西门子模块6ES7211-0BA23-0XB0设置参数
通讯系统的实现
实现不同厂商设备的互连，是通讯系统引用网络化概念，实现产品标准化的一个大优势，这也使得工程应用变得更加灵活，方案选择余地更大，而不同厂商设备互连的前提是：各厂商所生产的产品必须严格遵循标准，且提供统一的产品描述文件，如canopen的eds文件，profibus的gsd文件等。通过这些产品描述文件，即可实现网络的组态与参数配置，这也是联网工程中实现通讯功能至关重要的一步。
4.1 硬件组态
一般情况下，各厂商会提供针对自家canopen主站的网络组态工具(未来如果各厂商设备基于fdt/dtm技术，可实现网络工具的互换)，如施耐德的twidosoft，内部集成了twido系列plc的硬件组态模块。以下以twidosoft3.5版本为例，利用施耐德usb硬件配置电缆，详细介绍如何实现施耐德的canopen主站和德国赫优讯canopen从站nt30-cos-rs的网络组态。这也是实现通讯功能、书写控制程序的前提。
在安装完twidosoft3.5软件和usb驱动程序后，打开twidosoft在file-preferences中选择usb连接方式，新建工程项目，选择plc型号(本文使用twdlmda20drt型号)，在硬件组态中的扩展总线中右键添加模块，添加twdnco1m模块(施耐德canopen模块)，可添加多个模块，右键进入配置界面，对网络从站信息进行加载与参数配置。如图3所示。
图3 canopen配置界面
通过import按钮，添加从站eds文件，德国赫优讯nt30-cos-rs的eds名为“nt30cos.eds”，可通过多种途径获得，如赫优讯网站、nettap光盘或咨询赫优讯上海办，eds信息加载后，选中nt30-cos-rs，左下角会显示产品的基本信息。此时即可以双击添加从站，可添加多个从站，根据施耐德canopen主站模块信息，多不超过16个接受pdo和16个发送pdo，如果每个从站设备的pdo数量不同，则连接的从站数量也将随之变化。从站地址可根据从站的实际地址进行对应，通过
上下键进行地址的选择，赫优讯nt30-cos-rs的从站地址通过拨码开关设定(一般从站地址的设定方式有两种：一种通过硬件设定，一种是通过软件设定)，设定从站地址为3。需要对主站监控从站状态的方式进行设定，可选方式有：保护时间、心跳或不设定，本例中选择保护时间。
在canopen网络设定中，除了设定从站地址来区分各个从站节点外，还有一个至关重要的参数设定，那就是波特率的设定，canopen主站与从站进行数据交换之前，需要对波特率的信息进行检查，如果波特率不同，将无法进行通讯连接，波特率必须严格一致。波特率可选项很多，本例选择250kbs波特率，主站波特率在图3的右下方设定，nt30-cos-rs从站通过赫优讯sycon.net软件进行设定。
在canopen从站加载完成，从站地址和波特率关键通讯参数设定完成后，需要对canopen从站数据pdo、sdo进行映射和连接。即图3所示的mapping和bbbb内容，为了简便plc编程，通过形参来代替实参，使程序具有更好的可读性，可在symbol选项中进行pdo形参的命名。
4.2 软件实现
赫优讯nettap网关使用非常灵活，通过赫优讯sycon.net软件可下载不同的firmware，实现不同的协议转换。nt30-cos-rs可通过软件配置串口为modbusrtu主站或从站，设定所连接串口设备的各项参数、i/o信息等。以下详细阐述nt30-cos-rs的参数配置过程，nt30-cos-rs配置工具为sycon.net，可免费在赫优讯网上下载、光盘随带或联系赫优讯上海办。
如图4所示，新建项目后，选择你所使用的nettap型号，本例中型号为nt30-cos-rsi4。左键拖放到左侧绿色线上，双击后即可对参数进行配置。
图4 sycon.net操作界面
1 引言
工业自动化的快速发展，网络化概念与自动化的完美结合，使得远程控制、工程联网变得更加简便，现场总线作为网络总线在工程中更有其优势所在，实时性得以提高、可靠性增强、现场布线更加简单，越来越多的工程项目使用现场总线实现远程监控与联网。当今现场总线技术极大发展，现场总线协议种类也是非常之多，而canopen作为现场总线家族的一员，以其自身的优势，得到了众多自动化厂商的支持。德国赫优讯作为工业通讯领域的专家，产品覆盖所有主流现场总线和实时以太网，针对canopen总线协议，赫优讯产品也是非常丰富，其中在工程上应用比较广泛的产品nt30-cos-rs，可实现串口设备与canopen设备的直接互连，本文在具体分析nt30-cos-rs的技术特点后，详细阐述如何实现与施耐德twido系列plc的通讯。
