毛片网站在线观看-毛片网站在线-毛片网站有哪些-毛片网站视频-女生脱衣服app-女色综合

王德吉 （1975-）

男，河南鄲城縣人，博士，中國煙草總公司職工技術培訓中心高級培訓師、高級電氣培訓師，中科院智能所高級訪問學者、鄭州大學電氣學院兼職教授。中國自動化學會高級會員、IFAC會員，中國煙草學會會員。主要研究方向為煙草信息化與自動化。

項目資助：本文由國家自然科學基金資助項目(60075022)支持。

摘要：為提高煙廠電力監(jiān)控系統(tǒng)的自動化程度和可靠性，提出了基于PROFINET煙廠電力監(jiān)控系統(tǒng)：把儀表、組態(tài)軟件與PROFINET結合。該系統(tǒng)將硬件電路組裝在開關柜中，通過組態(tài)軟件開發(fā)設計監(jiān)控軟件，顯示系統(tǒng)的配置及各種電氣參數，實時控制現場各用電設備，實現配電網數據采集、監(jiān)控和管理。整個系統(tǒng)集成度高，能滿足煙廠電力監(jiān)控系統(tǒng)分散化、網絡化、智能化的要求。

關鍵詞：PROFINET；儀表；組態(tài)軟件；卷煙廠；PLC

Abstract: To improve the automation and reliability of power monitoring system of 
cigarette factory, a new monitoring system was proposed by integrating instrument,
 monitor software & PROFINET. The hardware was installed in a switchcupboard, and 
the monitor was developed in configuration software, which  can display the system
 configuration & electrical parameters, control the electrical devices in real time.
 The system can also collect, monitor and manage the distribution network data. The 
whole system has high integration, can meet the industry power monitoring system’s 
requirements in decentralization, network& intelligence.

Key words: PROFINET; instrument; configuration software; cigarette factory; PLC

    卷煙廠電力監(jiān)控系統(tǒng)是整個煙廠安全、優(yōu)質、高效運行的重要保證。隨著計算機及電子技術的迅猛發(fā)展和日益成熟，性能先進，運行可靠穩(wěn)定的微機綜合自動化系統(tǒng)得到廣泛的應用，逐步替代了傳統(tǒng)的繼電保護與自動化設備。微機保護與常規(guī)繼電保護的根本區(qū)別在于其實現了數字化，即通過對主設備運行狀態(tài)參量的實時、快速數字處理，完成故障診斷、保護動作。但還存在數據傳送速度低、數據利用率不高。本文提出了一種利用當今先進的PROFINET，組態(tài)技術和可編程計算機控制器技術的煙廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)，確保復雜的煙機設備啟停控制，變壓器保護等系統(tǒng)得以可靠的實現。同時以模塊化的設計保證系統(tǒng)功能的靈活擴充。該系統(tǒng)功能層次更加清晰，安全可靠性更高。論文首先給出了控制網絡的選擇，第二部分給出了系統(tǒng)概況，第三部分給出了硬件選擇，第四部分給出了軟件設計，最后給了總結。

1 控制網絡的選擇

    為了快速反映電力監(jiān)控信息，這就需要根據煙廠范圍內的連續(xù)信息流，用于戰(zhàn)略決策: 從生產第一線，到工廠控制層，直到管理層。因此信息技術，特別是基于電力監(jiān)控的信息技術將成為推動生產效率、降低損壞率和增強企業(yè)創(chuàng)新的主要力量。采用基于工業(yè)以太網的開放式、跨供應商標準的PROFINET 。PROFINET由PROFIBUS國際組織推出，是新一代基于工業(yè)以太網技術的自動化總線標準。作為一項戰(zhàn)略性的技術創(chuàng)新，PROFINET為自動化通訊領域提供了一個完整的網絡解決方案，囊括了如實時以太網、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網絡安全等當前自動化領域的最新技術，并且，作為跨供應商的技術，可以完全兼容工業(yè)以太網和現有的現場總線（如PROFIBUS）技術，保護現有投資^[1] 。

    由具有網絡管理功能和三層交換路由功能的工業(yè)以太網交換機組成冗余光纖環(huán)網作為車間級的主干通訊網絡網，主要用于各控制系統(tǒng)間的網絡通訊和控制系統(tǒng)與集中監(jiān)控系統(tǒng)間的通訊。網絡介質采用高速無干擾的多模光纖，構建千兆高速網^[2] 。

