西门子模块6ES7231-7PF22-0XA0库存现货
1 概述
该系统通过工业以太网实现上位监控机和可编程控制器PLC通讯和数据交换，上位机从PLC采集现场生产数据，作为故障判断和定位的基础，在上位机上以RSVIEW工业监控软件作平台，制作适宜于项目的画面，上位机对采集的数据进行处理，判断现场各设备工作状态，状态的正误以不同的形式在项目画面上显示出来。
2 系统配置
系统是基于bbbbbbS NT SEVER 4.0操作系统和RSVIEW32工业监控软件为平台进行开发的。系统硬件采用IPC 610 研华工控机，主频800HZ，40G硬盘。系统不另配主机，与原监控画面并行运行，系统同时在4台监控机上运行，与原MMI由身份识别程序进行窗口切换。采用工业以太网，将现场5套AB 5/40E 工业控制器PLC和四台上位监控机进行连接，实现数据通讯。在该系统中，以四套AB PLC-5/40E作为主控制器，分别用于连铸机的公用系统及三套铸流系统的自动控制。共25台变频器则各自作为远程站与PLC进行通讯：其启动、停止、调速等指令均由PLC以数据通讯形式下达给变频器，同时变频器的各种状态数据以同样形式反馈给PLC。用于公用控制的PLC系统中，主机架通过CPU外挂5个扩展机架，2块远程输入/输出模板（RIO）及4台变频器。用于铸流控制的三套PLC系统的配置完全相同，均是：主机架通过CPU外挂2个扩展机架，3块RIO及7台变频器。
硬件和网络配置图（图1）
3 软件开发
软件采用模块化结构，由通讯与数据采集模块、数据处理与故障判断模块、身份识别模块、操作跟踪模块、故障模拟模块。见软件结构图（图2）。
3.1通讯与数据采集模块
通讯与数据采集模块实现现场生产数据的采集，以及在线故障诊断系统与PLC之间的数据交换。现场数据首先由PLC采集，然后，诊断系统再通过以太网通讯采集PLC中的数据。诊断系统产生的控制指令通过网络通讯下达到PLC，由PLC控制现场设备的响应。
3.2数据处理与故障判断模块
数据处理与故障判断模块实现对现场数据的处理，并根据数据处理的结果判断设备的工作状态，确定故障是否发生，并支持故障查询定位，给出故障处理向导。以拉矫机的故障判断为例进行描述。
拉矫机的状态有三种：正转、反转、停止，故障状态定义为当前状态不符合按照生产工艺要求的状态。拉矫机的故障判断按下图逻辑进行判断：（图3）
图3的构图布局与实际系统工作界面的构图布局相同，在实际系统工作界面中条件方框全部为按钮组件，当条件满足时相应按钮为绿色，不满足为红色。如果右端的三组条件有一组具备，则判定按工艺拉矫机应当正转，此时，拉矫机如状态正确，正转按钮应当呈现绿色，如果为红色，则拉矫机故障，系统给操作界面警示信号。如果两台拉矫机同时故障，系统要求操作工给出应答确认，进入故障处理程序。检修人员可以观察当前画面，如是电机过热导致故障，电机过热按钮将呈现红色，点击该按钮，弹出故障处理向导。画面如（图4）
通过以上简单例子的描述，可以看出该模块能够完成故障点的**定位，并给出故障处理向导。这种故障显示方式具有直观、便捷的优点，如果到复杂的PLC程序中去找故障点，就不具有这种优点。即使对工艺和PLC程序了解不深的人，也可以轻松的查找故障，解决故障。
3.3身份识别模块
身份识别模块能够识别操作者身份，防止非授权操作。该模块将设备操作管理功能分为三个级别，即操作级、管理级、维护级，不同级别人员有不同的工作界面，除操作级外，其他人员均无法操作现场设备，各级别均有口令保护。模块对操作级更添加了锁定保护，操作员即使不关闭操作画面，只需点击锁定按钮，系统就不在响应任何操作命令，当再次点击解锁按钮时，系统要求重新输入口令，否则，不能解锁。
当按下任一按钮时，弹出口令识别对话框，要求输入口令，口令正确，进入下一级画面，否则，退回选择画面。
操作级工作站是操作工操作现场设备的画面；管理级工作站即工程师工作站，是工程师调试、修改程序所使用的界面；维护级工作站是现场维修人员所使用的界面。
该模块的界面如图5.
