西门子6ES7223-1BH22-0XA8品质好货
1 引言
配电室作为智能建筑系统的电力中心，向整栋大楼提供照明、消防、公用设备及办公设备的用电。智能型电力仪表就是可以对整个供电网络进行测量，分析及显示的仪器。由于智能建筑的供电网络很庞大，使用的智能型电力仪表数量也比较多。这就需要一套可靠的监控系统与所有的智能仪表进行数据交换，实现对整个配电网络进行监控，从而实现电力的故障报警和优化管理。
使用和利时LK系列和LM系列PLC的电量采集系统因其可靠性高、自由通讯数据通讯量大、通讯编程灵活而得到采用。
电量采集系统实现了对电力仪表中各个数据的采集功能，数据包括频率、相电压、线电压、相(线)电流、有功/无功/视在功率、功率因数、有功电度和无功电度等。其中LM系列PLC使用自由口通讯与所有的智能电力仪表进行通讯，并实现对仪表数据的储存和上传。LK系列PLC完成对所有LM系列PLC中仪表数据的统计和汇总，后通过以太网将数据传送到上位监控计算机，实现对全部供电系统状态的监视。
2 系统设计
电力采集系统一般由以LK和LM系列PLC为核心的通讯机柜组成。系统装置如图2-1所示。电力监控柜里配置有1套LK系列PLC，10套LM系列PLC及电源。每套LM系列PLC均有一个RS485接口和一个PROFIBUS-DP接口，其通过RS485串口与智能仪表进行通讯，再通过PROFIBUS-DP总线将读上来的仪表数据传送到LK系列PLC中。LK系列PLC通过以太网通讯将汇总的配电室内的所有数据传送到上位监控计算机。
由于需要采集的仪表数量很多，且每块仪表读取的数据量大，采用多套LM系列PLC与仪表连接进行数据采集。LM系列PLC的RS232和RS485串口具有自由口通讯功能，可以针对仪表支持的协议自由进行编程，参数的设定和更改都很方便，在此针对仪表支持的MODBUSRTU协议进行主站编程。LK系列PLC拥有16M的数据存储空间，支持PROFIBUS-DP和以太网(MODBUSTCP)通讯，可以方便的与LM系列PLC和上位计算机进行连接。使用LK系列PLC汇总LM系列PLC读取的数据大大优化了网络结构。
3 PLC硬件配置
以生产楼电量监控系统为例，使用的PLC设备如下：
LM系列PLC使用PowerPro2.1.3B编程软件进行程序编写。PowerPro2.1.3B编程软件具有十分全面的功能：
程序语言标准化。具有IL、LD、ST、FBD、SFC、CFC、六种编程语言。
内部器件变量化。定时器和计数器采用变量方式代替，实现无限点调用。
程序组织模块化。方便进行程序的重用，阅读和调试等，确保程序安全。
参数设定简便化。可以对特殊的功能块进行不同的参数设定以满足使用要求。
编程监控一体化。具有视图和仿真调试功能，十分方便对程序进行编写和调试。
从程序中可以看出所有数据的采集和存储都是由LM系列PLC完成的。通过RS485进行询问帧数据的发送，并对返回的数据进行CRC校验判断，若返回的数据不正确，则不进行数据存储，只有返回数据正确时才将数据放到相应的寄存器中。
LK系列PLC将所有的仪表数据进行汇总放到连续的寄存器当中，其16M的数据存储区可以轻易的存储下所有LM中仪表的数据。使用LK系列PLC的目的主要是优化网络结构，提高整套系统的通讯的可靠性和维护的简易程度。
一、前言
特种车辆是针对非常规车辆的统称，包括军事、医用、环保、建筑、起重等不同的分类。因特种车辆大多需要有动作机构，这些动作的控制大多采用PLC来完成，因特种车辆工作的环境很差，通常需要能抵抗高低温、防水、防尘、防盐、冲击、振动等常规PLC无法胜任的工作。
二、V80-U特种车辆专用PLC构成
矩形科技的V80-U是专为特种车辆开发的特种车用PLC，性能指标如下：
表一《电气和环境规格表》
V80-U是在V80宽温系列的基础上改进而来，系统结构与V80的系统结构一致，技术指标和软件性能也与V80一致。
该系统采用模块化结构，由一个本体单元和多个扩展单元构成，具体的技术指标和结构参见V80的硬件手册。应用户的需要增加了一个CAN接口。
V80-U整个系统符合国军标GJB150、GJB151A/152A
V80-U针对军方的特殊性进行了一些改进，从而实现对高低温运行、储存、抗振、抗冲击、抗电磁干抗等方面全面提升。改进项目如下：
1、温度范围
原V80的设计就已考虑到军方的应用，这一方面的改进相对比较容易，是结构材料的更换，包括PCB板材、塑料、开关、端子、继电器将全部更换成军用级的材料，保证在极端恶劣的环境下可靠的工作；再是电子元器件采更换为军用级的电子元件，包括电容、光耦、继电器在内的一些比较敏感的器件；后是所有内部的接插件，为了适应军标宽范围的应用将全部选用镀金的接插件，部分更是改成直接焊接，以减少冲击和温度变化造成的接触不良等。