    按照各控制系統(tǒng)的控制范圍劃分，采用工業(yè)以太網交換機為各工段控制系統(tǒng)構建星型控制子網絡，以提供各控制段主控器件和IO站點間的網絡通訊。各控制子網可通過交換機接入主干網。

    為集中監(jiān)控系統(tǒng)構建子網絡，該網絡一方面通過以太網交換機接入車間主干網，完成集中監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)間的網絡通訊；另一方面通過交換機或Web服務器與廠級網絡連接，為廠級數據通訊提供網絡接口，同時在與廠級網接口處安裝硬件防火墻，以保護集控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)安全，防止來自廠級網和Internet的侵害。

    所有網絡設備采用雙路供電，以保證網絡設備具備冗余電源供應，確保網絡的穩(wěn)定可靠。

    因為局域網交換機只能對確定目的地址的分組進行單獨信息交換，而各站點發(fā)送數據包之前都要廣播查詢所要到達目的地的MAC地址，同時，由于大量應用層軟件需要廣播傳送某些數據包，而這些數據廣播包只須發(fā)向某一組用戶，此時如果沒有VLAN，這些數據包會很快占用整個網絡大量的資源，仍然象集線器一樣，向交換機的所有端口上轉發(fā)廣播信息。使得正常數據包無法搶得正常帶寬，嚴重影響到網絡效率及性能，因此必須使用VLAN技術^[3] 。

2 系統(tǒng)概況

    根據全集成自動化（Totally Integrated Automation）的思想，將煙廠電力監(jiān)控系統(tǒng)分為管理級、控制級、現場級。系統(tǒng)簡圖如圖1所示。

    管理級：管理級是系統(tǒng)的核心部分，完成對煙廠電力監(jiān)控過程各部分的管理和控制 ，并實現廠級的辦公自動化。管理級提供人機接口，是整個控制系統(tǒng)與外部信息交換的界面 。管理級的工業(yè)計算機具有相互通訊的功能，實現數據交換或共享。考慮到管理層功能結構的層次性和可分割性，采用客戶/服務器（Client／Server）的體系結構。服務器選用大型的網絡關系數據庫，滿足開放、分布式數據庫管理方式的要求。服務器具有遠程控制操作功能、狀態(tài)顯示功能、數據處理功能、報警功能、報表功能、通訊功能和冗余功能等。煙廠電力車間中心控制室中設備包括：兩臺安裝Siemens公司WinCC監(jiān)控組態(tài)軟件的冗余服務器作為上位機 ，安裝有WinCC組態(tài)軟件的完全版以及冗余軟件包，兩臺服務器互為備用，實現冗余，提高系統(tǒng)的可靠性。裝有WinCC運行版的PC機作為監(jiān)控工程師操作站。這種配置的最主要的優(yōu)點是保證數據的完整性和監(jiān)控操作的連續(xù)性。

                                圖1   系統(tǒng)簡圖

    控制級：控制級是實現系統(tǒng)功能的關鍵，也是管理級與現場級之間的樞紐層。 其主要功能是接受管理層設置的參數或命令，對煙廠電力狀況監(jiān)控 ，同時將現場狀態(tài)輸送到管理層。控制器是整個系統(tǒng)的核心，所以在控制級中，主要采用三套Siemens公司S7_300(CPU315_2PN/DP)型PLC組成，采用光纖和交換機構建成數據交換網絡， CPU315_2PN/DP配有集成的PROFINET接口，通過該接口連接I/O現場設備，STEP7包含有所需的驅動，也可以延伸到低端PROFIBUS上的設備，而無需重新連接編程器。現場設備也能夠使用額外集成的PROFIBUS接口進行連接，而且，PROFINET接口可以用于單元級的通訊。PRIFINET CPU 能夠使用STEP7在工業(yè)以太網上通過編程器/PC進行編程。

    現場級：現場級是實現系統(tǒng)功能的基礎。現場級主要由一次儀表（如繼電器的電壓、電流等遙測量，以及開關、保護狀態(tài)等量）、控制設備等組成。其功能主要是對系統(tǒng)設備的狀態(tài)、傳感器參數進行監(jiān)測，并把監(jiān)測到的數據上傳；接受控制級的指令對執(zhí)行機構進行控制。由于控制設備比較分散，在傳統(tǒng)的工廠內，輸入／輸出設備連接到一個集中的機架，在設備改變和系統(tǒng)擴展時，導致接線工作量大，成本高，柔性度低。通過開放的、標準化的現場總線PROFIBUS系統(tǒng)來連接現場控制部件(一些控制設備可能是第三方廠商提供)，是解決這些問題的最佳方案。分布式配置意味著可編程序控制 、I/O模塊和現場設備通過PROFIBUS_DP現場總線的信號電纜連接。將輸入/輸出模塊轉換成就地監(jiān)測器和執(zhí)行器，可就地轉換和處理過程信號。從而保證了控制級與現場級控制設備的獨立和兼容 ，同時解決了與第三方設備通訊問題。 