3.4操作跟踪模块
操作跟踪模块的功能是记录所有操作命令，形成日志文件，以备查阅。当通过身份识别进入操作界面后，所作的任何一个操作命令，都将记入日志文件。操作级无权查阅或修改日志文件，只有管理级才有这一权限。该模块妥善保留了原始操作记录，为进行责任界定，提供了客观依据。
3.5故障模拟模块
故障模拟模块提供了故障演示、模拟功能。在维护级界面中，专门设置了一个模拟按钮，当按下这一按钮时，系统自动打开模拟画面，模拟画面的结构和外观与工作画面完全相同，区别是，模拟画面不与任何外部点相连，全部使用数据库的内部点。可以修改数据库的数据，以实现故障设定，系统会根据设定，演示相应故障。该功能主要用于复现故障和技术培训。
4 主要控制功能
4.1 数据处理与故障判断技术
从PLC采集数据以后，必须决定哪些信号状态的组合以及如何组合可以判断为故障；为了建立某一设备的故障判断模型，哪些信号是必须的，哪些信号可以作为辅助条件。在此项目工作中，我们利用**的专家系统技术手段建立了信息库，制定了判断规则，故障判断模型。
4.2 身份识别及操作跟踪技术
这台连铸机自动化程度较高，所有操作都可以在主控室上位机的MMI上完成，而任何非法操作都将可能导致严重的人身、设备事故，影响安全生产。我们把设备的操作权限进行了分级管理，分为操作级、维护级、管理级，每一级别的人员享有进行相应级别操作的权限，进入操作界面必须输入正确的口令，对其他级别的操作界面无权操作也无权进入。操作人员可以暂时将界面锁定，系统将拒绝响应未授权的操作，但不影响其他级别的正常操作。系统对每一项操作都将形成日志文件，记录操作的内容、时间、级别。
4.3 故障分级管理和人工干预接口技术
系统对各种故障进行分级管理，根据故障对生产和设备的影响程度，把故障分为两类，即一般性故障和严重性故障，不同的故障处理方式不同。故障信息同时反馈到操作级界面，一般性故障只给予提示，如何处理由操作人员确定；严重性故障给操作员三种选择，即停机、解除联机自动、忽略。操作员必须给出应答，否则，在经过延时后，系统将自动向PLC发出拉尾坯工作方式命令，连铸机进入浇注结束处理程序。
4.4 故障模拟技术
该技术允许系统离线模拟故障，重现故障过程，可以用于故障研究，也可用于技术培训。
5 结束语
矩形坯连铸机在线故障诊断系统开发过程中采用了**的数据处理及故障定位技术，系统模块化编程方法以及合理的功能划分体现了系统工程的思想，身份鉴别功能和操作跟踪功能具有一定的创新性。该系统兼有故障诊断功能和技术培训功能，既创造直接的经济效益，又具有良好的社会意义，有推广的价值。
1 引言
中央空调是对建筑物内空气进行调节的专用系统，它通过对风机、阀门、泵等设备的开、关及连续调节来控制室内温度、湿度，使之满足一定要求，从而提高人体的舒适度。随着人们生活水平的不断提高，越来越多的大、中型建筑采用中央空调系统，以达到夏季致冷、冬季取暖的目的。
为提高中央空调系统的经济性、可靠性及可维护性，需采用控制产品对中央空调系统的各个设备进行控制。早期的中央空调控制器多为就地式专用控制器和DDC控制器，它们具有控制功能简单、不易联网及信息集成度不高等缺点。随着计算机技术、控制技术和网络技术的发展，现在的中央空调系统都倾向于采用**、实用、可靠的可编程控制器(PLC)来进行控制。本文介绍用和利时公司小型一体化PLC产品HOLLiAS-LEC G3控制中央空调的实例。
2 系统介绍
国内某主要空调设备制造商为一建筑面积2.5万平方米的办公楼提供了一套中央空调系统，该中央空调系统包括1250000kcal/h蒸汽型溴化锂吸收式制冷机3台、吊顶式新风空调器11台、立式空气处理机组18台、风机盘管327台、管道式通风扇180台、消声型管道斜流风机2台、吊顶式空气处理机组32台。该中央空调系统的全套控制产品采用和利时公司生产的G3系列小型一体化PLC，采用40点的晶体管输出型CPU模块LM3108和其它扩展模块。
3 系统组成
