西门子6ES518-4TP00-0AB0型号介绍

1．引言
天然气计量间用于计量用户的用气量，以此作为收费的依据。传统的人工抄表方式由于天然气计量间地域分布较广，每次统计各单位的用气量需要耗费大量人力及物力等资源，工人工作效率低，同时公司领导及相关部门无法及时、动态地了解各用户的天然气使用情况，阻碍了公司输差等管理水平的进一步**。
另外，由于未对计量间实施24小时连续在线监测天然气浓度，当计量间发生天然气泄漏时，管理部门无法在时间获取该紧急情况，存在着极大的安全隐患。
为了进一步**天然气集输公司安全管理水平及计量、输差管理水平，**资源利用率、**员工工作效率、降低生产运行成本，建议实施天然气计量间远程监测及管理系统。
该系统利用**的计算机技术、通信技术和信号处理技术，利用计算机系统实现对各计量点的天然气浓度、**的自动测量、数据存储、分析、统计等，公司领导及管理部门可及时了解计量间的安全及生产情况，为公司领导快速、准确地控制输差、制订生产决策提供科学依据。
2．设计原则
2．1安全可靠
由于系统应用场合为易燃易爆场所，作为系统投入使用的前提，我们对系统特别是现场采集系统采取了隔爆、防爆措施，大程度地保证了系统的安全可靠。同时通过各类措施防止系统设备自身的被盗问题。
2． 2经济可行
本系统充分在已有的设备的基础上，通过无线方式传输现场数据，利用计算机对数据进行综合管理，并根据需要打印各类报表。此系统的使用必能大量节约人力、物力支出，降低了工人的劳动强度，**了工人的工作效率，具有很好的经济效益。
2． 3技术**
本系统结合了计算机技术、无线通信技术，使用微软的大型数据MS SQL SERVER作为数据管理系统，使用专用软件进行数据分析、统计，保证了系统的**性。
2． 4易于扩展
本系统采用开放的设计模式，无论是软件功能还是硬件采集单元所采集的信号均可方便地扩展。
3． 系统结构

