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西門(mén)子6ES7307-1KA02-0AA0

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西門(mén)子電源模塊6ES7307-1KA02-0AA0

【SIEMENS】湖南國(guó)雄智能科技有限公司
湖南國(guó)雄智能科技有限公司是中國(guó)西門(mén)子的合作伙伴，公司主要從事工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品的集成,銷(xiāo)售各維修。 致力于為您提供在食品、化工、水泥、電力、環(huán)保等領(lǐng)域的電氣及自動(dòng)化技術(shù)的完整解決方案，包括自動(dòng)化產(chǎn)品及系統(tǒng)、工程項(xiàng)目執(zhí)行及管理、主要過(guò)程控制領(lǐng)域技術(shù)支持，以及專(zhuān)業(yè)的售后服務(wù)、培訓(xùn)等。

  PLC 是由早期繼電器邏輯控制系統(tǒng)與微機(jī)計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的，它是以微處理器為主的一種工業(yè)控制儀表，它融計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)于一體，集順序控制、過(guò)程控制和數(shù)據(jù)處理于一身，可靠性高、功能強(qiáng)大、控制靈活、操作維護(hù)簡(jiǎn)單。近幾年來(lái)，可編程序控制器及組成系統(tǒng)在我國(guó)冶金、電廠(chǎng)、輕工石化、礦業(yè)、水處理等行業(yè)更是到了廣泛的應(yīng)用，并取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。  

    由于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)分散系統(tǒng)，因此過(guò)程控制的方式是分散進(jìn)行，而監(jiān)視、操作和化管理應(yīng)以集中為好。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，控制管理的要求不斷提高，過(guò)程參數(shù)日益增多，控制回路越加復(fù)雜，在70年代中期產(chǎn)生了DCS/' target='_blank'>集散控制系統(tǒng)，他一經(jīng)出現(xiàn)就受到工業(yè)控制界的青睞。DCS是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)于一體的系統(tǒng)。與常規(guī)的集中式控制系統(tǒng)相比有如下特點(diǎn)：  

    1、實(shí)現(xiàn)了分散控制。它使得系統(tǒng)控制危險(xiǎn)性分散、可靠性高、投資減小、維護(hù)方便。  
    2、實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、操作和管理。使得管理與現(xiàn)場(chǎng)分離，管理更能綜合化和系統(tǒng)化，  
    3、采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，這是DCS的關(guān)鍵技術(shù)，它使得控制與管理都具實(shí)時(shí)性，并解決系統(tǒng)的擴(kuò)充與升級(jí)問(wèn)題。  

    目前，由于PLC把的數(shù)據(jù)高速公路（HIG HWAY）改成通用的網(wǎng)絡(luò)，并逐步將PLC之間的通信規(guī)約靠攏使得PLC 有條件和其它各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)集成，以組成大型的控制系統(tǒng)，這使得PLC 系統(tǒng)具備了DCS的形態(tài)，這樣，基于PLC的DCS系統(tǒng)目前在國(guó)內(nèi)外都得到了廣泛的應(yīng)用。　  

    可編程序控制器（PLC）及集散控制系統(tǒng)（DCS）是目前工業(yè)控制領(lǐng)域較廣泛使用的兩種控制技術(shù)， 它們各自具有明顯的優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì)， 如PLC在高速的順序控制中占主導(dǎo)地位， 而DCS則在復(fù)雜的過(guò)程控制中占優(yōu)勢(shì)； PLC體積小， 使用靈活， 價(jià)格相對(duì)較低， 但在通訊功能及管理能力方面不及DCS，  DCS雖然通訊及管理能力較強(qiáng)， 但體積大， 價(jià)格相對(duì)較高. 在這種情況下， 用戶(hù)期望得到一種集PLC與DCS優(yōu)點(diǎn)于一體的控制系統(tǒng)， 這種混合式控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)HCS）應(yīng)既能*地實(shí)現(xiàn)邏輯及順序控制， 又能很好地完成過(guò)程控制， 同時(shí)還應(yīng)具有管理功能， 且體積小， 價(jià)格較低， 可靠性高。一些自控設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)商已有產(chǎn)品問(wèn)世， Rockwell公司新近推出的Allen-Bradley（A-B）品牌ProcessLogix過(guò)程控制系統(tǒng)便是其中一例。  

    本文將介紹一種混合式控制系統(tǒng)， 既吸取傳統(tǒng)DCS“管理集中， 控制分散”的設(shè)計(jì)精髓， 又保留傳統(tǒng)PLC所固有的靈活性及低價(jià)位等優(yōu)點(diǎn)， 適用于離散控制、順序控制及連續(xù)控制場(chǎng)合， 以低成本來(lái)完成高技術(shù)的自動(dòng)化。  