2 德国赫优讯nt30-cos-rs网关
德国赫优讯nettap网关家族可实现串口(rs232/rs422/rs485)与现场总线(canopen、profibus、devicenet等)或以太网(tcp/ip、ethernet/ip、modbustcp等)之间的协议转换，利用赫优讯配置软件sycon.net进行简单配置即可使用。nt30-cos-rs作为nettap成员之一，功能为实现modbusrtu串口设备与canopen设备的互连，利用输入输出过程映像区进行数据交换，通过软件可将串口端配置为modbus主站或从站，应用非常方便。nt30-cos-rs中过程映像区大小为256words io，也就是说串口端可接受256 wordsio数据的传输，通过共享内存透传的方式发送至canopen主站设备，多个modbusrtu串口设备，只需要一个nt30-cos-rs即可，硬件图如图1所示。
图1 nettap 硬件图
3 通讯系统的构成
系统硬件结构图如图2所示，施耐德公司canopen主站模块twdnco1m作为canopen总线主站节点，nodeid设为1，赫优讯nt30-cos-rs网关作为canopen总线中一个从站节点，node id设为3，施耐德twido系列plc型号为twdlmda20drt， modbus rtu串口设备品牌不限。
图2 canopen通讯硬件结构图
3 应用软件
3.1监控软件intouch
宝二公司的辅助系统plc控制系统监控软件采用wonderware公司的intouch软件，早期的intouch5.x软件是非汉化版本，只能在win95/98及以下系统安装，其软件包带的软件狗具有通用性。现在的intouch8.x软件是汉化版本，安装于win2000/nt以上系统，主其软件包带的软件狗不具有通用性，只能一狗对应一套软件。intouch主要特性：它是基于多任务，多平台，实时性好，开放性好的集成软件包。软件中包含了大量强大的图形化工具允许用户能够快速直观地建立面向过程的实时窗口，使用户能够快速简单地开启系统，提供了工业界强大的功能，包括实时过程的监视和监督控制，报警和报警管理，历史趋势，统计过程控制，基于用户的安全系统，方便的系统扩展，网络通讯等。数据可以很方便地在网络上共享。intouch提供了数据管理库的输入、输出功能，可以把tag信息输出到excel工具中，可以在excel中方便地完成繁琐的tag点定义设置工作，再从excel回输到数据库中来等等intouch包括两个全集成的环境，组态环境和运行环境，它提供了开发和显示的画面，生成报表和vba语言程序，并与实时数据交互工作，组态不仅提供了所有图形，文本，数据。动态和趋势图形工具，通过这些工具生成容易操作和理解的画面，在运行和组态环境之间可快速完成测试对画面的修改，保持实时报警和数据采集。
在当时bbbbbbs98环境条件下，为了确保intouch的正常运行，在安装bbbbbbs98后必须从软驱中安装modsoft2.6和intouch5.0的版本的文件。如果现在恢复win98下的控制系统也必须依靠软驱中安装。intouch在用户新建工程必须作以下步骤：
(1)数据库及设备驱动的配置：intouch软件提供与plc等硬件设备的接口协议，可将数据从寄存器中读出(tag名对应plc硬件地址)。modicon的sa85卡设备驱动程序采用modiconmodbusplus技术(实质是rs485串口驱动程序)。数据库可从驱动程序映射表中检索数据，处理过程数据(包括指令)等。
(2)应用程序的配置：intouch重要的功能是为用户提供了可视化的窗口进行过程信息处理。intouch在用户屏幕上提供的图形化过程信息，包括原始数据、计算数据、报警、变量字符串、点信息、趋势报警或变量状态。图形应用程序的核心是从数据库访问信息。为了直接显示数据，图形应用程序提供了多样性的链接方式，链接可以有多种格式及配置的灵活选择，对系统或过程数据进行显示。操作人员使用链接也能向数据库写数据。
(3) 报警的配置：本系统默认可容纳的多报警数为200条。