   本系统按照功能可分为五个部分，分别为：
 现场数据采集处理单元；
 数据传输网络；
 天然气计量间供电单元；
 数据管理平台；
 计量数据综合管理软件；
 
3．1现场数据采集处理单元RTU-1600
由中央处理器、信号（数据）转换模块、显示模块、通信接口模块组成。
3．2 CDMA技术
CDMA技术是当今**的通讯技术，具有容量大，传输速度快，质量高等优点。其快速的信息响应时间和分组交换技术，可保证用户实时在线和信息的迅速传递，利用CDMA技术进行数据传输是理想的方式。
其特点如下：
 可实现点对点、中心对多点等数据传输；
 实时在线，实时进行数据传输，因使用独立的数据信道，不争夺话音信道资源，因而性能更稳定；
 资费低，按数据**收费，没有数据量传递时，不产生费用；
 传输速率可达153.6kbps, 约为GPRS的5倍；
 组网简单，无缝覆盖；
 可方便联入互联网；
 可以跨区域、省市使用,不存在漫游费用,节省通信开支；
3．3天然气计量间供电单元
由于天然气计量间具有很高的防爆要求，并且无法提供220V交流电源，因而考虑采用太阳能电池对位于计量间的数据采集单元及无线通信模块提供电源。
太阳能供电系统包括：电池板、蓄电池、控制器、DC—DC转换器、控制箱及附属配置（电线、接插件等）。
太阳能供电系统规格：
 光伏电池板符合国家标准，使用寿命10年；
 蓄电池符合信息产业部电信设备进网标准。正常浮充使用寿命3年；
 控制器为智能控制，并具有过放、过充保护及防反接、输出短路、过载、温升保护功能；
该太阳能供电系统在日照4h/d，连续阴雨天3天的情况下，能够24小时连续提供12V/100mA直流电源，并且保证每小时提供为期2分钟的12V/0.5A供电。
3．4数据管理平台
采用微软公司的SQL SERVER2000大型数据库管理系统。
该系统易于维护，可满足大型数据管理的要求，同时该管理平台可与油田公司现行的工程数据库ORACLE系统方便地实现数据共享。
SQL Server 2000是微软公司新版的大型数据库服务器，其性能指标在各方面都有赶超Oracle数据库的趋势。
SQL Server2000是一个功能完备的数据库管理系统。它包括支持开发的引擎、标准的SQL语言、扩展的特性(如复制、OLAP、分析)、存储过程、触发器等特性。
 易用性
SQL Server与bbbbbbs界面风格完全一致，且有许多"向导(Wizard)"帮助，因此易于安装和学习。
 兼容性良好
由于bbbbbbs操作系统占领着主导地的位，选择SQL Server一定会在兼容性方面取得一些优势。另外，SQL Server 2000 除了具有扩展性，可靠性以外，还具有可以迅速开发新的因特网系统的功能。尤其是它可以直接存贮XML数据，可以将搜索结果以XML格式输出等特点，有利于构建了异构系统的互操作性，奠定了面向互联网的企业应用和服务的基石。这些特点在.NET 战略中发挥着重要的作用。 
 数据仓库
Microsoft SQL Server 2000增加了OLAP(联机分析处理)功能。OLAP可以通过多维存储技术对大型、复杂数据集执行快速、的分析工作。数据挖掘功能能够揭示出隐藏在大量数据中的倾向及趋势，它允许组织或机构大限度的从数据中获取价值。通过对现有数据进行有效分析，这一功能可以对未来的趋势进行预测。
3．5计量数据综合管理软件系统
位于公司中控室的计算机（中央控制机）根据系统预设的时间，向各计量间RTU发出数据读取指令，接收到指令后，各计量间RTU将**计数据通过传输网络返回到中控机，经过处理后显示并存入数据库服务器。综合管理系统软件可对数据进行进一步的统计、分析、处理，形成各类报表及图形，并打印输出，供公司领导及管理部门做出科学决策提供依据。
经过授权的用户可以通过局域网浏览相应的天然气供应情况。
具体功能为：
 系统及用户权限管理
公司生产运行管理部门具有别的权限，可对所有信息进行查询、维护、更新等操作；
公司领导具有别的浏览权限，通过WEB可查询所有信息，但无权对****；
天然气集输公司局域网内用户经过授权后通过WEB可查询相应信息。
 天然气计量间可燃气体泄漏检测报警
现场数据采集单元实时检测天然气计量间可燃气体浓度，当浓度达到报警设定值时，实时报警，减少安全隐患，提供公司安全管理水平。
 实现远程抄表，**员工工作效率，降低劳动强度
现场采集终端获取**及天然浓度等现场生产数据后，通过CDMA或其它通信方式及时将数据发送到中控室监控主机，实现了远程抄表，无需人工现场抄表，极大地**了员工工作效率，降低了劳动强度。
 输差实时监测与管理
通过对数据进行分析与处理，可以及时了解公司的输差情况，及时发现输差异常，减少公司经济损失。
 用户用气量异常分析功能
通过对用户用气量的历史数据进行分析与对比，可以及时发现用户用气量发生异常，时间发现盗气、漏气、仪表损坏等情况,减少经济损失.
 所有静态信息更新、维护、补充、查询、打印，包括：**计规格、型号，检定时间，使用年限等
 天然气计量动态信息查询
包括：每台**计的瞬时输量、累积输量、近一次的检定时间等；
 事件、报警记录管理、查询
公司领导及管理部门可随时查询任意时间段任意计量间所计量的天然气输量，并可对计量间的输量设定报警上下限，当单位时间内输量发生较大变化时，系统发出报警提示，供管理部门进行调整。
 远程信息发布
借助油田公司的内部局域网，集输公司各级领导及工作人员可在办公室、家中或车内通过台式机、笔记本、PDA或手机随时相关的计量信息。
通过有线或无线方式与油田公司局域网连接后，相关工作人员经过授权即可浏览数据库服务器中相关的内容。
 信息归档及存储；
所有的天然气计量信息（静态及动态）全部纳入大型数据库管理平台进行管理，可满足公司对计量数据执行快速分析的要求。通过对数据潜在价值的挖掘，能够大限度的从数据中获取价值。
 报表生成、浏览、打印；
根据天然气集输公司的具体需要及要求，可编制各类报表并打印。
 趋势图生成、浏览、打印
根据天然气集输公司的具体需要及要求，可绘制各类趋势图并打印。
  
 4．效益分析
该系统投入使用后，可以达到**天然气集输公司计量管理水平目的，具有良好的经济效益及社会效益，具体表现在以下几个方面：
由于对计量间天然气浓度实施了24小时连续在线监测，当气体发生泄漏时，监控室及管理部门可在时间做出反应，极大地**了生产的安全性；
由于采用远程抄表，可大大**目前抄表人员的工作效率，减少车辆等资源浪费，大幅度降低公司总体运行成本；
通过对各计量间实时监测，公司领导可实时掌握公司的输差情况，为稳定输差提供科学依据；
由于各计量间的运行数据全部存入数据库管理，可按照ISO9000的要求对**计等数据资料进行管理，系统可自动提示**计检定时间等信息，对**公司管理水平具有重要的意义

