西门子模块6ES7340-1CH02-0AE0技术参数

本文阐述了自动化行业新的发展所趋，自动化公司和系统集成商为能给用户提供整体自动化技术解决方案，都在走系统集成之路。系统集成和提供自动化解决方案，二者是相辅相成的关系。从技术和产品上看，系统集成模式是自动化发展的必然趋势；从用户需求上看，需要提供整体自动化解决方案；因此供应商的发展模式是，致力于打造具竞争力的自动化解决方案供应商。　　

成套项目、大包项目、MAV/MIV和EPC总包交钥匙工程方式越来越多

    随着工业装置的大型化、连续化、高参数化，对自动化产品的要求不断**。为了达到工业设备的安全启／停、稳定运行、优化操作、故障处理、低碳经济等要求，必须把不同厂家生产的各种仪器仪表产品和系统无缝地集成为一个协调的信息系统。如何处理这些仪器仪表产品、系统之间的数据传递、信息共享、协调操作等以满足用户的要求已经成为一项十分重要的技术，即系统集成技术。另外，以提出整体解决方案(SOLUTION)为目标的应用技术和以优化软件、先进控制算法为代表的应用软件也已成为新的发展趋势。这些技术的发展都为用户带来明显的经济效益。

　　根据当今我国客户需求和市场变化，近年来，自动化公司和系统集成商为能给用户提供整体自动化技术解决方案，都在走系统集成之路，过去只做DCS或只做仪表的公司，现在发生了明显的转变。的自动化公司几乎都是不仅做现场仪表业务，也做DCS、PLC系统业务，既做产品销售，也做项目实施和工程技术服务，能给用户提供全集成的自动化技术解决方案，产品集成能力、方案技术能力、工程服务能力和实力都较强，不仅是产品销售公司，也是工程技术公司。譬如：

　　国内的自动化工程公司如和利时、浙江中控、国电智深、南京科远（靠DCS起家），其业务从过去单一的以DCS控制系统为主向现在“控制系统+ 仪表成套+工程实施+应用研发”提供整体解决方案转变，通过对所有自动化产品的整合为用户提供全集成自动化的解决方案。其表现形式为：产品自上向下发展，由DCS扩充现场仪表。

　　传统的自动化仪表公司如上仪、川仪、天康（靠仪表起家），过去主要是现场仪表业务（产品公司），而现在已从过去单纯的仪表销售业务，向“仪表成套+ 控制系统+工程实施+应用研发”提供整体解决方案转变，通过业务转型和拓展，为用户提供全集成自动化的解决方案。表现形式：产品自下向上发展，由现场仪表扩充DCS。

图2 打造服务的营销理论

　　由此可见，我国主要自动化公司和系统集成商的业务转型和发展模式：能够提供从现场仪表到控制系统的全套产品，既做产品公司，也做工程公司，能给用户提供整体自动化解决方案。分别根据自身的优势，以不同的战略方向都在向自动化系统集成和产业服务型的深度和广度发展。

　　众多的自动化公司和系统集成商站在当今自动化行业的发展前沿，提出了“打造具竞争力的自动化解决方案供应商”的战略，顺应了自动化行业的发展所趋。当今，自动化行业的发展趋势有两个明显特征：一是系统集成、系统整合；二是提供自动化解决方案。二者是相辅相成的关系，系统集成、整合的目的是为用户提供整体自动化解决方案；提供整体自动化解决方案离不开系统集成。我们从以下几个方面展开介绍：

　　1．在自动化行业，从技术和产品上看，系统集成模式是自动化发展的必然趋势。

　　在IT时代，生产过程自动化不仅是把控制系统作为控制、操作和生产运行的工具，随着市场竞争不断加剧，在节能减排、安全环保、挖潜增效、低碳经济驱使下，要求自动化技术将过程信息和整个集团的生产管理、执行等信息系统集成在一揽子解决方案中，大家有很深的体会，我们看到：现在全球有影响力的自动化公司如：Siemens的全集成自动化、Rockwell的集成架构、Emerson的Plant Web工厂管网、ABB的Industrial IT工业信息系统等，纷纷推出了全集成架构新的系统理念，它们代表着自动化行业的走向。从产品和技术上都是基于集成的理念和解决方案的理念，但发展速度引人注目，其发展是自动化技术发展的必然，现实的工厂自动化，很难把各种功能严格分开。市场竞争要求自动化技术不再仅仅是提供PLC或DCS局部的控制模式和独立的信息系统，而要求将自动化控制、安全保护、生产和设备管理、企业管理、生产调度、优化等信息系统全集成在一起，几乎集成了所有自动化控制、管理功能，从产品和技术上具备了这个基础。