    如果一個WinCC服務器出現故障，該服務器的客戶機（工作站）自動從發(fā)生故障的服務器切換到備用的服務器上，使所有的客戶機始終可以監(jiān)控生產過程，修復后的服務器回到系統(tǒng)后，自動實現歸檔數據的匹配，管理級與控制級的數據交換均采用了工業(yè)以太網，真正體現了公司范圍內從辦公區(qū)域到現場級的集成通訊。所有相關用戶都可隨時隨地訪問到該服務器，了解各工廠電力的配電狀況。

3 硬件選擇

    正常情況下，PLC、現場I/O等器件，選用符合IEC標準的產品即可。不過，因采用了最新的工業(yè)以太網PROFINET，相關器件的接口就有了新的要求。PLC要求具備PROFINET接口，現場I/O子站的耦合器要求具備PROFINET接口。此外，交換機要求支持PROFINET功能，這樣才能傳送實時信號。其中，PLC主站采用的是S7-300/400PLC；遠程 I/O 采用支持PROFINET技術的ET200S。

    控制層骨干網絡由最新的SCALANCE X系列交換機搭建靈活構建電氣或光學工業(yè)以太網；網絡拓撲結構、類型以及端口數量都可很容易地適配工廠布局。它有高度的網絡可用性；即使故障時，也能通過非常快速的網絡重新配置（<0.3 秒），可靠通訊 ；通過SC 接口（千兆以太網）、ST 接口（快速以太網）以及預裝配光纖，可實現簡便的光纖連接技術 ；無需進行傳輸時間的計算就可以簡單地進行網絡組態(tài)；應用信號觸點、數字量輸入、SNMP 以及電子郵件和PROFINE IO 診斷功能，監(jiān)視和診斷都十分簡便；通過在SIMATIC 系統(tǒng)故障報文概念SFM的集成，降低SPS/HMI工程費用 [4]。

    其中SCALANCE X 200 連接PROFINET網絡，骨干網采用SCALANCE X414-3E形成一個環(huán)形的光纖冗余網絡，保證在網絡上一點發(fā)生故障時正常通訊。也可以在不中斷通信的情況下，隨時進行網絡擴展，充分的保證系統(tǒng)的可靠性。SCALANCE X400型交換機為上層管理網絡提供了千兆的通訊接口，也為各個子系統(tǒng)的集成提供了一個開放的平臺。該型交換機全面支持VLAN和路由功能，有效的減輕網絡負載和防止網絡風暴的發(fā)生。進一步提升了網絡的可靠性。連接控制網絡和廠區(qū)外部網的SCALANCE S模塊能夠隔離內網和外網的非安全連接。有效屏蔽外網的非授權訪問和其它不安全信息的傳播，同時又能保障有效信息的通訊。由于所有的分系統(tǒng)，都采用PROFINET網絡，統(tǒng)一了所有現場設備的接口，實現了多網合一。統(tǒng)一的PROFINET系統(tǒng)接口，使得整個車間處于集中監(jiān)控狀態(tài)，增強了整個系統(tǒng)的透明度，有效數據采集和傳輸也更為方便和快捷。這些都為設備管理提供了極大的便利。同時，編程中引入CBA概念，各個分系統(tǒng)分別作為各自獨立的組件，再通過IMAP軟件將它們連接成一個統(tǒng)一的系統(tǒng)。極大的簡化和方便了通訊編程和調試的復雜程度，節(jié)約了大量時間。大量西門子工業(yè)級光纖和工業(yè)級連接輔件的使用，也讓網絡的每一個細小連接牢不可斷。

