西门子6ES7216-2BD23-0XB8代理订购
场效应管类H2传感器有3个引脚，1脚为加热端，2脚为地，3脚为信号端。根据传感器测量要求，在1，2两端需加一恒定电压2．8V，以保证传感器测量的准确性；流经3脚的电流需恒定为100μA。检测信号经运放以及V／F转换得到频率信号。图1为H2通道的检测电路。
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CO2传感器有2个引脚，是一个电化学传感器，输入阻抗较高，约在10～100MΩ，对阻抗变换电路有较高要求。检测信号经运放以及V／F转换得到频率信号。
C2H2，C2H4，CO传感器有3个引脚，是一个采用恒电位电解的三电极电化学体系。由恒电位仪对传感器提供恒电位并检测信号，输出给运放以及V／F转换电路。
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CH4，C2H6半导体传感器有4个引脚，根据测量要求，保证1，2两端的测量电压为10V，3，4两端的加热电压为5V，一分压取样电阻串联在测量回路中，当有敏感气体吸附时传感器电阻变化，则取样电阻两端的电压值亦变化，该变化即为检测信号，输出给运放以及V／F转换电路转换为频率信号。
如图2所示，系统选择EM222为其扩展模块，其Q2．0～Q2．3分别接到16选1芯片4067的通道选择端A，B，C，D，即可由PLC控制选通信号使某一通道（IO0～IO7）的频率得以选通进入PLC的I0．6，再由PLC的高速计数器对频率进行计数，从而得到对应气体含量和温度值的各路频率信号。2 PLC的HSC软件设计
S7-214 PLC的高速计数器(High-Speed Counter)可对PLC扫描速率来不及处理的高速事件进行计数。CPU214有3个高速计数器HSC0，HSC1，HSC2。HSC0是一个接收单一时钟输入的递增或递减计数器，其计数的方向（加法计数或减法计数）由程序通过方向控制位来控制，HSC0的高计数频率为2kHz。HSC1和HSC2是多功能计数器，如表1所示可有12种工作模式，对时钟、方向控制、复位和启动有专用的输入，高时钟频率7kHz。对于双脉冲计数器，2个时钟可以工作在7 kHz，在正交模式下，计数速率可选择×1或×4。如果为×1，则高计数速率为7kHz；如果为×4，则高计数速率为28kHz。HSC1和HSC2相互间完全独立，互不影响，即2个计数器都工作在高频率也互不干涉［3］。
采用HSC1进行频率计数。HSC1初始化语句表如下：
8个检测通道的频率计数子程序如图3所示
定时时间到高速计数器HSC1的当前值用HC1直接读出即可。3 结语
采用对7种溶解气体（氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔）及温度8个检测通道单独设计，信号光电隔离以及V／F转换得到频率信号，统一由PLC控制，利用HSC1进行频率计数，有利于数据的标定。由于PLC的狡数频率可高达7kHz，数据标定的精度也大为提高。利用PLC的高速计数器进行多通道数据采集是一种行之有效的方法。
西门子公司的S7-200系列可编程序控制器（PLC）是继S5系列后的新产品。该系列PLC具有模拟量处理、通讯联网、系统诊断、中断处理和高速计数等功能。他将模块式和一体式PLC的优点结合起来，即CPU本身自带一部分I／O，又具有扩展能力；编程软件STEP7-Micro为用户提供了界面友好而功能强大的开发工具；其配套的E2PROM存储卡也使修改和调试程序、维护设备十分方便和可靠。CPU214是S7-200系列PLC中的典型产品，其具有2048字程序存储器，2048字数据存储器；基本单元有14点输入和10点输出，多可支持7个附加的扩展I／O模块（包括模拟量模块），多可使用共计64个I／O点；128个计时器（1ms分辨率4个，10 ms分辨率16个，100ms分辨率108个）；128个计数器（96个加计数器，32个加／减计数器）；中断能力强（自由端口通讯接收或发送中断，4个输入信号中断，2个时间中断，7个高速计数器中断，2个脉冲串中断）；1个高可接收2kHz脉冲输入的高速计数器，2个高可接收7 kHz脉冲输入的高速计数器，支持×1方式的正交脉冲（AB相）输入，能以7KHz速率计数，支持×4方式的正交脉冲（AB相）输入，能以28kHz速率计数；具有2个脉冲输出，能选择脉冲串输出（PTO）方式或脉宽调制输出（PWM）方式；有内藏的实时日历时钟。