2、抗冲击、抗振动
为了能达到军标的要求，我们在各层电路板上加灌了防火导热抗振硅胶。
3、防水防尘
这一项，目前各研究所均在把PLC放在一个电控箱内，防水防尘主要是在电控箱这一层解决，V80-U将沿用该方式，只是在V80模块内加灌硅胶。
4、抗电磁干抗
V80设计中已经充份考虑了这一点，可以满足军标的要求，目前的设计中有30%的成本就是用在抗干抗这个方面的。目前V80在抗快速脉冲群方面可以抵抗5KHZ、10KHZ、100KHZ的快速脉冲群达3000V之高。其它的如静电、雷击方面也比进口的同类的产品要强很多。
5、宽电源范围
直流输入范围可达DC18～36V，交流输入范围可达AC85～265V。
电子硅胶的特点：
设计：该产品专门根据电子，电器及其他应用需求设计开发，品质恒定。
优良电气特性：该产品是理想的电气及电子产品的绝缘密封材料，用於温度及湿度常有变化的场所也能保有稳定的电气特性。
耐热、耐寒特性：该产品使用温度范围广泛，适用於-50℃～250℃。连续使用时从-40℃～180℃，也能保持稳定性能
耐候性：该产品具有优越抗紫外线、臭氧、水分、盐雾、霉菌等特性，既使在户外使用三十年也几乎不变质。
抗震性：具有弹性机能，吸收振动及激震，保护电气及电子零件、玻璃等易脆物质。
化学性能稳定：和一般有机橡胶比较，抗化学物质及油剂特性特别优越。有些产品绝不腐蚀金属
产品种类丰富：种类颇多，有耐燃性，有超级耐热性产品，也有除去低分子量有机矽产品。为电子，电器及一般工业设计的硅胶产品，获得多种国际认证，例如：保险商实验室（UL）、美军规范（MIL）等等。
2.3、通信接口与协议
有三个通信接口其中一个RS232、一个RS485和一个CAN接口，前面两个接口均可以支持编程和ModBus从协议，RS485还支持Modbus主协议，可以支持联网通信，CAN接口是应＊＊＊所的要求增加的，用户层协议还需要用户确认，我们建议采用ModBus的数据链路层作为用户接口层，暂定PLC是从设备。
通信接口的选择：
1、数字量IO通信，因为数字量IO的输出一般是继电器或晶体管输出，会存在抖动和时延的问题，造成误判和误动。数字量IO的输入也是经过光耦进入CPU的，同样存在抖动和时延的问题。
一般大家为了增强数字量IO口的抗干扰能力会在输入输出上加上下拉电阻，当然也是可以起到一定作用的，但无法从根本上解决，如果选择的匹配太强了，还会造成光耦的提前老化，从而使产品寿命减短。一般该通信方式的通信速度不应超过10HZ，因为PLC的标准IO口的滤波时间是10mS，再加上双方之间的错位与时延应为10mS＊3=30mS以上，如果用户的程序周期比较长或者不稳定时间可能更长，其通信距离应控制在10m以内。
2、RS232通信，因为RS232是电平通信方式，无法抗共模干扰，对于现在的复杂电磁环境，这是一个很致命的问题，在工控上一般要求RS232线不要超过10米，如此RS232仍不适合作长时间高可靠要求的通信。RS232的通信速率一般在19200以下才能在现场环境可靠通信。
3、RS485通信，RS485是差分通信方式，可以有效的抗共模干扰，RS485是许多种现场总线的物理层，包括ModBus、ProfiBus等。RS485的通信速率为1200至12M之间，通信距离为9公里以内，与通信速率相关，如果波特率为1.2M则通信距离要在300m以内。
4、CAN通信，CAN是为汽车传感器开发的专用现场总线，目前在其它工控现场也得到了广泛的应用。它的优点是速度较快，可靠性较高，但单帧的通信量比较低，无效字符占的比例较多
三、
V80军用系列优势：
1、
解决了各种特种车、火炮、战车、雷达等对国外产品的依赖，从根本上解决用民用级PLC开发军用产品的情况。
2、增强的防解密功能；
有两个加密等级，第二级加密将从协议一层屏蔽程序的上传功能，防止非正常的上传程序。
3、可根据用户的需要定制功能块和定制软硬件；
4、长期的元件库存，定货周期只需要2～6周；
5、支持运行态在线编程，便于现场维护和升级；
6、完全的自主知识产权，包括核心解析芯片在内的所有软硬件均可以根据用户的需要进行定制
1 概述
排涝泵站是我国水利的重要组成部分。为了合理开发、利用、节约和保护水资源，防治水涝灾害，实现水资源可持续利用，实现传统水利向现代水利转变，排涝泵站及泵站计算机监控系统的建设至关重要。
排涝泵站工程的排涝效益以平原湖区为显著。如湖北的江汉平原、广东的珠江三角洲、东北的三江平原、浙江的杭嘉湖地区以及洞庭湖、鄱阳湖、太湖、巢湖的周边地区。
