西门子6ES7511-1FK02-0AB0性能参数
一、系统概述
某天然气支线站控系统包括两个工艺站厂和五个线路截断阀室。首站建成后将实现天然气过滤、计量和清管发送功能；末站建成后将实现天然气过滤、计量、调压和清管接收功能。首站、末站设置的站控系统的管理可实现无人操作和有人职守水平；截断阀室将实现GPRS远程上传**、压力等状态信号分别到首站和末站。
二、技术难点
监测点分散。线控系统下属的站控。整个输气管线长达数百公里，需沿线分布RTU采集数据。
自然环境恶劣。输气管线沿线气温波动大，夏季、冬季温差大。
通讯方式多样化。站控内部采用RS232、RS485、RJ45，远程传输则采用GPRS。
系统安全性高。输气属于特种安全行业，对SCADA系统要求非常高。
三、解决方案
ECHO SCADA 5000系统是真正的分布式数据采集与监控系统。系统上每一台计算机都是一个独立的节点，每个节点独立执行系统初始分配的任务。这种结构的优点就是不会因为一个节点的离线而影响整个网络的运行。ECHO SCADA 5000系统通过客户机/服务器模式进行节点对节点的通讯，是网络上的节点共享数据。ECHO SCADA 5000系统再广域网上运行时一样，远程访问不同位置上的节点就如同访问本地局域网上的节点。
我公司充分分析本项目的具体需求和用户特点的基础上，根据本项目现场工艺的实际情况，考虑到国内、外自动化现场控制站在性能、价格和售后服务方面的差异，首、末站的现场数据采集和控制系统选用我公司的RocK E40系列PLC产品；截断阀室选用SuperE-M系列RTU。
1、使用产品
ROCK E40。安控公司的ROCK E40系列模块具有技术**，生命力强的特点。根据现场的实际工况需求，可组建功能强大的RTU，并具备多样接口功能。结构**，易于扩展。拥有充分可靠性设计，严格的质量检验，所以产品能适应各种恶劣的环境。
SuperE-M。该系列RTU一体化设计，结构简单，集成度高。系统模块严格按照工业标准设计，能够工作于各种恶劣的环境，具有极高的工业环境适应性，所有出厂产品均经过严格的测试和检验。
GPRS模块。DTU通过DB9-M串口和终端相连，内部支持GPRS各类协议，用户只需要通过简单的AT命令就可以轻松实现终端进行GPRS无线数据传输功能；同时DTU在内部也实现了中英文短信的编码解码过程，用户不必了解短消息的编解码算法，用户只需要通过简单的AT命令就可以实现短信的传输功能。
2、通讯模式
3、系统功能
首站PLC放置在控制室，通过RJ45口连接操作员站，实现天燃气过滤、计量和清管发送功能；末站PLC放置在控制室，通过RJ45口连接操作员站，实现天燃气过滤、计量、调压和清管接收功能；截断阀室RTU通过GPRS远程上传**、压力等状态信号分别到首站和末站。
4、应用效果
通过本次自动化工程的实施，使用户不仅**管线的输气效能、降低生产成本，而且还促进了天燃气公司管理流程的规范、管理水平的**，使决策者在掌握大量实时信息资源的基础上科学、周密地制订输气计划和发展决策，并且为企业管理信息系统提供基础数据，与企业信息系统结合形成完整的自动化信息管理系统。
plc网络是由几级子网复合而成，各级子网的通信过程是由通信协议决定的，而通信方式是通信协议核心的内容。通信方式包括存取控制方式和数据传送方式。所谓存取控制（也称访问控制）方式是指如何获得共享通信介质使用权的问题，而数据传送方式是指一个站取得了通信介质使用权后如何传送数据的问题。1.自由口通讯一般是指RS232的串行通讯方式，其通讯距离较短，速率较慢，一般在现场的某些仪表会采用这种方式，比较典型的是西门子的PC-PPI通讯；
2.总线一般指RS485的串行通讯方式，其通讯距离和速率要远高于RS232通讯方式，一般现场的PLC或变频器等设备用此协议较多，比较典型的是西门子的Profibus-DP，Modicon的Modbus等；
3.以太网采用的是国际通用的以太网通讯协议，具备相当高的速率，但其问题是设备成本较前两种方法要高很多，因此没有总线方式普及。 1．并行通信与串行通信
数据通信主要有并行通信和串行通信两种方式。
并行通信是以字节或字为单位的数据传输方式，除了8根或16根数据线、一根公共线外，还需要数据通信联络用的控制线。并行通信的传送速度快，但是传输线的根数多，成本高，一般用于近距离的数据传送。并行通信一般用于PLC的内部，如PLC内部元件之间、PLC主机与扩展模块之间或近距离智能模块之间的数据通信。