变压器油中溶解气体分析法（DGA）［1］是利用不同类型的变压器故障对应不同的变压器油中溶解气体浓度性质，通过分析故障特征气体的浓度来获知变压器故障类型［2］。由于DGA法能够在不停电的情况下进行故障检测，不受外界影响，可以定期在变压器运行过程中对其内部故障进行诊断。变压器油中溶解气体微机在线监测系统是通过对变压器油中的几种特征气体－氢气、二氧化碳、甲烷、乙烷、一氧化碳、乙炔、乙烯以及温度进行在线取样、分析，并将获得的数据进行综合运算、处理，以便于及时地、准确地了解变压器的运行状态，为故障的预警和控制服务，有利于采取措施避免重大故障、提高电力系统运行的可靠性。
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本文主要介绍利用S7-214 PLC的高速计数器对变压器油中溶解气体以及温度信号进行采集。
1 测量系统硬件设计
传感器充分考虑他们的灵敏度、选择性及稳定性，共采用以下几类传感器：场效应管类（检测氢气）、热阻效应类（检测温度）、电化学传感器类（检测二氧化碳）、半导体氧化物传感器类（检测甲烷、乙烷、一氧化碳）以及三电极体系（检测乙炔、乙烯）等5类传感器。为了维持溶解气体在油箱与气室之间的动态平衡，根据各传感器的响应特性及检测时是否消耗溶解气体及消耗多少的情况，将各传感器安装于气室的不同部位并规定检测顺序与检测周期。氢气、温度、二氧化碳传感器直接置于气室顶部，而其他传感器由于在检测时会消耗一定的气体，如果直接置于气室中，检测结果会引进较大的偏差，将其分别置于3个检测室，气室与检测室用电磁阀连通，只有在需要采集信号时才由PLC控制打开，平时则关闭，以尽量减小检测时消耗的气体所带来的负面影响。
什么是PLC?
通常，我们上网的方式一般有：利用电话线的拨号﹑xDSL方式；利用有线电视线路的CABLEMODEM方式，或利用双绞线的以太网方式。现在，我们又多了一种更方便，更经济的选择：利用电线，这就是PLC！PLC的英文全称是Power LineCommunication，即电力线通信。通过利用传输电流的电力线作为通信载体，使得PLC具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受4.5~45Mbps的高速网络接入，来浏览网页﹑拨打电话，和观看在线电影，从而实现集数据﹑语音﹑视频，以及电力于一体的"四网合一"！可将房屋内的电话﹑电视﹑音响﹑冰箱等家电利用PLC连接起来，进行集中控制，实现"智能家庭"的梦想。目前，PLC主要是作为一种接入技术，提供宽带网络"后一公里"的解决方案，适用于居民小区，学校，酒店，写字楼等领域。
PLC的技术原理
PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M~45M之间。PLC设备分局端和调制解调器，局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的Internet。典型的PLC网络如下图：
PLC的优点
1．实现成本低 由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，不用进行额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本。
2．范围广电力线是覆盖范围广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。PLC可以轻松地渗透到每个家庭，为互联网的发展创造极大的空间。
3．高速率PLC能够提供高速的传输。目前，其传输速率依设备厂家的不同而在4.5M~45Mbps之间。远远高于拨号上网和ISDN，比ADSL更快！足以支持现有网络上的各种应用。更高速率的PLC产品正在研制之中。
