西门子模块6SE7031-5ES87-1FE0详细说明
系统选型及特点
为了满足上面提到的换热首站自控系统的设计要求，我们选用西门子公司SIMATIC S7-300可编程控制器（PLC）和研华公司IPC-610工控机（IPC）构成的自控系统，再配以先进的WinCC监控软件，来实现换热首站自控系统的各项功能。
当前可编程控制器（PLC）是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为电气控制系统中应用广泛的核心位置，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接。
S7-300采用模块化结构、适合密集安装，模块化结构设计使得各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。在一块机架底板上可安装电源、CPU、I/O模板、通信处理器CP等模块，并且可以通过接口模块实现多个机架的扩展工作方式。根据要求本系统所选用的硬件产品，如下所示：
（1）工业控制计算机（IPC）
ADVANTECH IPC-610，Pentium Ⅳ 2.8GHz处理器，512M内存，80G硬盘；
（2）中央处理单元 (CPU)
CPU 314，24V供电，48KB工作内存，DI/DO*大1024点，AI/AO*大256点；
（3）信号模块 (SM)
SM 321，数字量输入模块3块；
SM 322，数字量输出模块2块；
SM 331，模拟量输入模块6块；
SM 332，模拟量输出模块2块；
（4）通讯处理器 (CP)
RS485 中继器2块；
（5）负载电源模块 (PS)
PS 370，电源模块1块。
（6）接口模块 (IM)
IM 365，接口模块2块。
网络拓扑结构图如下：
4 软件组态过程与效果
工控组态软件WinCC(Windows Control Center)是一个集成的人机界面（HMI）和监控管理系统，它是西门子公司在过程自动化领域中的先进技术和微软公司强大软件功能相结合的产物，是一个集成的人机界面（HMI）软件系统。它真实的将工厂控制软件集成到自动化过程中。HMI人机界面系统作为基础自动化系统重要组成部分，用于控制系统的各种数据的设定、显示、故障报警，以及相应操作和设备的在线调试及维护，发挥越来越重要的作用。换热首站HMI系统信息以友好方式与用户交互。通过自动化控制系统接收过程计算机（PCS）和操作人员通过HMI输入的数据进行处理，处理后再将过程数据信息、机组状态信息和各种测量值以符号、数值、曲线、图表及历史记录的形式在HMI画面上显示。*终实现了在HMI操作站（上位机）上以*少的设备数量提供*大可能的信息，帮助操作人员和设备维护人员快速准确的了解系统当前状态及其相关信息的设计目标。
在上位机上用WinCC软件设计了标准的人机界面，主要包括以下几个方面的内容：
（1）工艺流程图：在画面中通过编程实现模拟显示整个换热站现场进汽供水的全过程，并且在换热器本体上实时显示了各路汽、水的温度与压力，以便于操作者能及时准确的掌握本体内的换热情况，能够对现场设备的故障进行实时诊断。
（2）手操器的操作与对现场仪表的监控：手操器有手动和自动两种工作方式，在设备安装调试阶段一般用手动操作方式，进入正常运作时常用自动方式，以实现对一些重要的模拟量数据的**控制，自动调节程序由PID闭环控制回路完成。
（3）报警记录：对于如进汽流量、供水压力等一些重要的模拟量输入参数进行实时报警，当处于监控下的任何一个变量超出预先设定的安全值时，报警灯就会立即闪烁，同时通过报警一览表对话框可以检查报警超出的范围以及错误的出处，并对此采取相应的措施。
（4）历史趋势：在此画面中除了实时显示变量的变化趋势，操作员还可以检查过去的过程数据记录，通过对过去历史趋势的比较进而可以对变量未来的发展趋势做进一步的预测。另外，还具有报警或变量记录档案库数据的运行报表。
（5）摄像监控：通过摄像及图像采集设备对图像的处理，使操作人员通过视频窗口实时监控现场设备运行状况。
可编程逻辑控制器（PLC）是八十年代发展起来的新一代工业控制装置，是自动控制、计算机和通信技术相结合的产物，是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。
由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和运行的长期连续性，使PLC在设计上有自己明显的特点：可靠性高，适应性广，具有通信功能，编程方便，结构模块化。
在现代集散控制系统中，PLC已经成为一种重要的基本控制单元，在工业控制领域中应用前景极其广泛。在笔者参与开发的某电厂输煤自控系统中，系统要求在远离输煤廊的主厂房控制室里，对两条输煤线的18台设备进行控制，并实时监测设备的运行状态及皮带跑偏的情况。
鉴于电厂输煤系统的重要性，我们采用PLC实现输煤设备的联锁控制以保证其可靠性和特殊性，工业控制计算机则作为上位机与PLC互相配合，共同完成输煤系统的监控功能。本文将主要介绍PLC的控制应用。
