西门子6ES7214-1AG40-0XB0详细说明

1 引言
    虚拟仪器技术是用户在通用计算机平台上根据测试任务的需要来定义和设计仪器的测试功能，其实质是充分利用计算机来实现和扩展传统仪器功能。“软件就是仪器”反映了虚拟仪器技术的本质特征。虚拟仪器技术具有高效、易用、开放、灵活、更新快、功能强大、****、用户定义等诸多优点。目前在我国应用的虚拟仪器开发平台主要有美国NI公司的LabVIEW及其相应组件和Agilent公司的HP-VEE，其中NI的LabVIEW系列产品在我国使用比较广泛。LabVIEW是当前用于数据采集、信号处理和虚拟仪器开发的一个标准工具，而且是一个基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发工具，设计者可利用它方便快捷地建立自己的虚拟仪器程序而无需复杂的程序代码编写.它适用于多种操作系统，用LabVIEW设计的虚拟仪器程序可以脱离LabVIEW开发环境，*终用户看见的是和实际的硬件仪器相似的操作面板[1]。

2 轮胎噪声专用检测分析仪的由来
    当今各国纷纷开发低噪声轮胎。轮胎噪声的测量为噪声控制、低噪胎的评定提供了依据。目前市面上通用的噪声测量设备对于轮胎噪声的测量要求，设备精度与效果都不够理想，而带有微处理机的噪声测量系统虽然精度高、效果好，但价格昂贵并且针对性差，缺少轮胎噪声的分析评判功能。基于此，我们开发了这台微机轮胎噪声实时检测及分析仪。

    微机轮胎噪声实时检测及分析仪是针对测量、分析轮胎噪声而设计研制的，该分析仪应具有分析评判功能，不仅可实时测量轮胎花纹噪声的总声压级、声功率级，还可进行轮胎花纹噪声的时域、频域分析、噪声频谱分析、合成谱分析及低噪声轮胎性能主客观评判等[2]。

    测量分析仪的组成本系统由录音、分析、评判三大部分组成。录音时设置采样频率为44.1kHz,采样位数为16位，及选择单声道。录音完毕，将录音内容存为WAV文件。分析部分对录制的WAV文件进行时域、频域分析、频域合成分析，输出总声级、所测轮胎噪声的合成谱。评判部分主要是对所测的轮胎噪声的合成谱进行M线评判、三段评判。

3 分析仪的实现
3.1分析仪的硬件部分  
    该仪器的硬件部分易于实现，由于是声音测量，需用到声卡，麦克风，便携式电脑集成的有声卡，麦克风也可直接安装。

3.2 分析仪的软件部分 
    可采用LabVIEW编程来实现，LabVIEW在数据的测量、分析、查看方面有很大优势。以下为各个部分的软件编程。

（1）录音保存、显示时域、频域波形。在前面板上放置Wavebbbb Gragh、Express XY Graph分别用以显示时域、频域波形，再放置一个数字控件用以控制采样点数，放置一个按钮用以控制录音及保存。在框图程序中需用到Si Config.vi（录音参数设置）, Si Start.vi（开始录音），Si Read.vi（读取录制数据），Write Wave.vi（保存波形文件）, Spectral Measurements(fft变换得幅频曲线)等子vi，把它们连接起来，如图1所示。
          
                  

（2）一点或多点时域、频域分析。在前面板上放置Wavebbbb Gragh、Express XY Graph分别用以显示时域、频域波形，再放置一个数字控件用以设置打开样本数，放置一个按钮用以控制单点或合成分析各测点的噪声谱曲线差异较大，而真正的低噪胎应在胎四周任何位置都符合低噪评判的要求指标，如都低于M曲线，因此，需求合成谱[1]。在框图程序中需使用for 循环来控制打开样本数，还需使用移位寄存器来循环比较各频率处的幅值，利用max&min函数求出各频率处*大值，得合成频谱。框图较大，不便显示出。

（3）M线评判及三段评判。据知，目前世界上还无统一的低噪胎标准，通用的有M标准线和三段标准区[3]。M标准线是美国某研究中心提出的低噪声性能指标频谱曲线。如果测试得到的合成谱曲线在M标准线以下，则轮胎的噪声性能指标视为合格，否则为不合格。三段标准区为西欧某测试中心低噪标准，它是一种相对的优劣排队比较。对一组花纹方案进行仿真，得到100HZ~5kHZ的噪声频谱图，分成低、中、高频段来分别与一个典型低噪胎谱线比较[4]。在前面板上放置两个Express XY Graph分别用以显示M标准线及三段评判线评判结果。首先将M标准线数据与三段评判标准区数据分别在Express XY Graph中表示出。在与M线比较时，合成谱做了平滑处理，这样易于观看，将平滑过的合成谱与M线一起显示，即可看出轮胎的噪声性能指标是否合格。三段评判时给出了合成谱线的评判值，为轮胎噪声优劣比较提供了依据。评判过程用LabVIEW实现较为容易。如图2示评判结果。 
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（4）各波形的打印。 在前面板放置一个Text Controls, menu ring 用以选择打印对象，再放置一个OK按钮用以控制是否打印，框图程序中将用到LabVIEW中的report generation中的VI，这些可参考LabVIEW7.1中的examples->report->PrintControlExample.vi。