一、PLC與DCS比較  

    如果按從弱至強(qiáng)將PLC與DCS的性能劃分為1至10個(gè)等級(jí)， 則可將它們的對(duì)比列于表1  
 

表1　PLC與DCS的比較

    早期的PLC以數(shù)字量的順序控制為主。隨著PLC功能不斷擴(kuò)充，PLC增加了模擬量控制功能、PID調(diào)節(jié)功能、通訊聯(lián)網(wǎng)功能及分級(jí)控制功能等，在過(guò)去DCS占統(tǒng)治地位的化工、冶金等行業(yè)也可由PLC進(jìn)行控制。但PLC難以組成大型、復(fù)雜、綜合的系統(tǒng)，如果過(guò)多的PC企圖通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與過(guò)多的 PLC通訊，則可能導(dǎo)致瓶頸現(xiàn)象及計(jì)時(shí)上的困難。  

    DCS是由模擬儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，初期的功能以回路調(diào)節(jié)為主，之后又加入了順序控制的功能。DCS的設(shè)計(jì)思想是操作管理集中，控制分散以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性及管理能力。DCS的上述優(yōu)勢(shì)使它在控制系統(tǒng)的市場(chǎng)仍占主流。  但DCS比PLC價(jià)位高，對(duì)一些資金有限的中小型企業(yè)有時(shí)難以承受。  

    本文探討的這種混合式控制系統(tǒng)整合了PLC與DCS的優(yōu)勢(shì)，對(duì)需要實(shí)現(xiàn)低成本自動(dòng)化（LCA）的場(chǎng)合尤為適用。  

二、混合式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 
 

    圖1所示為混合式控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要以DCS的設(shè)計(jì)思想為基礎(chǔ)，綜合PLC與DCS的各自?xún)?yōu)勢(shì)。它主要由系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、 操作員工作站、*服務(wù)器、控制器及輸入/輸出（I/O）模塊等部分組成。  

1、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)  

    對(duì)DCS而言，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和可擴(kuò)充性起著決定性的作用。對(duì)混合式控制系統(tǒng)也是如此。  

    如圖1所示，HCS是分級(jí)控制系統(tǒng)，共分兩級(jí)：操作管理級(jí)及過(guò)程控制級(jí)。操作管理級(jí)的各項(xiàng)設(shè)備——操作員工作站及*服務(wù)器由N1網(wǎng)連接。N1網(wǎng)是一局域網(wǎng)（LAN），對(duì)它的要求是能以較高的速率傳輸大量數(shù)據(jù)，可選用Ethernet（以太網(wǎng)）或ARCNET。Ethernet采用載波偵聽(tīng)/多路訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議，具有10Mbps及100Mbps的通訊速度，但它不具備實(shí)時(shí)性；ARCNET采用令牌傳輸協(xié)議，具有2.5Mbps的通訊速度，具有好的實(shí)時(shí)性。 N1網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)可采用星形、總線(xiàn)形、混合形等。總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)比較成熟，施工相對(duì)簡(jiǎn)單，節(jié)點(diǎn)的加入或退出也無(wú)需中止網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，是工業(yè)控制網(wǎng)常用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。N1網(wǎng)的傳輸介質(zhì)可使用雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖。  

    N2網(wǎng)將過(guò)程控制級(jí)的控制器與控制器、控制器與遠(yuǎn)程I/O、遠(yuǎn)程I/O與遠(yuǎn)程I/O連接起來(lái)，并使之與*服務(wù)器相連. 對(duì)N2網(wǎng)的要求是實(shí)時(shí)性，即一旦N2網(wǎng)上某節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，則該網(wǎng)絡(luò)上所連接的各節(jié)點(diǎn)應(yīng)能同時(shí)接收到該數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這一點(diǎn)對(duì)實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的過(guò)程控制十分重要。N2網(wǎng)還具有其它特性，如給網(wǎng)絡(luò)添加新設(shè)備不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)通訊擁塞，*消除系統(tǒng)瓶頸現(xiàn)象；開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)使它與PLC、智能馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器等其它設(shè)備相兼容。  

    A-B的ProcessLogix過(guò)程控制系統(tǒng)N1網(wǎng)采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的Ethernet，N2網(wǎng)采用A-B自己的ControlNet網(wǎng)絡(luò)，如果采用中繼器，傳輸距離可達(dá)30km。  