汽车转向泵是一种中汽车的零部件，它由多种零件组成，需要借助不同的设备，按照一定的工序把它们组装起来。在整个过程中，不仅要完成基本的装配，还要对过程中诸如压力、位移、时间等参数进行实时监控，以满足工艺所提出的严格要求，保证装配质量。汽车转向泵自动装配线就是完成上述功能的一组设备，它是由多个工位组成的一条流水生产线，每个工位分别由1 台可编程控制器控制，以实现不同的功能。本文以其中的WS1.1 工
 位为例，介绍PLC 在该装配线中的应用。
 　　1 设备及工艺要求
 整个装配线共有12 个工位，其工艺流程如图1 所示。

 
 WS1.1 工位用于把滚针轴承压入端盖孔内。其工作过程如下：先把端盖放在压台上，再把滚针轴承放入压头槽内，然后同时揿下双手按钮，如果轴承方向正确，则夹具锁紧，压机下压，否则，红灯闪烁报警，压机不工作，同时GP 操作面板上显示有关错误信息。当压机下压时，系统启动CoMoⅡ-S 智能测量仪表，对压力和位移进行检测，如果结果合格，则绿灯亮，压机退回，夹具松开，可以将零件转入下道工序；如果结果不合格，则红灯亮，按下复位按钮后，夹具松开，取出零件，并让它通过废品确认检测点，再放入废品盒内，延迟数秒钟以后，方能重复下次循环，每次装配的结果都能以文本方式即时在GP 操作面板上显示出来。

 　　根据工艺要求，不仅终压力应控制在一定的范围，压入深度即位移量达到一定值，而且要求过程中的压力和位移也应满足一定的对应关系，不同的位移，对应的压力应控制在一定的范围，否则，加工出的零件不合格。为了能实时检测压力和位移，得出两者间的在线关系曲线，并据此对过程作出评估，采用了Kistler 的CoMoⅡ-S 智能测量仪表。这种新型监测仪表，内置电荷和电压放大器，可以同时采集压力及位移传感器两路模拟输入信号，自动选择量程和不同的坐标及佳刻度，得出测量曲线，具有阀值、容差带、方框和终位等多种分析功能，可以根据需要选择不同的组合对各种过程进行分析和监测，并能方便地与PLC口。
 　　压机及其它机构的动作全部由气压驱动，为使压力平稳，选用了TOX 气液增力缸作为压力元件，由电磁阀控制其升降。
 2 系统设计
 2.1 硬件组成
 根据该工位输入输出信号的点数及控制要求，选用了性价比很高的TCS PPC31 PLC 作为控制系统。此外，系统还包括直流电源模块，双手操作按钮控制模块以及PLC编程用的与PC 连接的通讯电缆等，系统硬件结构如图2所示。
 
 为了实现人机对话功能，如系统状态及变量显示、参数修改等，还扩展了1 台GP 操作面板，它通过一根专用电缆与PLC 的本机通讯口连接。
 2.2 控制软件设计
 　　控制程序采用DRAGON 软件以语句表方式编写，不需专用的编程器，而GP 操作面板则采用专门组态软件编程。系统控制程序分自动和手动两部分。在手动部分，通过GP 可分别操纵所有运动机构的动作，包括压机、夹具的作用、CoMoⅡ-S 智能仪表的参数集选择及启动，便于系统调试。在自动部分，所有动作按要求顺序完成。为了使PLC 与GP 之间相互交换信息，程序中定义了一些内部标志寄存器位，同时还使用了顺序继电器指令，使各程序步之间互锁，**了系统可靠性。自动部分程序流程如图3 所示。
 PPC31 PLC
 
 3 结束语
 　　汽车转向泵自动装配线采用PLC 控制，不仅简化了系统，**了设备可靠性，也大大**了成品率，通过操作面板修改系统参数可以装配4 种不同的产品，现场的各种信息，如工作状态、故障信息等可以声光报警及文字形式表示出来，方便了设备的操作和维护。该装配线自1999 年10 月投入运行以来，工作稳定可靠，加工出的产品经国外设备的严格测试，性能完全符合要求，取得了良好的效果。

