户所需的liuliang；

    当需求liuliang为300 m3/h～600m3/h时，1#泵变频运行并做PID调节，旁通阀门全关；

    当需求liuliang为600 m3/h～900m3/h时，1#泵定频运行，输出300 m3/h 的liuliang；2#泵工频运行，输出600m3/h的liuliang；旁通调节阀打开并做PID调节，保证6kg的输出压力；

    当需求liuliang为900 m3/h～1200m3/h时，1#泵变频运行，并做PID调节，2#泵工频运行，旁通阀门全关。

   变频系统通过控制柜上选择开关，选择任意一台水泵采用变频控制方式，其他水泵还采用原控制模式。被选择作为变频水泵的机组作为整个系统的调节水泵，来自动调节冷冻水liuliang。在自动控制模式下，利用PLC采集总管压力信号并根据PID运算发出变频器频率给定信号，自动调节电机（水泵）转速使冷冻水压力变化来实现自动控制。还采集输出liuliang送到PLC进行PID计算后再输出4～20mA的电流信号控制旁通阀，来实现恒流的效果。

   PLC将现场参数，进出口压力值、变频器频率、电流、电机转速等上传至控制室内的人机界面进行参数显示。在控制室可通过人机界面对给定压力值、下限liuliang值、PID参数、变频泵选择和启动远程控制。远程实现各种操作，极大的方便了系统控制。控制方式本方案在保留原工频系统的基础上与原工频系统之间设置连锁以确保系统工作安全。

三、设备的配置

   （1）友好的人机界面：由于系统需对每台机组的进口压力、出口压力、出口liuliang、总压力的上限值和下限值，PID参数进行设置，还要对所有的压力、liuliang值进行显示，还有报警信息进行记录。采用Eview的MT506LV人机界面。界面编辑了“主画面”、“控制画面”、“参数设置”、“故障记录”、“压力曲线”、“帮助”六个基本画面。主画面上对采集的压力、liuliang值、变频器的运行频率、电流进行显示，还显示系统当前状态和故障显示，让用户一目了然。

    （2）PLC：

   PLC是设备的大脑，选用的是艾默生网络能源有限公司的新产品EC20系列的PLC及模拟输入模块和模拟输出模块，EC20系列PLC是高性能的通用PLC，内存指令容量达到8k；典型基本指令执行速度0.09~0.42μS典型应用指令则为5~280μS支持高达50kHz的高速输入和80kHz的高速输出；具有丰富的中断功能，有8路输入中断，3个定时，6路高速计数，支持工业标准的Modbus通讯网络；指令有浮点运算、PID、高速I/O、通讯等20类共243条，具有掉电检测和后备电池保持，可扩展多个模块，扩展模块有数字型、模拟型、温度型的模块。EC20的编程采用界面友好的窗口软件，支持多种编程方式：梯形图、指令列表、顺序功能图，方便地监控和调试，可在线修改程序。

    （3）PLC的配置

   主模块选用EC20-2012BRA，20点输入12点继电器类型输出。模拟输入模块采用8通道的EC20-8AD，模拟输出采用4通道的EC20-4DA。

    （4）输入输出设备配置

   输入设备有“手动/自动”选择开关，选择变频泵“1#/2#”、系统“启动”“停止”，还采集了工频、变频接触器信号进行互锁和状态显示。

     输出设备有1#泵变频运行、2#泵变频运行、故障和复位继电器。

    （5）模拟输入输出设备配置

    利用EC20-8AD采集了总管压力、旁通阀位置反馈、1#机组出口压力、2#机组出口压力、1#泵出口liuliang、2#泵出口liuliang；用EC20-4DA输出电流信号给定EV2000-4T2000P频率，另一路输出4~20mA的电流信号到旁通阀。

1．  背景介绍

体外循环技术的tigao和质量的保证，对心脏手术的成功起着很重要的作用，而体外循环的效果和安全性与监测系统的完善密不可分。现代电脑化的体外循环机使灌注师可以通过机器上配备的各种监测装置就能随时了解转流中各种数据的变化，能够及时、准确地进行管理和处理。这些监测系统是tigao心脏手术成功率的一个重要因素。