4．永远在线 PLC属于"即插即用"，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络！
5．便捷不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有PLC带来的高速网络享受！
PLC的应用
1．可以为用户提供高速Internet访问服务﹑话音服务，从而为用户上网和打电话增加了新的选择。
2．通过与控制技术的结合，为在现有基础上实现"智能家庭"提供有力支持。利用电力线路为物理媒介，可将遍布住宅各角落的信息家电﹑PC等连为一体，接入Internet，实现远程﹑集中的管理控制。
3．不用额外的布线，就可将家中的多太电脑连接起来，组建家庭局域网。
4．实现远程水﹑电﹑气等的自动抄表，一张收费单就可解决用户生活中的所有收费项目。
5．利用PLC的"永远在线"特点，构件防火﹑防盗﹑防有毒气体泄露等保安监控系统和医疗救护系统。
【前言】1969年台可编程控制器产生后，经过30多年的发展，现在可编程控制器已经成为重要、可靠、应用场合广泛的工业控制微型计算机。可编程控制器应用于广播发射机可实现广播发射机的自动开关机及采集并监控发射机的各个参数，出现异态时报警，有备用还能实现自动倒备份。这样便能实时发现发射机的异常，及时处理，降低停播率，能很好的保证节目的安全、优质播出，并能大大减轻发射机的值班任务。
【关键字】自动控制发射机可编程控制器 PLC siemence S7-200 V3.1 STEP7 MicroWIN SP1
可编程控制器（Programmable Controller）简写成 PLC，其中L为逻辑（Logic）的意思，台可编程控制器是1969年在美国面世的。经过30多年的发展，现在可编程控制器已经成为重要、可靠、应用场合广泛的工业控制微型计算机。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计；它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、记数和算术操作等面向用户的指令；并通过数字式或模拟式输入／输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器具有诸多优点：（1）PLC的生产厂家都着力于提高可靠性的指标。（2）PLC还具有编程方便、易于使用的优点。（3）PLC控制功能极强，除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊功能模块还可实现点位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能，为方便工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以控制远方设备。（4）PLC的扩展以及与外部联接极为方便。可编程控制器应用于广播发射机可实现广播发射机的自动开关机，及采集并监控发射机的各个参数，出现异态时报警，有备用还能实现自动倒备份。这样便能实时发现发射机的异常，及时处理，降低停播率，能很好的保证节目的安全、优质播出，并能大大减轻发射机的值班任务。
要用PLC实现广播发射机的自动控制，要全面考虑许多因素，以我开发过的“DX-600中波发射机自动控制系统”为例，我将整个系统设计分为以下四个步骤。