　现场上位机安装数据采集器后，一方面OPCServer将OPC Collector采集到的实时数据送至本机的iFIXSCADA建立过程数据库，另一方面利用iHistorianOPC采集器将当地OPCServer中的实时数据送至iHistorian建立历史数据库，从而完成远程监视与诊断系统（RM&D）的数据采集、存储功能；安装在历史数据服务器上的infoAgentServer提供建立历史数据分析界面的Web服务。其中历史数据服务器主要完成两方面的功能:

　　1） 建立和维护实时历史数据库，从接口机中的OPC采集器中获取数据，并以Server形式将数据提供给客户端。采集器采集的数据经过压缩存放在该服务器中。
　　 
　　2） 作为历史数据分析客户端的WEB服务器，利用Microsoft的Internet信息服务（IIS），以IE的方式来分析和浏览历史数据。

　　3．2网络架构

　　二炼车间远程监视与诊断系统（RM&D）数据传输网络构架如图2：

　　电炉、精炼炉、VD炉及连铸在原现场监视系统基础上各增加采集站一台，并分别定义好其IP地址，在采集站上分别装好OPCServer.wincc、Inbbblution.OPCiFix等数据采集软件并设置好远程通讯端口，启动相应软件服务，数据信息便自动传送至IH服务器。IH Server以极高的速度采集、归档并发布海量实时的现场数据信息。只要有历史数据服务器所提供的infoAgentWeb授权，客户便可通过infoAgent历史数据分析软件直接在IE浏览器浏览生产信息。

　　4远程监控与诊断系统功能

　　4．1设备监控

　　基于Web的infoAgent软件是一个智能化的过程数据分析平台,它是远程监视与诊断系统的数据发布部分，通过它可直观的显示设备流程图、各设备的状态及各节点的数据。用户可在流程图中对各子系统的运行状态进行直观的监视，以50T电炉为例，如图3：

图3 50T电炉设备远程监控图

　　50T电炉主要分为电极与炉体两部分。图3为电极部分远程监视图，主要参数有弧压趋势、弧流趋势、阀压趋势、设定阻抗、实际阻抗、内部调节PID及设定、过流控制设定、短路控制设定、阀压控制、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及液压站状态等。

　　合金钢连铸机部分主要分铸流与公用两大部分。铸流设备远程监控图如图4。铸流部分的一冷段水汽、二冷段水汽、拉矫机状态、运输辊道状态等信息均在画面上作了显示。

图4 连铸铸流设备远程监控图

　　4．2 PLC设备监控

　　RM&D除了对设备进行远程监控，还可对自动化控制系统PLC进行远程监视，如图5。

　　以50T电炉为例，它采用S7-400控制系统，通过在S7中调用诊断功能块FB49、SFC51及组织块OB80-OB82进行编程，可读取CPU、CP、SM模板的运行状态及故障原因，为PLC设备故障的及时发现和快速排除奠定了基础。

图5 PLC系统远程监视图

　　4．3 iDownTime 诊断系统

　　iDownTime是个功能强大的工厂生产线设备停机诊断工具。通过该工具，用户很方便地了解设备停机事件发生的地点，状态，原因。从而降低停机而增加的企业的设备维护成本。
iDownTime 收集和组织设备和生产显得停机信息。 然后通过分析提供非常有价值的报表给企业的管理应用。利用iDownTime, 用户可以发现一些低效的生产区，通过维护和调整来**全面装备效力Overall E Efficiency (OEE), 增强企业的生产能力和盈利能力。

　　5 总结

　　RM&D不但实现了与PLC快速、稳定通讯，而且实现了数据的远程传输及发布，建立了电炉、精炼炉、VD炉、连铸、化验室及外部的信息交流，生产节奏进一步增强，远程监视与诊断系统（RM&D）主要实现以下功能：

　　·电炉、精炼炉、VD炉、连铸、化验室生产数据的实时采集与存储 ；

　　·电炉、精炼炉、VD炉、连铸生产节奏进一步增强 ；

　　·操作过程的控制、操作指南和事故记录 ；

　　·生产报表的远程打印；

　　·生产过程的数据远程传输及历史数据的远程显示与存储 ；

　　·生产设备的远程故障诊断 ；

　　莱钢特殊钢厂二炼车间远程监视与诊断系统经过了长时间的稳定运行，在实际应用中对企业及其管理层提供了更真实、可靠的生产实时和历史数据，为设备的远程诊断奠定了基础，取得了很好的经济效益，具有较高的实用价值。