4 基于現場總線的監(jiān)控軟件設計

    通過工業(yè)以太網，具有與多臺下位機系統(tǒng)通訊的能力，實時監(jiān)控多臺下位機的工作狀態(tài) ，顯示生產過程中的工作曲線；具有遠程控制能力；向下位機采集數據，對歷史數據進行存儲、查詢、顯示、打印等。因此，在一個自動監(jiān)控系統(tǒng)中，運行的監(jiān)控組態(tài)軟件是系統(tǒng)的數據收集處理中心、遠程監(jiān)視中心和數據轉發(fā)中心，與各種控制、檢測設備（如PLC、智能儀表等）共同構成能快速響應的控制中心。本系統(tǒng)選用了Siemens公司WinCC(Windows Control Center)6.0組態(tài)軟件[5]。WinCC具有控制自動化過程的強大功能，是基于個人計算機，同時具有極高性價比的SCADA級操作監(jiān)視系統(tǒng) 。在兩臺服務器上安裝服務器版和冗余軟件包，工作站上安裝運行版。

    Wincc監(jiān)控軟件通過與綜合保護繼電器、PLC等I/O設備進行通訊獲取信息。輸入輸出的數值存放在I/O設備的寄存器中，寄存器通過其地址進行引用。大多數I/O設備提供與其他設備或計算機進行通訊的通訊端口或數據通道，監(jiān)控軟件通過這些通訊通道讀寫I/O設備的寄存器，采集到的數據可用于進一步的監(jiān)控，不需要讀寫I/O設備的寄存器。監(jiān)控軟件提供了一種數據定義方法，定義了I/O變量后，可直接使用變量名用于系統(tǒng)控制、操作顯示、趨勢分析、數據記錄和報警顯示。

    運行報警和事件記錄是控制軟件必不可少的功能，當變量的數值或數值的變化異常時，將產生報警，以便操作者采取必要的措施。監(jiān)控軟件提供強有力的報警和事件系統(tǒng)，并且操作方法簡單。監(jiān)控軟件中的報警和事件主要包括變量報警事件、操作事件、用戶登錄事件和工作站事件。通過這些報警和事件，用戶可以方便地監(jiān)視和查看系統(tǒng)的報警、操作和各個工作站的運行情況。當報警和事件發(fā)生時，監(jiān)控軟件把這些事于內存中的緩沖區(qū)中，報警和事件在緩沖區(qū)中是以先進先出的隊列形式存儲，所以只有最近的報警和事件在內存中。當緩沖區(qū)達到一定數目或記錄定時時間到時，系統(tǒng)自動將報警和事件信息寫到報警存儲文件、打印機或數據庫中(請注意：要先定義是否存儲到文件、數據庫或直接輸出到打印機)。報警和事件在報警窗中會按照設置的過濾條件實時顯示出來。通過實時數據庫管理從一組工業(yè)控制對象采集到的各種數據，并把數據的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成報警、歷史記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數據文件。改造后監(jiān)控系統(tǒng)的新功能如下：

4.1 歷史報警記錄查詢功能使 

    過去的監(jiān)控報警信息報出的信息是按時間順序簡單排列，對各類信息沒有分類選擇性。改造后的監(jiān)控軟件中既可以顯示當前的報警，也可以顯示歷史的報警事件。同時對每一個變量的報警，可以規(guī)定報警的報警類型。信息還可以用文件的形式進行歷史記錄或實時打印報警信息。可以通過選擇起始時間和終止時間以及報警類型調取設備的歷史事件記錄，對事故的過程分析有更準確的依據。歷史報警查詢畫面如圖2所示。 

4.2 通過故障錄波分析故障時的狀態(tài)

    電力繼電保護使用綜合保護繼電器后，具有了自動故障錄波的功能。此次監(jiān)控改造在監(jiān)控軟件設置了讀取故障錄波的功能。利用故障錄波軟件讀取綜合保護繼電器錄下的故障前后幾十個周波的跳閘電流、電壓波形，分析繼保動作的準確性。對于電機啟動時過流保護動作狀態(tài)以及“晃電”時BZT(備自投)動作的過程分析，都有了過去不可能獲取的準確依據。

                                圖2   電機歷史報警查詢畫面

4.3 利用歷史曲線分析電機運行狀況

    原監(jiān)控系統(tǒng)信息采集方式采用的是查詢式，沒有實時數據，因而無法顯示歷史曲線。改造后的系統(tǒng)具有實時和歷史數據庫，能夠顯示長達3個月的歷史曲線。通過觀察歷史曲線，電機在運行中如果在負荷變化不大的情況下電流(溫度) 發(fā)生明顯變化，就必須分析原因。在電機本體或者軸承發(fā)生損毀前解決故障。通過觀察電機電流的歷史曲線了解電機運行的狀況和趨勢。　　