1输煤系统控制要求
输煤系统有两条输煤线，包括给煤机、皮带机、振动筛、破碎机等共18台设备，在电厂中有着极为重要的地位，一旦不能正常工作，发电就会受到影响。为了保证生产运行的可靠性，输煤系统采用自动（联锁）、手动（单机）两种控制方式，自动、手动方式由开关进行切换。由于输煤廊环境恶劣，全部操作控制都在主厂房的主控制室里进行，仪表盘上设有各个设备的启、停按钮，还有为PLC提供输入信号的控制开关。输煤设备控制功能由PLC实现，设备状态监测和皮带跑偏监测以及事故纪录功能则由上级工业控制计算机完成。
为了保证输煤系统的正常、可靠运行，该系统应满足以下要求：
· 供煤时，各设备的启动、停止必须遵循特定的顺序，即对各设备进行联锁控制；
·各设备启动和停止过程中，要合理设置时间间隔（延时）。启动延时统一设定为12s。停车延时按设备的不同要求而设定，分为10s、20s、30s、40s、60s几种，以保证停车时破碎机为空载状态，各输煤皮带上无剩余煤；
·运行过程中，某一台设备发生故障时，应立即发出报警并自动停车，其前方（指供料方向）设备也立即停车。其后方的设备按一定顺序及延时联锁停车；
·各输煤皮带设有双向跑偏开关，跑偏15度时发出告警信号，跑偏30度时告警并自动停车；
·可在线选择启动备用设备。在特殊情况下可由两条输煤线的有关设备组成交叉供煤方式；
·可在线选择启动备用设备。在特殊情况下可由两条输煤线的有关设备组成交叉供煤方式；
·可显示各机电设备运行状况，并对输煤过程有关情况（报警、自动停机等）做出实时纪录。
2 PLC控制系统设计
2.1 PLC选型
根据输煤系统的自控要求，我们选用了德国SIEMENS 公司新推出的S7-200型PLC，具有可靠性高、体积小、扩展方便，使用灵活的特点。基本CPU单元选用的是CPU214，性能如下：2048程序存储器；2048数据存储器；14点输入，10点输出；可扩展7个模块；128个定时器；128个计数器；4个硬件中断、1个定时器中断；实时时钟；高速计数器；可利用PPI协议或自由口进行通信；3级密码保护。扩展模块选用EM221,8个输入点；EM223,16个输入点，16个输出点
电灯回路断路器，通常是不带漏电的普通1P空开。
图为1P+N断路器，也常用于照明回路
这种空开跳闸只有两种原因——过载和短路。而电灯回路往往负载较小，很难发生过载故障。如果开关跳闸后，可简单实验：合闸，开灯。观察跳闸时间，如果是合闸就跳，则可以断定是由于电路短路，如果是合闸过很久才跳，则可能是过载。
电灯启动器烧毁、接线错误等，均有可能造成电路短路。先检测电路（如果不是新买的灯，就可以跳过这一项），无误后，更换启动器即可解决。
如果经第一步实验，无法断定是由于短路跳闸，则可能是因为电灯启动器老旧发热导致过载，更换启动器后，可解决。
如果是带漏电的断路器，则可能会产生误跳闸，请自行更换断路器。（照明回路不能装漏电保护器
“摇表都正常的情况下，测量相间阻值：将摇表的端钮L和E分别接在任意两相的接线柱上，缓慢摇动摇表，正常电机，相间阻值应该在0附近，而且任意两相间的阻值都应该是接近的。
一般情况下，在确定供电没有问题的情况下，电机不能启动，使用万用表打在欧姆档，红表笔接电机的一根接线柱，黑表笔接电机的另一接线柱。（在做测量判断时，**断开电源进线，以免干扰结果）如果测的有电阻（小阻值），说明线圈是好的；如果阻值为0，说明电机线圈短路（相间短路）。测接地，用万用表表笔一端测电机随意一个接线柱，另一端测电机的外壳如果万用表阻值是零的话，说明电机接地了（相地短路）。
用万用表没法确认的情况下，那么我们就只有使用摇表了，使用摇表前，需要做摇表的开路和短路检查。
开路检查：在摇表未接通被测电阻之前,将端钮L和E悬空，摇动手柄使发电机达到2r/s（每秒保持2圈）的额定转速,好表指针应该是指在标度尺“∞”的位置。
短路检查：将端钮L和E短接，缓慢摇动手柄，好表指针应该是指在标度尺的“0”位置。
摇表都正常的情况下，测量相间阻值：将摇表的端钮L和E分别接在任意两相的接线柱上，缓慢摇动摇表，正常电机，相间阻值应该在0附近，而且任意两相间的阻值都应该是接近的。
测量测量相地电阻：将摇表的端钮L接在相线端子上，E接在电机外壳上。摇动摇表阻值应该大于2MΩ以上，超市环境下也应该大于0.5MΩ以上，与地之间的阻值**大于5MΩ以上。如果低于0.5Ω均是不正常的表现，即使可以使用，也用不了多久，绝缘不够。
注：㈠若相线绕组与电机外壳之间的阻值小于0.5MΩ：
①电机绕组于电机外壳绝缘不良，继续使用易损坏电机，电机易漏电。
②绕组线圈可能部分已经烧坏短路，继续使用，电机存在动力不足，或者绕组彻底烧坏。
③含水量超标等原因，容易造成电机烧坏漏电。
㈡摇表不允许长时间摇动测量阻值，因为摇表电压要高压电机额定电压，长时间测量有将电机绝缘击穿的危险，造成短路或漏电。
㈢如果电机接线端有连接片的需要断开连接片，调速电机会有稍微不同。