在农业排涝方面，以我国排涝面积大、装机容量多的湖北省为例。在近的三十多年中，先后战胜了七次特大洪涝灾害。其中在1991年历史罕见的特大洪水中，排涝泵站发挥了骨干作用，日排水量为4.2亿m3，累计排水量近100亿m3，当年泵站排涝减灾效益达160亿元。
本文所研究的排涝泵站为湖北省某排涝泵站，该泵站为堤后式泵站，由14台155kw水泵组成，总装机2175kw，设计排水能力21m3/s。该泵站为改造泵站，自1976年建成至今，全部为手动控制，无法实现远程监控功能。
2 排涝泵站计算机监控系统的结构和功能
2.1 排涝泵站计算机监控系统组成
整个系统由1套上位监控系统和3个现地控制单元组成，如图1所示。在中央控制室配置两套监控计算机，每套计算机配置一套监控组态软件，1台打印机用于打印报表，一套声光报警设备，用于实时故障报警。在现地控制单元，每7个机组设置一套PLC和一套触摸屏，全厂公用系统设置一套PLC和一套触摸屏。现地控制单元的PLC选用和利时的LK冗余系统，每套PLC由电源模块，冗余的CPU，数字量输入、输出模块，模拟量输入、输出模块、通讯模块及背板组成。触摸屏选用和利时HT6A00TE触摸屏，用于在现地对现场设备的监控。
2.2 排涝泵站计算机监控系统网络结构及通讯方式
整个系统主干传输网采用100Mbps工业以太网，支持IEEE802.3规约和标准的TCP/IP协议；也可采用工业级专用控制局域网，该控制网具备确定性和可重复性及I/O共享，实现数据的高速传输和实时控制，传输介质为五类双绞线。。
LK通过以太网与触摸屏进行通讯，通过触摸屏可以实现对机组的现地控制。LK背板上集成了DP通讯接口，并且配备有LK239串口通讯模块，使得与第三方设备进行通讯非常方便。
2.3 排涝泵站计算机监控系统功能
泵站计算机监控系统采用冗余配置的LK系列大型PLC对全站泵组、电气系统进行有效监视和控制。对系统过程的工艺参数、电气参数和设备运行状态进行监测、控制、联锁和报警以及报表打印，通过使用一系列通讯链，完成整个工艺流程所必需的数据采集、数据通讯、顺序控制、时间控制、回路调节及上位监视和管理作用。
在机组现地控制单元，LK通过硬接线的方式采集机组辅助设备、泵站电机运行状态、水位、温度、电压电流等信号。控制信号主要是对电机的启停进行控制。
在公用设备现地控制单元，主要是对断路器的状态、变压器的油位、油温、以及泵站的上下游水位和一些设备的故障、超限超量程信号进行采集，并对断路器、信号灯进行控制。
3 排涝泵站计算机监控系统的软件实现
3.1 排涝泵站计算机监控系统PLC程序实现
在机组现地控制单元，由于每台机组的容量较小，为三相异步电机，采用软启动器进行启停控制，机组现地控制单元PLC主要实现水泵的启停控制。
断路器合闸条件：远程就地开关在远程位置且投入禁止开关处于投入位置且电机断路器处于分闸位置且上位机发合闸命令。
水泵的启动条件：远程就地开关在远程位置且投入禁止开关处于投入位置且电机断路器处于合闸位置且上位机发启动命令。
水泵的启动复位条件：软启动器保持启动输出后20s且电机处于运行信号。
断路器分闸条件：远程就地开关在远程位置且投入禁止开关出于投入位置且电机断路器处于合闸位置且上位机发分闸命令。
在公用现地控制单元，主要监控主变高压侧两路断路器开关合分闸、主变低压侧两路断路器开关和母联开关合分闸。
断路器合闸条件：远程就地开关在远程位置且投入禁止开关在投入位置且远程遥控合闸且上述三个条件保持1s。
断路器分闸条件：远程就地开关在远程位置且投入禁止开关在投入位置且远程遥控分闸且上述三个条件保持1s。
3.2 排涝泵站计算机监控系统PLC程序实现
触摸屏实现的主要功能：远程监视各断路器的合分闸状态、远程监视各机组的运行状态、远程控制各断路器合分闸、远程控制各机组的启停。
4 系统优点
在现在常用的泵站常用配置中，计算机监控系统配置趋于豪华，通常在较小的机组中也采用与大中型泵站相同的配置，每套机组配置一套现地控制单元，每套现地控制单元中配置一套PLC，这种豪华的配置即造成了电源模块、机柜、建筑空间的浪费，又使的系统在组网、通讯、数据采集和工程调试变得复杂。并且与系统安全性能要求和实际情况并不匹配。
本系统采用简化的冗余系统配置，14套泵组配置两套冗余PLC控制，即提高了控制系统的安全性能，简化了系统配置。在机组运行过程中，能够通过程序实现系统的经济运行，为泵站的节能减排做出贡献。
采用和利时LK系列大型PLC冗余系统进行的泵站计算机监控系统，大大提高了系统的安全性，简化了系统配置，使机组经济运行，实现无人值守，提高了工作效率。