2、操作員工作站  

    操作員工作站是HCS與用戶(hù)進(jìn)行信息交換的設(shè)備，其主要功能是為運(yùn)行操作人員提供人機(jī)界面，使操作人員及時(shí)全面地了解系統(tǒng)運(yùn)行情況，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。隨著微型計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，操作員工作站可由PC機(jī)承擔(dān)，由于操作員工作站與*服務(wù)器通過(guò)局域網(wǎng)相連，所以欲添加一個(gè)操作員工作站十分容易，只要在N1網(wǎng)上增加一個(gè)PC機(jī)并讓*服務(wù)器為新添加的操作員工作站提供客戶(hù)軟件即可。  

3、*服務(wù)器  

    所有的系統(tǒng)信息、報(bào)告及總數(shù)據(jù)庫(kù)由*服務(wù)器統(tǒng)一管理，以實(shí)現(xiàn)信息集中管理。*服務(wù)器用Windows NT為操作系統(tǒng)，配以系統(tǒng)應(yīng)用軟件，還可與企業(yè)管理系統(tǒng)相連。DCS的組態(tài)功能在HCS中也由*服務(wù)器提供。工程師可利用*服務(wù)器的系統(tǒng)應(yīng)用軟件來(lái)修改或添加控制配置并下載至控制器中。  

4、控制器  

    控制器為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制中樞。HCS的控制器與PLC一樣采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括處理器、內(nèi)存、I/O接口，外加通訊接口。HCS控制器的框架沿襲了傳統(tǒng)PLC的框架尺寸結(jié)構(gòu)，因而體積比DCS小得多。雖然從尺寸與外形上看，HCS控制器與PLC極其相似，但它絕不是PLC的簡(jiǎn)單翻版。 HCS控制器在過(guò)程控制中執(zhí)行閉環(huán)及順序控制，能勝任DCS所承擔(dān)的過(guò)程控制任務(wù)。HCS控制器采用模塊化結(jié)構(gòu)形式，處理器模塊、本地I/O模塊、通訊接口模塊等均插入同一框架中，通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連，實(shí)現(xiàn)“軟接線(xiàn)”，另外，通過(guò)N2網(wǎng)還可擴(kuò)展遠(yuǎn)程I/O模塊。  

    每個(gè)HCS可支持多個(gè)控制器，而每個(gè)控制器又可支持多達(dá)上百個(gè)控制回路。這樣由HCS便可組成較大型的控制系統(tǒng)，且控制是分散的。如ProcessLogix控制系統(tǒng)多可支持16個(gè)控制器，每個(gè)控制器可支持125～150個(gè)控制回路。  

5、輸入/輸出（I/O）模塊  

    HCS提供了能與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)I/O信號(hào)直接相連的各種規(guī)格的I/O模塊， 如模擬量/數(shù)字量、 直流/交流、電壓/電流及不同電壓等級(jí)的I/O模塊等。這些I/O模塊可與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的按鈕、變送器、傳感器、電磁閥門(mén)及馬達(dá)控制器等設(shè)備元件直接相連，使用靈活方便。  

三、混合式控制系統(tǒng)特點(diǎn)  

1、分級(jí)分散控制， 集中管理  

    HCS保留了DCS信息集中，控制分散的優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)按功能在垂直方向分為兩級(jí)：操作管理級(jí)及過(guò)程控制級(jí)。各級(jí)之間既有分工，又有聯(lián)系，在系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下運(yùn)行。同時(shí)，按生產(chǎn)過(guò)程作水平分解，以滿(mǎn)足控制遍布整個(gè)廠(chǎng)區(qū)的需要。采用該分散控制結(jié)構(gòu)，將多個(gè)控制器及I/O框架分散后進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，一方面可將生產(chǎn)過(guò)程的全部信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送至*服務(wù)器以實(shí)現(xiàn)信息集中，另一方面避免因個(gè)別設(shè)備出現(xiàn)故障殃及整個(gè)系統(tǒng)而造成的危險(xiǎn)，提高可靠性。   

2、靈活性高及可擴(kuò)展性強(qiáng)   

    HCS 采用模塊化及積木化的結(jié)構(gòu)形式，用戶(hù)可選擇不同數(shù)量、不同規(guī)格的單元設(shè)備以組成不同要求、不同規(guī)模的硬件系統(tǒng)。例如，控制器及其遠(yuǎn)程I/O均采用PLC式的模塊結(jié)構(gòu)，用戶(hù)可根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合選用不同規(guī)格的模塊；整個(gè)系統(tǒng)采用分級(jí)分散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，使增加或去除某些單元不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，這種靈活的組裝方式使系統(tǒng)擴(kuò)展變得容易，有利于工廠(chǎng)按當(dāng)前規(guī)模配置系統(tǒng)，提高設(shè)備的利用效率。   

3、可靠性高   

    （1）冗余技術(shù)   

    HCS允許用戶(hù)在任何需要的關(guān)鍵部分