2．  系统构成

系统由威控科技RTU-2600、研祥工控主板、液晶屏、触摸屏等构成。由RTU-2600负责

采集体温计、压力计、气泡监测器和血平面监测器的数值。通过RS232串口与工控主板连接。工控主板除连接20G笔记本硬盘外，还通过主板上的LVDS接口与12.1寸液晶屏，通过USB接口与4线电阻式触摸屏连接，打印机可以通过并口或以太网口与主板相连。上位机运行bbbbbbs2000操作系统，组态软件采用组态王，通过MODBUSRTU协议与下位机RTU-2600通讯。

威控科技RTU-2600具有丰富的I/O资源，模拟量输入多达8路，每路均采用光电隔离，精度达到12位，加上丰富的通讯方式，足以满足系统对数据采集、控制、通讯的要求。

3．  系统框图

4．  功能说明

体外循环监视仪包括四路体温计、两路压力计、三路计时器（其中第三路计时器有定时功能）和气泡监测器、血平面监测器。用于体外循环手术中，对患者多点体温、管路压力、管路气泡和氧合器血液平面的监视，以及对手术中一些重要时间参数的计时。监视仪不仅能够自动记录手术数据，还具有手术资料的查询和打印功能。监视系统设置三级权限，使得用户可以更加方便的管理。触摸式输入使得用户操作更加方便。

5．  结果分析

整个系统具备体积小、功耗低、可靠性高、接口完备和易于操作等特点，可以很方便的与其它设备进行网络扩展。

　　随着国家对医疗制度的相关改革以及人们对健康重视程度的tisheng，使用先进医疗设备、确保诊断信息的完整、准确、安全，便成为各地医疗机构tigao医疗水平、保障病人安全的关注焦点。生理监护仪是大、中型医院所普遍采用的医疗设备，主要用于手术室、急诊室、复苏室和ICU/CCU病房等。而多参数床旁监护仪是一种可监护心电（ECG）、呼吸（RESP）、血氧饱和度（SPO2）、无创血压（NIBP）、双通道体温（TEMP）、双通道有创血压（IBP）等的一种先进医疗设备，可根据临床需要选择相应的参数配置。它集参数测量模块功能、显示和记录输出于一体，构成了一款紧凑、便携的监护仪，可适用于成人、小儿和新生儿的床旁监护。随着传感器技术、微电子技术和计算机技术的高速发展，多参数床旁监护仪将会得到的智能化、化、小型化，做到低功耗和零污染。
客户需求
　　多参数床旁监护仪通过多种检测模块采集人体基本参数（心电、呼吸、血压、血氧体温等），经放大、滤波，传输、CPU进行信号处理，将检测结果显示、存储、打印，并可连入中央监护系统网。其中，多个参数的监测、记录等均由主控部分控制。
　　上海某大型医疗设备生产厂商，专门从事各种生理监护仪的研发、生产和销售。其设备以高性能、高稳定性得到了国内外很多医疗机构的应用。因为生理监护的特殊使用性，需要监护仪不仅能够准确采集信息，要24小时不停机运行，客户需要监护仪的主控平台必须做到具有强大处理计算能力、采集模块功能丰富，还必须低功耗，便于移动。
华北工控解决方案
　　华北工控针对该医疗设备生产客户的需求，推荐了一款低功耗高性能嵌入式单板电脑NORCO－3730。该平台板载Inbbb 超低功耗Pentium－M处理器，集成显示控制器，支持CRT和LVDS两种显示输出模式，可实现双显。并且提供一个10/100Mbps以太网控制器，2个COM接口，2个USB 2.0接口。支持目前国内医疗行业通用的PC/104接口，系统通过该接口扩展的用户板完成包括心电血压、血氧、体温、呼吸等一系列传感探测器的信号采集，进行实时处理，后结果可经由多种形式输出。
系统结构图

系统评价 
　　华北工控NORCO－3730解决了多参数床旁监护仪的硬件需求： 
   *低功耗，可长期不停机运行 
   *接口丰富，满足了监护仪的扩展需求 
   *尺寸小：145mmX102mm，使得监护仪的体积足够小，并且便于移动运行 
   *高性价比：经过客户的综合规模测试，性能非常出色。价格方面在市场上同类型产品中适中，并且能提供全国响应服务。 
 
　　该客户在经过多家主控平台的对比测试之后，终使用了华北工控NORCO－3730。该客户还对其各大医疗机构用户进行了广泛的跟踪调查，得到了很高的认可。 
目前，华北工控NORCO－3730还在金融、交通、彩票等行业中广泛使用