　　自动化全集成构架使DCS自身的技术进一步向上拓展、向下拓展、横向集成、纵向集成、系统整合。当今的自动化产品和技术具备了集成的基础和整合的基础。全集成自动化解决方案实现生产过程的管理、控制、安全、优化，使生产更有序、更安全、更经济，既**了生产效率，又节约了成本，这必然需要多种技术和功能的集成，没有一个系统是大而全的，肯定是靠集成、靠整合。过去工业控制领域都是一些不同的独立体系，而现今自动化技术发展打破了各自为政的枷锁，从技术上为系统集成创造了条件。现场总线和工业以太网技术的发展和推广应用，为全集成自动化体系架构的形成和发展奠定了通信的基础。另外从自动化编程语言、现场总线、工业以太网等各种自动化标准的推广应用，也为全集成体系架构奠定了的基础。

　　自动化行业对新技术、新需求融合吸纳的速度和程度超出了人们的预期，目前自动化还没有走向完全的标准化。这决定了工业自动化市场不可能由单一力量独统江湖的局面，自己大而全是不可能的，任何一个产品不可能大而全，只能走集成化道路，同时掌握了特定领域行业知识、技术，就能为用户提供先进的自动化集成平台和解决方案。

中国主要系统集成市场规模增长及预期（百万人民币）

　　从产品和技术上走集成模式，为用户提供“全集成自动化解决方案” 是自动化行业发展的明显特征。现在，自动化供应商集成高品质的硬软件产品体系，从现场仪表到控制系统，从监控软件到优化控制软件，从生产综合自动化到企业管理信息化，都致力于为用户提供从底层到上层的完整的工业自动化整体解决方案。

由于具有稳定的节能能力，两个大型风机控制的重大升级**了生产能力，在一年内即可收回投资。艾默生CT提供的两个模块化Unidirve SPM交流驱动器产生显著的节能能力，可在短时间内获得回报。

位于海岸线上的Civil and Marine 米德尔斯堡工厂，和Corus钢铁厂相邻。高炉炉渣，和其他钢铁厂的废料产品，形成了一种称作GGBS（炉石粉）的细小粉末。这些细小粉末可**混凝土的性能，可取代20%-80% 的普通水泥。

尤其是调节风门过度的磨损和损坏推动了对空气**控制的替代方法的测试，该方法从Civil and Marine 公司的GGBS磨渣工厂内的球磨机和Sepol分离器上提取高度研磨的细小粉末。“由于没有风机全速运行，也就有了‘节能’的机会。”电气工程师和助理工程经理Rob Thwaites说。“我们引入了艾默生CT，该设备可以计算可能的节省量并预测在Sepol 分离器驱动可在短短7月内获得回报，而球磨机可在9月内获得回报。结果证明，艾默生CT计算的完全正确，我们已经获得的节省和艾默生预计的完全一致。

Sepol分离机由一个200kW的电机以71%至75%全速驱动。使用调节风门时，其能量消耗为146 kWh 。变频驱动控制时，能耗已降至61 kWh ，节能85 kWh 。轧辊采用160kW电机驱动。

耗电量为105kWh，其空气**限制为50%。这已减至45 kWh ，这台机器就节省了60 kWh 。以每周大于100小时的生产时间计，其总节省为145 kWh，这就意味着每周节省了超过700英镑的电费—每周！

艾默生CT建议的驱动器是200kW和132kW模块化Unidrive SPM 驱动器，由Rob Thwaites 团队对现有结构改造而成。驱动器电源电路的模块化特性适合非标准外壳，同时提供全标准和可选特性类型，该类型具有成熟和流行的Undrive SP 系列，并兼容同一个调试和编程软件工具。该Unidrive SPM 功能多样，可配置为开环和闭环模式、带同一个负载并联输出、有源输入和再生回馈型，多脉冲配置（12，18，24等）或给逆变器间提供公共直流母线。