控制系统包括上位机集中监控和各机组本地PLC控制两部分，结构框图如图1所示。
图1 控制系统结构图
上位监控系统由一台计算机和相应的监控软件组成，用于监控各机组的运行参数，并对PLC发出各种控制指令，以控制三台机组的协调运行。上位组态软件选用和利时公司的组态软件Focsoft3.1，上位机通过RS-485串口与各机组的PLC进行联网。上位机不仅显示各机组的运行参数及状态，还保存相关历史数据。
各机组PLC的I/O点数均为DI 20点、DO 20点、AI 14点、AO 1点，PLC在数据采集的基础上对相关设备发出控制指令，控制各机组的安全、经济运行。同时，PLC将机组运行数据实时送往与之连接的人机界面(HMI)和上位监控计算机。另外，PLC需接收上位计算机的协调控制命令。
为了满足以上控制要求，每套PLC包括一个40点CPU模块LM3108、一个8点DO模块LM3220、4个4点AI模块LM3310和1个2点AO模块LM3320。CPU模块自带2个串行通讯口，一个串口(RS-232)用于连接人机界面，采用标准的Modbus从站协议。另一个串口(RS-485)组成网络，与上位监控机进行通讯。
4 控制系统主要功能与特点
上位机监控系统主要完成对工艺参数的检测、各机组的协调控制以及数据的处理、分析等任务，下位PLC主要完成数据采集、现场设备的控制及连锁等功能。
4.1 系统主要功能
◆ 数据显示
显示3台机组的运行参数，包括冷水出口温度、冷水入口温度、冷却水出口温度、冷却水入口温度、蒸汽压力、蒸汽阀门开度，以及溶液泵、冷剂泵等所有屏蔽泵的运行状态和各种故障报警的详细信息。
◆ 历史数据的存储及检索
对重要的数据进行在线存储，数据的存储时间长为10年。可以通过历史报表或者历史趋势曲线的方式检索历史数据。
◆ 控制
根据设定的参数，并考虑经验运行数据，PLC应用反馈数据 (如室内温度)进行PID调节，以保证运行参数满足系统要求。控制系统有三种运行方式：就地手动、软手动和自动。就地手动就是通过就地手动操作设备对机组进行控制，软手动是通过PLC对机组进行手动控制，自动则是根据编好的控制程序自动控制相关设备的启、停及调节量。采用程序控制方式，杜绝冷剂污染，有效便捷地实现冷水、冷却水的变频控制。通过有效合理地开、停控制，达到启动速度快、停机时间短的目的，即能节省能耗，还能避免结晶，从而提高中央空调系统的安全性和经济性。
◆ 连锁与保护
各机组相关设备的启、停具有一定的连锁关系和时间顺序，该功能由PLC的连锁程序完成。同时，为保证机组的可靠运行，对相关参数的越限采取保护措施，如冷水、冷却水与机组的连锁控制、冷却水系统与冷却塔的连锁控制等。
4.2 系统特点
◆ 灵活性
本控制系统选用和利时公司的小型一体化PLC代替传统空调主机控制系统中的单片机，较大程度地提高了系统配置及控制的灵活性，能更好地满足不同用户的不同需求。同时，明显缩短了程序开发周期。
◆ 高可靠性
控制核心HOLLiAS-LEC G3 PLC能够在恶劣的环境中长期可靠、无故障运行，并且易接线、易维护、隔离性好、抗腐蚀能力强，能适应较宽的温度变化范围，平均无故障时间间隔（MTBF）大于15年。
◆ 强大的功能
HOLLiAS-LEC G3 PLC的编程语言遵从IEC61131-3标准，易学、易懂、易用。除了具备传统PLC的助记符和梯形图编程功能外，还具有结构化语言和顺序功能图编程功能。PLC提供各种功能模块，包括各种通讯功能选择、通讯参数设置，以及可以具体到某年、某月、某日、某个时刻的多种定时器和超长定时器等，方便了各种功能的实现，有利于缩短开发周期和节省程序容量。
◆ 优良的开放性
上位软件Focsoft3.1支持DDE、OPC、ODBC、SQL，并提供丰富的API编程接口，方便接入其它系统。
5 结束语
该方案已经成功应用于中央空调的控制系统中，运行效果良好。实现了对空调主机的控制及三台主机之间的协调控制，具有**、可靠、经济、灵活的显著特色。监控人员可以对中央空调进行远程监控，提高了中央空调的可靠性。