面临实际数据集成的挑战
　　位于密西西比州圣路易斯的Meridian医疗技术公司一直用Computer Associates(CA)公司的UnicenterTNG企业管理软件监控它设备中的计算机网络、服务器和其他的信息技术（IT）设备。在1999年十月的Unicenter用户会议上，Meridian的IT总监，StanHammond，听说了一个新的通过UnicenterTNG来监控Non-IT设备、生产设备、环境系统和别的机械、电力电子设备的技术。
　　
　　这种新的技术似乎可以改进密西西比州圣路易斯Meridian的生产设备的长期的过程，这些设备以前都是依靠打印的记录来监控水的纯度的。这些记录来自于那些难以到达的地区，这些地区在通常的商业时间（上午8:00-下午5:00）才有人工作。Meridian医疗技术公司制造药物传输系统和心肺疾病诊断设备。Meridian的药品投送系统包括自动注射器，这主要用在军事和国防方面，用于那些反对化学制剂的影响的神经解毒剂的自我注射。
　　
　　一些对蜂刺、虫咬、食品和药物会产生强烈的过敏反应或者有吸入运动式过敏反应的病人也可以使用EpiPen自动注射器来缓解危险。
　　
　　为了保证纯度，在药物生产过程中所使用的水必须达到严格的要求，包括对有机物纯度的要求（TOC）。TOC分析仪式高度化的仪器，能够连续监控水的质量以确保不会超出设定的标准。
　　
　　监控仪表的报告过程是人工操作的。与行式打印机相连的分析仪每相隔几分钟就会打印新的水质分析的报告。技术员会四周走走并定期检查这些打印的报告，看看是否在设定的标准内，若超出了范围他们会采取相应的措施。这种人工的过程滞后很多时间才能对不合格的水质条件做出响应。打印机的数据也必须通过人工输入到计算机的数据库里以备记录保存使用。
如果能用UnicenterTNG管理系统来使这个过程自动运行，通过自动记录数据，自动存储到数据库里，并在尽可能早的时间里通知操作人员可能出现的问题，那么这整个过程将会变得简洁得多。作为一个不断锐意进取的公司，Meridian在寻找一个更为节约成本的方法能够把数据输入到目前的控制系统中去。直到现在，连接像TOC分析仪这样的Non-IT设备到网络中去仍然是一个耗时费钱的工作。新的技术应该能够解决这样的问题。
　　
　　Non-IT设备的解决方案
　　在UnicenterTNG的帮助下，新的技术能够迅速地容易地解决这个问题。使用Opto22SNAP-ITTM只需要花费几周的时间就能够完成这个项目，把TOC分析上的数据输入到现有的UnicenterTNG管理系统中。
　　每个TOC分析仪的串口都是和Opto22SNAP-IT设备相连的，也仍然连接到打印机上。SNAP-IT设备接收现实世界的模拟、数字以及串行数据，并且这些数据在10/100Mbps的以太网上能以SNAP信息的形式被识别应用。SNAP-IT设备再与公司局域网相连接，通过UnicenterTNG操作台能自动被找到。
　　
　　一旦数据在局域网上是可以被使用的，集成商PCS就能创建一个客户预处理器来记录设备的分析数据，保存到微软的SQL服务器数据库中。数据库能在任何时间段内提供给Meridian所有有机分析仪的实时数据和数据走向。
　　
　　水质量的监控报告不再是一个需要技术员来检查数据记录纸的人工过程了。自动的过程已经可以完全代替这一人工过程了。当水质超标时，Unicenter就会发送E-mail立即通知工作人员。“Opto22和PCS给247个不同的Non-IT设备的采集的数据提供一个直接的解决方案，并把这些数据集成到一个数据库和我们的UnicenterTNG管理系统中，”Meridian的StanHammond说，“用UnicenterTNG管理关键的生产设备使Meridian医疗技术公司能够为大范围的公司警报应用一种解决的方案。通过合并几种可能的警报而提供给系统一个强有力的解决方案，我们可以节约大量的资金。”
　　
　　随着自动监控水质系统的成功，Meridian已经将UnicenterTNG推广到其他的Non-IT系统中。由于Opto22的SNAP-IT设备的出现，Meridian可以监控设备的安全系统、时间和维护系统并能建立环境系统。“通过使用Opto22公司的SNAP-IT技术，现在把分离的Non-IT设备集成到UnicenterTNG中去已经是一件很简单的事了，”Opto22的BobSheffres这样评价，“对于在一个企业管理系统中和IT设备一起管理所有的现实世界的设施是一件多么容易的事，Meridian医疗技术公司就是一个很好的例子。”