（5）测量分析仪的校正与标定。每次测量前或使用一段时间后，必须对仪器进行校准，这其中包括电路校准（主要是放大器电路的校准）和话筒校准。校准中主要用到声级校准器，它可发出恒定频率（取1KHz）及恒定声级（90dB）。校准器的精度是 ，为二级标定[2]。在前面板上放置一个按钮用以测试声级校准器所发出声音的大小，与恒定声级比较，求得所需校正的值，编程很容易实现。

4 结束语
    该分析仪与现有的许多声学测量仪相比具有携带方便、实用性强、****、扩展性好、有实时快速分析等特点。是一台功能较为齐全的轮胎噪声测量、分析与评判仪器。它用LabVIEW来开发程序，开发周期较短。虚拟仪器技术是计算机技术和传统的仪器仪表技术相结合的产物,是全新概念的*新一代测量仪器.基于LabVIEW设计的虚拟仪器具有高效、灵活、界面友好、集成性强、使用方面、设备费用低、用户自定义功能等诸多优点,并随计算机技术的发展而迅速发展

[I]随着电站单元机组规模大型化和控制自动化水平的不断提高，可编程控制器以其高性能、高可靠性、高性价比等特点在电站各控制系统中得到了广泛应用。本文将通过介绍可编程控制器在北方某2X300MW机组电站循环水控制系统中的应用来阐述新型可编程控制器的性能特点及其控制实现过程。[/I]
　　该电站原循环水控制系统采用循环水控制室手动控制。随着生产运行水平的不断提高，原控制系统难以达到现代化生产运行的要求。为了提高整个系统的运行水平，完善联锁保护控制功能，提高运行人员工作效率，实现现代化生产与管理水平的高标准、高要求，我们对原循环水系统控制进行了技术改造。

循环水控制系统总体改造设计方案
　　该电站循环水系统共设有四台循环水泵。每台机组有A、B两台循环水泵，均采用母管制供水，双泵并联，入口联通，互为备用，如图1所示。

图1：电站循环水系统图。

　　系统主要对循环水泵、滤网及其出口的蝶阀进行控制，其I/O点数为300多点，要求实现数据采集、程序控制等功能，同时电站控制室内保留少量的后备仪表和主要的操作开关，并将数据通过光缆传送至操作员站。能实现通过CRT对循环水系统进行控制。系统设有必要的手操开关，当控制系统出现故障时，不影响设备的手动运行。
　　总体改造内容如下：
　　(1) 根据循环水泵投运、起停及联锁要求将循环水泵控制室相关控制监视及操作信号送入改造后的循环水泵控制系统。
　　(2) 保留原动力柜，系统只接受电源掉闸信号。
　　(3) 所有泵、滤网等起停开关均设计在操作员站人机界面上，同时在电站集控室保留部分重要操作开关。
　　(4) 在循环水系统控制室及现场水泵房安装摄像设备，以监视设备运行状况，并将视频信号送入工程师站和操作员站中。
　　(5) 所有开关量与模拟量信号通过可编程控制器送入工程师站，并通过光缆及以太网将数据传输到操作员站。

系统选型及特点
　　为了满足上面提到的循环水控制系统的设计要求，我们选用罗克韦尔自动化产品A-B SLC 500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A-B RSView32组态软件来实现循环水控制系统的各项功能。
　　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*为广泛的核心装置，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。 
　　在当前先进的控制系统产品中，罗克韦尔自动化的可编程控制器技术已相当成熟，而且从硬件的可靠性、稳定性及软件的易操作性等各方面综合评定，也符合循环水系统改造的各项要求。更为我们所需要的是SLC 500系列处理器内置了不同通讯接口，提供多种控制器联网方式选择，可构成不同要求的工业监控网络，并且还提供了与各类“智能”设备的现场总线接口。*终，使控制系统将参数检测、程序控制、显示报警、监控管理等融为一体，通过计算机处理、网络数据共享等技术手段，实现系统的集中管理，以满足系统运行现代化的要求，提高其安全性和效率。

系统网络结构　　循环水控制系统网络结构，如图2所示。

系统功能
　　循环水控制系统主要由数据采集及监视（DAS）和逻辑控制两部分组成。
　　DAS主要完成数据一览、组显示、点显示、实时趋势、历史趋势、流程图、报警一览、报警历史、操作说明、报表打印等功能。各种功能均可通过主菜单选择进入，并分级子菜单方式进行选用操作，大部分功能有热键调用，相关画面上下关联操作。
　　控制系统主要通过上位机的软手操实现对阀门和泵的控制，并在程序中实现联锁功能。控制过程分为：
　　(1) 开循环水泵前，先打开蝶阀至30％，然后起泵，循环水泵开起之后再对蝶阀进行调节；关循环水泵时，先关蝶阀至30％，然后停泵，循环水泵停运后再将蝶阀完全关闭。
　　(2) 其他联锁保护功能。
　　(3) 有关设备的启停控制。

结论
　　本文讨论了基于可编程控制器的电站循环水控制系统的设计与实现，充分发挥了可编程控制器配置灵活、控制可靠、编程方便和可现场调试的优点，使整个系统的稳定性有了可靠保障。该控制系统已通过静态与动态联锁试验及试运过程，在实际应用中达到了改造设计要求，实现了预期目标，为电站的安全经济运行提供了保障。同时，我们认为在相关项目改造中值得推广及应用