串行通信是以二进制的位（bit）为单位的数据传输方式，每次只传送一位，除了地线外，在一个数据传输方向上只需要一根数据线，这根线既作为数据线又作为通信联络控制线，数据和联络信号在这根线上按位进行传送。串行通信需要的信号线少，少的只需要两三根线，适用于距离较远的场合。计算机和PLC都备有通用的串行通信接口，工业控制中一般使用串行通信。串行通信多用于PLC与计算机之间、多台PLC之间的数据通信。
在串行通信中，传输速率常用比特率（每秒传送的二进制位数）来表示，其单位是比特/秒（bit/s）或bps。传输速率是评价通信速度的重要指标。常用的标准传输速率有300、600、1200、2400、4800、9600和19200bps等。不同的串行通信的传输速率差别极大，有的只有数百bps，有的可达100Mbps。
2．单工通信与双工通信
串行通信按信息在设备间的传送方向又分为单工、双工两种方式。
单工通信方式只能沿单一方向发送或接收数据。双工通信方式的信息可沿两个方向传送，每一个站既可以发送数据，也可以接收数据。
双工方式又分为全双工和半双工两种方式。数据的发送和接收分别由两根或两组不同的数据线传送，通信的双方都能在同一时刻接收和发送信息，这种传送方式称为全双工方式；用同一根线或同一组线接收和发送数据，通信的双方在同一时刻只能发送数据或接收数据，这种传送方式称为半双工方式。在PLC通信中常采用半双工和全双工通信。
3．异步通信与同步通信
在串行通信中，通信的速率与时钟脉冲有关，接收方和发送方的传送速率应相同，但是实际的发送速率与接收速率之间总是有一些微小的差别，如果不采取一定的措施，在连续传送大量的信息时，将会因积累误差造成错位，使接收方收到错误的信息。为了解决这一问题，需要使发送和接收同步。按同步方式的不同，可将串行通信分为异步通信和同步通信。
异步通信的信息格式如图所示，发送的数据字符由一个起始位、7~8个数据位、l个奇偶校验位（可以没有）和停止位（1位、1.5或2位）组成。通信双方需要对所采用的信息格式和数据的传输速率作相同的约定。接收方检测到停止位和起始位之间的下降沿后，将它作为接收的起始点，在每一位的中点接收信息。由于一个字符中包含的位数不多，即使发送方和接收方的收发频率略有不同，也不会因两台机器之间的时钟周期的误差积累而导致错位。异步通信传送附加的非有效信息较多，它的传输效率较低，一般用于低速通信，PLC一般使用异步通信。 
图 异步通信的信息格式
同步通信以字节为单位（一个字节由8位二进制数组成），每次传送l~2个同步字符、若干个数据字节和校验字符。同步字符起联络作用，用它来通知接收方开始接收数据。在同步通信中，发送方和接收方要保持完全的同步，这意味着发送方和接收方应使用同一时钟脉冲。在近距离通信时，可以在传输线中设置一根时钟信号线。在远距离通信时，可以在数据流中提取出同步信号，使接收方得到与发送方完全相同的接收时钟信号。由于同步通信方式不需要在每个数据字符中加起始位、停止位和奇偶校验位，只需要在数据块（往往很长）之前加一两个同步字符，所以传输效率高，但是对硬件的要求较高，一般用于高速通信。
4. 基带传输与频带传输
基带传输是按照数字信号原有的波形（以脉冲形式）在信道上直接传输，它要求信道具有较宽的通频带。基带传输不需要调制解调，设备花费少，适用于较小范围的数据传输。基带传输时，通常对数字信号进行一定的编码，常用数据编码方法有非归零码NRZ、曼彻斯特编码和差动曼彻斯特编码等。后两种编码不含直流分量、包含时钟脉冲、便于双方自同步，所以应用广泛。
频带传输是一种采用调制解调技术的传输形式。发送端采用调制手段，对数字信号进行某种变换，将代表数据的二进制“1”和“0”，变换成具有一定频带范围的模拟信号，以适应在模拟信道上传输；接收端通过解调手段进行相反变换，把模拟的调制信号复原为“1”或“0”。常用的调制方法有频率调制、振幅调制和相位调制。具有调制、解调功能的装置称为调制解调器，即Modem。频带传输较复杂，传送距离较远，若通过市话系统配备Modem，则传送距离可不受限制。
PLC通信中，基带传输和频带传输两种传输形式都有采用，但多采用基带传输。
|