4.4 電機累計運行時間的記錄

    維修規(guī)程上要求電機運行一定時間后下線檢修一次。監(jiān)控軟件上記錄的累計運行時間是安排檢修周期的準確依據。改造后通過新增的組態(tài)畫面可以看到電機累計運行的時間，電機檢修后通過系統(tǒng)管理員按鈕對此數據清零。

4.5 通過邏輯狀態(tài)顯示來查找二次回路故障

    過去的監(jiān)控系統(tǒng)能夠反映儀表信號的有無，但對綜保繼電器內許多開關、狀態(tài)量無法監(jiān)視。改造后增加了一些組態(tài)畫面，實現了許多狀態(tài)量的顯示。在二次回路出現故障時，通過分合閘邏輯圖中各控制點的狀態(tài)來綜合分析、查找二次回路的故障點。可以通過各邏輯狀態(tài)的顯示，了解HA301高低速電機合閘邏輯中控制點的狀態(tài)(深色為“1”，淺色為“O”)。當電機無法合閘時。可以利用此組態(tài)畫面分析是那個條件尚未滿足。 

4.6 電力系統(tǒng)信息的集中監(jiān)控和發(fā)布

    過去在各變電所的監(jiān)控系統(tǒng)都是“各自為政”，各類通訊協議的系統(tǒng)無法實現數據共享。這不符合未來電氣值班人員精簡和系統(tǒng)集中監(jiān)控的發(fā)展趨勢。此次改造建立了各變電所之間的光纖網絡連接，為信息共享做好了物理平臺。軟件系統(tǒng)的改造使各變電所的微機成為I/O信息服務器，通過集中監(jiān)控微機的軟件，讀取各處的信息量，實現2#總降監(jiān)控機對全廠電力系統(tǒng)的集中監(jiān)控。改造后的軟件具有Web信息發(fā)布的功能，過去調度只有聽取電氣值班人員匯報，現在可以了解到全廠電力系統(tǒng)狀況，這對電力系統(tǒng)事故狀態(tài)下的調度指揮也很有益處。

5 結束語

    經過科學的設計、安裝和調試，整套系統(tǒng)達到了預期的功能。通過監(jiān)控系統(tǒng)實現了控制各種儀表、PLC、單片機；實現對配電網數據采集、監(jiān)控和管理；同時具備報警處理等功能。友好的界面操作系統(tǒng)和簡易的操作，使系統(tǒng)更具有人性化。而且，本系統(tǒng)將硬件設備組裝在自行設計的通用開關柜中，實現集中管理，同時也便于系統(tǒng)的維護與更換，提高產品的模塊化、標準化、層次化，便于系統(tǒng)的擴展。

    采用基于PROFINET構成計算機監(jiān)控系統(tǒng)，使系統(tǒng)結構簡潔靈活，可靠性高，根據不同的現場情況與用戶要求，本系統(tǒng)可擴展為不同的模式。整個系統(tǒng)集成度高，能滿足工業(yè)控制系統(tǒng)分散化、網絡化、智能化的要求，可極大地提高工業(yè)控制現場的自動化水平。

    采用組態(tài)軟件，減少了電力設備狀態(tài)監(jiān)視對人力依賴，降低了人力的成本，提高了經濟效益。為電力系統(tǒng)的生產運行和管理提供了科學、準確的依據。

其它作者：

邊永生（ 1970-），男，河南方城人，本科， 中國煙草總公司職工技術培訓中心高級培訓師，主要從事煙草機械信息化研究。

栗衛(wèi)軍（ 1971-）男，河南駐馬店人，碩士，中國煙草總公司職工技術培訓中心高級培訓師，主要從事數據挖掘研究。


參考文獻

[1] 西門子PROFINET系統(tǒng)說明書. A5E00879148_01 2006/10馮國華. 監(jiān)控組態(tài)軟件及其應用[M].北京：清華大學出版社，2001.

[2] 張杰. 工業(yè)以太網PROFINET革新制絲線的電控系統(tǒng)[J].自動化博覽，2008(2):98-99.

[3] 吳愛國.工業(yè)以太網的發(fā)展現狀[J].信息與控制，2003，32(5):458-461.

[4] 馮冬芹.Ethernet與工業(yè)控制網絡[J].儀器儀表學報，2003，24(1):23-26.

[5] 西門子(中國)有限公司. SIEMENS WinCC V6.0編程手冊[Z]. 北京: SIEMENS公司，2007.