要确定PLC的控制及监视范围。分析发射机需要监视的指标，以及需要自动控制的操作，比如入射功率取样、反射功率取样、水位取样、电源取样、开机操作、关机操作、升功率操作、降功率操作等。采样点多少和控制范围的确定依发射机的不同而不同。接着要选择适当的PLC，一方面选择多大容量的PLC；另一方面选择什么公司的PLC以及外围设备。对个问题，要对发射机进行详细分析，把所有的I／O点找出来，包括开关量I／O和模拟量I／O以及这些点的性质。I／O点的性质主要指它们是直流信号还是交流信号，电压多大，是采样点还是输出控制点，输出是用继电器型还是用晶体管或是可控硅型。知道这些以后，就可以定下选用多少点和I/O是什么性质的PLC了。对于第二个问题，则有以下几个方面考虑：a、功能方面。b、价格方面。可编程控制器的主机选定后，一般还要选择模拟量采集模块，模块的多少依据模拟量的多少而定。显示设定单元视需要选择与否。在本例“DX-600中波发射机自动控制系统”中，经分析该系统需要17路开关量输出、11路开关量输入、6路模拟量采集，故采用了SIMATICS7－226型PLC，两快EM－23模拟量采集模块。SIMATICS7－226支持24路开关量输入，16路开关两输出，每块EM-231支持4路模拟量输入点，两块就相当于8路模拟量输入点，完全能满足系统需要，并且为日后的系统扩展升级留有了空间。
2、PLC的I／O地址分配
输入／输出信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础。对于软件设计来说，I／O地址分配以后才可以进行编程；对于PLC的外围接线来说，只有I／O地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图。I／O地址的分配好能将类似的信号点分配连续的I／O地址，把I／O点的名称、代码和地址以表格的形式列写出来。初学者往往不会注重这些，开发过实际项目就会知道这将为以后的维护升级工作带来很大的方便。下图例出了本文实例《DX-600中波发射机自动控制系统》中部分I/O点的表格，供大家参考。
3、发射机监控系统的硬件和软件设计
系统设计包括硬件系统设计和软件系统设计。硬件系统设计主要包括PLC及外围线路的设计、电气线路的设计等。软件系统设计主要指编制PLC监控程序，有些系统还包括上位机程序的编写，比如在本例中就包括上位机程序。硬件系统设计主要是设计出电气控制系统原理图，电气控制元器件的选择等，在这里硬件设计不做详细阐述，主要给大家阐述软件设计的步骤和过程。在PLC程序设计时，除I/O地址列表外，还要把在程序中用到的中间继电器、定时器、计数器（PLC中的软元件）和存储单元以及它们的作用或功能列写出来，以便程序的编写和阅读。下面结合我开发过的“DX-600中波发射机自动控制系统”具体介绍广播发射机自动控制系统PLC程序的编写及调试。
西门子S7－200CPU的编程软件为 V3.1 STEP 7 MicroWINSP1。该软件是基于bbbbbbs的应用软件，它支持32位bbbbbbs95，bbbbbbs98和bbbbbbsNT操作系统。他支持STL编辑器、阶梯图编辑器和FBD三中编辑器。你可以选择自己熟悉的编辑器。为端子号分配地址是编程的部，实际编程时为了增加程序的可读性，常用带有实际含义的符号作为编程元件代号，而不是直接用元件在主机的直接地址。例如编程中的“高功率开机”作为编程元件代号，而不用Q0.1。符号表可用来建立自定义符号与直接地址之间的对应，并可附加注释，有利于程序结构清晰易读，以及日后软件的维护更新，在实际的开发中应该注重这点，它往往能起到事半功倍的效果。按监控系统要完成的任务PLC程序可分为三个主要部分：l、广播发射机及附属设备（比如空调等）的自动开与自动关；2、模拟量的采集监控以及开关量的采集监控；3、与上位机通信，实现校时、数据的显示、参数的设置和故障记录等。
1、广播发射机及附属设备的自动开与自动关：要实现发射机的自动开关机，必须向PLC提供发射机的开关机时间表，该时间表的存储，应保证当PLC断电的情况下不丢失。把它放入数据快可确保数据的稳定。PLC内部有自己的系统日期和时钟，PLC可通过相应的指令读实时时钟和设定实时时钟。PLC内部用8个字节表示日期和时钟，他们都用BCD码表示，从低到高分别表示年、月、日、小时、分钟、秒，第7个字节为0，第8字节表示星期。系统不会检查、核实时钟各量的正确与否，在设置时钟和日期时必须确保输入的数据是正确的，还有，不能在主程序和中断程序中使用读写时钟指令，否则，产生非致命错误，中断程序中的实时时钟指令将不被执行。在编写发射机自动开关机程序段时，程序应该不断的读取系统时钟，并与数据块中的开关机时间表进行比较，如果与时间表中的时间吻合则执行相应的操作如开机、关机等，在本例中我用READ_RTC指令读出PLC的内部时钟，接着用BCD_I将BCD码的PLC时钟转换为十进制PLC时钟，再拿它与数据区中的开关机时间表比较，如果吻合则执行相应操作。