两个驱动器都通过一个PLC进行速度控制。

“我们所没有预料到的另一个好处是降低噪声，”Rob Thwaite 评论道，“这使得员工们的工作环境更为舒适。我们当时还预测风机电机和轴承使用寿命延长且降低维护成本”。

另外艾默生CT Unidrive SP AC 驱动器已安装在两个450kW的预研磨机中，四台模块并联模式。新加入部分的作用在于将粗球状颗粒和GGBS颗粒的混合，该部分的应用已将总体生 产量从每小时50吨**到70吨。该项改造通过减少了每吨产出能耗**了工厂的能效。

Civil and Marine 主要在六个工厂、英国的两个分厂以及捷克一家工厂内生产GGBS。GGBS是一种环保建筑材料，它使用的能源和排放的二氧化碳量都不到港口和水泥行业的五分之一，（港口和水泥行业的二氧化碳排量预计约为为全球总排放量的5%）。GGBS混凝土比普通混凝土抗渗透能力更强、化学稳定性更高，高抗硫酸盐侵蚀，降低了“混凝土癌症”且减少了由碱硅酸反应引起的裂缝。

除GGBS 外，该公司还生产玻璃制造、磨料和聚合物的原材料。Civil and Marine 属于Hanson公司，是Heidelberg水泥集团的成员

一般I／O模块的价格占PLC价格的一半以上。PLC的I／O模块有开关量I／O模块、模拟量I／O模块及各种特殊功能模块等。不同的I／O模块，其电路及功能也不同，直接影响PLC的应用范围和价格，应当根据实际需要加以选择。

   （一）开关量I／O模块的选择

 1. 开关量输入模块的选择

开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号转换为PLC内部接受的低电压信号，并实现PLC内、外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面：

1）输入信号的类型及电压等级

开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流／直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。

开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般5V、12V、24V用于传输距离较近场合，如5V输入模块远不得超过10米。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。

2）输入接线方式

开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式，如图6-2所示。

图6-2开关量输入模块的接线方式

a)汇点式输入    b)分组式输入

汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端（COM）；而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号之间不需要分隔，一般选用汇点式的。

3）注意同时接通的输入点数量

对于选用高密度的输入模块(如32点、48点等)，应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的60％。

4）输入门槛电平

为了**系统的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也越远，具体可参阅PLC说明书。

 2. 开关量输出模块的选择

开关量输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面：

1）输出方式

开关量输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式。

继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过1HZ）、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合。

对于频繁通断的负载，应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。

2）输出接线方式

开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式，如图6-3所示。

图6-3 开关量输出模块的接线方式

  a)分组式输出   b)分隔式输出

分组式输出是几个输出点为一组，一组有一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。选择时主要根据PLC输出设备的电源类型和电压等级的多少而定。一般整体式PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。

 3）驱动能力

  开关量输出模块的输出电流(驱动能力)必须大于PLC外接输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。

  4）注意同时接通的输出点数量

 选择开关量输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值，如一个220V／2A的8点输出模块，每个输出点可承受2A的电流，但输出公共端允许通过的电流并不是16A(8�2A)，通常要比此值小得多。一般来讲，同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的60％。

  5)输出的大电流与负载类型、环境温度等因素有关

开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的大电流。另外，晶闸管的大输出电流随环境温度升高会降低，在实际使用中也应注意。

（二）模拟量I／O模块的选择

  模拟量I／O模块的主要功能是数据转换，并与PLC内部总线相连，同时为了安全也有电气隔离功能。模拟量输入（A／D）模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量信号转换成PLC内部可接受的数字量；模拟量输出(D／A)模块是将PLC内部的数字量转换为模拟量信号输出。

  典型模拟量I／O模块的量程为-10V~ 10V、0~ 10V、4~20mA等，可根据实际需要选用，同时还应考虑其分辨率和转换精度等因素。

  一些PLC制造厂家还提供特殊模拟量输入模块，可用来直接接收低电平信号（如RTD、热电偶等信号）。

(三)特殊功能模块的选择

 目前，PLC制造厂家相继推出了一些具有特殊功能的I／O模块，有的还推出了自带CPU的智能型I／O模块，如高速计数器、凸轮模拟器、位置控制模块、PID控制模块、通信模块等。