(4) 声音报警的实现：
intouch系统本身系统的声音报警设置，在系统组态环境中选择enablehotn启动报警功能，当有报警产生时系统发出报警声音。
语音提示报警的设计：因为intouch没有播放声音的函数，必须引用winapi函数，播放3d.wav文件。
两种类型的报警实现：
一是用基于事件的调度来实现，当系统没有确认报警数增加时则设置进行长声音报警。二是语音报警：对于极其重要的点采用语音提示，采用逐点检测的方式，用基于事件的调度来实现，若当该点报警状态变为hihi、lolo或comm这三种类型时，则播放相对应的语音文件进行提示。
(5)建立报表及打印功能：根据电厂提供的报表用excel建立样板文件，按各报表和具体情况，用基于时间的调度程序来实现报表的自动抄表功能。
(6) 趋势图：系统中共有两种形式的趋势图：
总趋势图：可以在一下拉列表柜中选择本系统中想要查看的点，进行和历史趋势的查看，并能对实时趋势的时间间隔，历史趋势的起止时间和时间间隔分别进行调整，在同一图表中可能查看多个点的趋势曲线，能方便地进行增点与减点的操作。
实时弹出趋势图：在图片的初始化时，我们将作为参数带入的节点设置为当前节点，以便显示其趋势曲线，在监控流程画面上点击相应设备时弹出的当前点的实时趋势图。
(7)报警一览表：在报警一览表中可进行确认单个报警、删除单个报警，确认所有报警、删除所有报警的功能，当从某一画面打开报警一览表时，只显示与本画面有关的报警，实现方式：在配置模式下，双击报警一览表中的报警汇总控件，在filter表单中设置过滤条件，即需查看的相应报警区，为了实现显示报警的监控流程图画面的功能，在添加数据点时，须在报警扩展字段中填写相应的监控画面图的图形名称，此功能才能实现。
3.2 编程软件modsoft/concept
modicon公司早期的plc编程软件是modsoft2.x系列，是非汉化版，必须用软驱安装，安装于win98以下系统，其实质运行环境就是dos6.x系列操作系统，对于现在恢复系统工作比较困难。
在dos6.x系列操作系统下编程和组态很不方便。现在modicon公司推出了plc编程软件是concept系列，完全用图形化界面进行各项组态和编程工作。宝二发电公司现化学处理控制系统应用concept系列，其余部分都用modsoft2.x系列。无论是concept或者modsoft2.x其基本功能是一致的，核心部分相同。
concept和modsoft2.x的指导原则基本一样，此处主要以concept介绍功能。plc系统配置程序以及所有编辑器都具有相同的外观和感觉。配置的大多数步骤，尤其是程序创建，都是在不依赖于要编程的plc的情况下设计的。整个程序被分成与逻辑结构相对应的若干区段。配置工具允许对象(例如功能块、步以及转移)被轻易地以图形形式选定、放置或移动。在对象放置过程中，可行性测试已经在sfc(顺序功能图/顺序语言)编辑器中发生，因为对象之间的大部分连接都是在放置的过程中自动生成的。硬件组态(例如cpu、程序内存、输入/输出单元等)可以在程序创建之前、之中或之后进行。配置任务可以以在线(连接到plc)和本地(只在pc上)两种方式进行。配置接受concept检测，并且只使用有效的组合。这样就避免了配置错误。在在线模式中，配置好的硬件会立即测试有效性，而输入错误将被排除。
在concept中项目的创建有7 个主要步骤：
(1) 启动concept并开始一个新的项目；
(2) 配置 plc，设定硬件配置；
(3) 创建用户程序，创建程序新的区段。
(4) 保存项目。
(5)载入并测试项目，在pc和plc之间创建链接。将项目下载到plc中并启动。用在线测试功能来测试程序。现在修改删除程序中的任何错误，将修改过的部分下载到plc中。
(6)优化及分离，建议优化程序存储容量并将优化过的程序重新加载到plc中。在成功的加载、测试和优化以后，您可以将pc从plc上断线。程序将离线运行。
(7) 创建一套所建项目的完整文档，为工程项目日后维护、修改提供资料。
4 应用中出现的问题及解决