2、模拟量的采集监控以及开关量的采集监控：发射机模拟量的采集可通过EM231、EM232或EM235模拟量输入输出模块来实现。在本例中采用的是EM231，可通过DIP开关设置模拟量的输入范围，单极性：满量程输入0到10V、分辨率2.5mV；满量程输入0到5V、分辨率1.25mV；满量程输入0到20mA、分辨率5μA；双极性：满量程输入负5V到正5V、分辨率2.5mV；满量程输入负2.5V到正2.5V、分辨率1.25mV，根据实际需要设定响应的档位，如还不能满足则采样点要经过电路或仪器转换成合适的信号。要实现模拟量的监控就必须提供上限和下限，模拟量的上下限应该和开关机时间表一起放入数据快，程序应不断的取的模拟量的值并与数据块中的上下限比较，如果越限则报警或执行相应的操作。开关量的监控相对简单，不需要扩展模块，从PLC取得高低电位后直接可进行判断，有一点值得注意，为了防止干扰，模拟量应取多次的平均值，开关量的检测用延时接通电路。这样能很好的避免误报警和误操作。在本例《DX-600中波发射机自动控制》系统中，模拟量由于开始没有取多次平均值经常出现误报警，开关量也偶尔出现误报警，通过对模拟量多次取平均值、开关量采用10毫秒延迟电路后得到解决。
3、与上位机通信，实现校时、数据的显示、参数的设置和故障记录等：PLC与上位机通信可采用自由通讯协议，自由通信口（FreeportMode）方式是S7－200PLC的一个很有特色的功能。S7－200PLC的自由通信，即用户自己定义通信协议，波特率高为38.4KB/s。它使S7－200 PLC可以与上位PC机进行通信。PC机的RS－232可通过PC/PPI电缆与 S7－200PLC连接起来进行自由通讯。与PC连接后，PLC程序可以通过使用接收中断、发送中断、发送指令（XMT）和接收指令（RCV）对通讯口操作。在自由通讯口模式下，通讯协议完全由用户程序控制，协议的制定依系统不同而不同，在“DX－600中波发射机自动控制”系统中为保证数据传输的正确无误，还采用了一种数据校验机制，把要传输的数据块中的各字节做“与”操作，得到的“和”作为校验字节。此种校验方法有简单实用等特点。通过SMB30（口0）或SMB130（口1）允许自由口模式，只有在CPU处于RUN模式时才能允许。当CPU处于STOP模式时，自由通讯口停止，通讯口转换成正常的PPI协议操作。通过与PC的通讯，PLC把采集到的数据发送到PC上位机，这样上位机程序经过响应处理就能实现数据的图形显示。发射机的开关机时间表、模拟量的上下限也能很方便的通过上位来修改，而不必修改PLC程序。PLC的时钟也能通过上位机来设置（校时）。通过上位机还可以定时抄表、记录故障的发生时间、类型，停播的时间等等，方便技术人员维护发射机。上位机程序的编写可通过任一款可视化编程软件如VB，VC，C++Builder等，建议用C++Builder，它有功能强大，易学等特点。
4、发射机监控系统的调试
系统调试分模拟调试和联机调试。模拟调试可借助于模拟开关和PLC输出端的输出指示灯进行；需要模拟信号I/O时，可用电位器和万用表配合进行。调试时，可利用上述外围设备模拟各种现场开关和传感器状态，观察PLC的输出逻辑是否正确。如果有错误则修改后反复调试。S7-200不但能在PC机上编程，还可在PC上直接进行模拟调试。联机调试时，可把编制好的程序下载到现场的PLC中。有时PLC也许只有这一台，这时要把PLC安装到控制柜相应的位置上。调试时一定要先将主电路断电。只对控制电路进行调试即可。通过现场联机调试信号的接入常常还会发现软硬件中的问题，经过反复测试系统后，才能后交付使用。
本例“DX-600自动控制系统”投入使用后，的确大大减轻了值班任务，能及时发现一些人工值班不易发现的故障，通过上位机对发射机的实时数据及故障记录都能很好的保存，供技术人员维护用。