通过8年连续运行，plc控制系统工作一直比较稳定。据统计，在plc控制系统的故障中，cpu的故障率0%，网络通讯故障率2%，plc底板故障率1%，i/o板故障率15%，传感器及开关故障率占45%，执行装置占30%，接地方面故障占3%，工控机故障率5%。运行中出现问题就地设备故障率98%，软件出现问题故障率2%。根据上述故障分析，我们针对性对执行设备(在温度高的石子煤系统气动执行器，在湿度较大的精处理系统电动执行器)进行治理改造；对一些性能较差的阀门开关、操作按钮、传感器改型改造，减少了传感元件故障对程序控制的正常运行，对控制系统线路核查整理减少线路接地现象，对除灰除渣等室外设备进行加装防雨措施，减少了接地或短路而使卡件损坏故障；利用停机时间对工控机进行清灰，更换工控机风扇，减少了工控机的故障，现在plc控制系统整体工作状况良好。系统经过一段时间运行后，发现了一些软件编程缺陷：比如部分“成组、连锁”运行条件与现场设备条件不一致，使得运行人员操作总是用“单步”操作；也有些监控画面显示出现问题：
如就地设备与crt设备不对应；
就地设备运行状态与crt显示设备状态不对应；
部分“步序”画面不刷新。经过对这些问题分析，分别对modsoft中逻辑、intouch中设置和mbplus组态设置重新处理，现在软件出现问题基本都已经处理正常。
5 控制系统改进
随着计算机软硬件技术的发展，人们对工业自动化的要求也越来越高。过去由于控制系统的硬件的限制，人们考虑的是实现过程控制中的控制策略，现今控制系统的前端控制器已经基本达到各种生产场合下的控制需要。用户的注意力也转移到了如何更有效的管理生产现场控制系统，尤其是在工厂生产控制系统，在使用先进的控制系统的基础上提高生产效率，控制系统的可靠性已经成为衡量控制系统的重要指标。在主机控制系统上重视促进了dcs发展迅速。由于人们对辅助系统长期认识重要性不够，无论在设计、安装上明显与主控系统相差很大，这给投产后运行维护检修带来了不少困难，大量资金投入效果不显著。结合现场实际对辅助系统提出以下几点建议。
5.1 网络控制技术
对电厂辅助系统采用网络控制技术，就能实现相对的集中控制，减少值班点，提高辅机设备的自动化的监控水平，解决以往电厂中辅助系统控制技术落后于主系统的现象和实现设计时提出无人值班要求。全厂建立基于quantum系列plc控制结构的辅助系统集中控制网，采用网络控制范围：
(1) 化学监控网络控制系统：在化学补给水处理控制室设置二台工控制机，相互备用，主干mb+网络上共设置了7个plc分站。
把#1～2机组凝结水水精处理与#1～2机组汽水取样采集系统及其加药控制作为系统网络一个分布式i/o分站；
把#3、4机组的组凝结水水精处理、再生系统和汽水取样采集系统及其加药控制作为系统网络一个分布式i/o分站；
把制氢站作为系统网络一个分布式i/o分站，可以设置一台本地监控工控机和双cpu热备；
把化学补给水处理为系统网络一个分布式i/o分站；
循环水处理plc系统统分布式i/o分站；
化学废水处理控制系统分布式i/o分站；
生活污水处理控制系统分布式i/o分站。
(2)在#1、2和#3、4除灰渣控制室各设置二台工控机，主干mb+网络上各设置二个plc控制分站，除灰除渣系统采用双机热备的远程i/or控制方式。把#1、2除灰、除渣、电除尘系统同一一体作为系统网络一个分布式i/o分站，把#3、4除灰、除渣、电除尘系统统一一体作为系统网络一个分布式i/o分站。
(3)输煤网络控制系统：在输煤控制室设置二台工控机，设置四个plc控制分站。其中输煤控制系统是采用双机热备远程i/o控制系统方式，包含了四个辅助工艺系统：
输煤控制系统；
油污水处理控制系统；
煤废水处理控制系统；
燃油泵房控制系统。
系统结构图见图4。
图4 辅助系统plc网络控制图
5.2 中继器提高网络性能
辅助系统环境差，通讯网络采用抗干扰能力强通讯线路比如带屏蔽的rj45双绞线或光缆，采用中继器提高网络性能，一般不采用淘汰的同轴电缆。rj45双绞线或光缆通讯速率快、故障率低，也比工业串口rs485性能好、通讯速率快。
5.3 执行机构
辅助系统室外部分应采用性能好的执行机构、各传感元件设备，配置防风吹、日晒、冷热、雨雪等设施，减少环境因素影响，提高控制系统工况。
5.4 控制系统电源
重视辅助系统控制系统电源，应采用性能好、容量至少有30％余量的ups供电，其双路电源接在不同母线上。防止因电源系统影响plc控制稳定。
6 结束语
目前宝二发电公司4×300mw机组辅助系统投入运行以来，plc控制系统运行正常、功能稳定，完全满足工艺控制过程的要求，达到了预期设计的功能。对电厂辅助系统采用网络控制技术，就将来能实现相对的集中控制，这将是今后火电厂辅助系统控制技术发展的一个方向。