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西门子模块6ES7511-1TL03-0AB0详细说明
一、 概述
近年来广播电视发射技术有了飞跃的发展，朝着率、全固态化、智能化方向发展，新型的控制系统多以单片机为核心构成，具有高度的智能化和**性。随着自动化技术的高速发展，PLC的**性也是很高的，使得对的操作做到无人值守已可以实现。
本文以我曾做的某电视台房实时监控系统为例，介绍西门子PLC在广电系统中的应用。系统采用1台西门子S7-300作为主站，5台S7-200作为从站，主站通过稳定的工业现场总线（PROFIBUS-DP）将从站采集的所有PLC的数据传送给上位机画面，从而给工作人员的管理带来了方便。
二、 系统硬件
该控制系统共需开关量输入93点，开关量输出35点，模拟量输入62点。为尽可能减少电磁干扰，根据分布情况，系统共分一个主站和五个从站。选用西门子S7-300系列CPU315-2DP作为主工作站，S7-200系列CPU224加开关量输入输出模块EM223和模拟量输入模块EM231以及Profibus-DP模块EM277组成从工作站，并为每一个从站配置了一个TD200文本操作显示面板用于本地实时显示工作参数。在发射台监控室设置了两台装有西门子WinCC组态软件的研华工控机。整个系统通过工业现场总线（PROFIBUS-DP）联接而成。系统网络结构见“系统原理图”
6台PLC工作站完成*底层的控制动作，包括：开关信号的采集，模拟信号的采集，以及由PLC给发出控制信号。选用一台S7-300是为了实现上位机冗余、底层PLCCPU时钟校正、自动开关数据存储和所有采集的数据的*集中处理。
2台上位机通过工业以太网（TIP/IP），完成互相冗余；通过总线将6台PLC的数据全部采集上来，在画面上显示。冗余的上位机增强了整个系统的**性。
由于发射台有着强磁场干扰和的模拟量信号不在PLC标准范围之内，在工作站PLC与之间使用了信号调理电路联接；信号调理电路的作用是将的模拟量信号转化为标准的4-20mA模拟信号作为PLC的输入，并且从电磁兼容的角度考虑，也*了采集信号的准确。
三、 系统软件
整个软件系统分为PLC工作站应用软件和上位机人机界面组态软件两大部分。本系统中采用西门子公司的STEP7和MicroWin_3.2编程软件进行了PLC工作站的应用软件编程，还采用了西门子公司的WinCC组态软件进行了上位机人机界面的组态编程。
四、 系统功能
本系统主要实现了下述功能：
1.自动监测系统运行状态，实时监测、记录各参数量值（包括模拟量和开关量值）；对异常情况和参数越限进行记录报警；自动记录各机器开关机的时间及累计运行时间。
2. 按各频率每周播出时间表，定时（或随时）开机、关机、倒机；
3. 报警功能：有故障，即时显示报警。本地采用语音声、光报警方式，并可根据故障程度自动开启备用；
4. 根据不同用户的权限实时控制各种操作。
5.自动生成报表功能：可根据用户的要求，生成各类报表（如日报表、季报表、故障记录、维修记录、检修记录、指标记录、交接班记录等）。报表可根据需要进行定时或随机打印；
6. 键盘功能
1) 可通过小键盘对机进行人工干预或修改某些参数；
2) 可修关机时间、当前时间、倒机时间；
3) 可通过键盘操作实现开机、关机、倒机等操作；
4) 为了避免频繁倒机，可屏蔽某一部的使用。
7.遥控操作主要是对的工作参数进行设置或直接控制，主要的命令有：开机（包括高开、低开）、关机（包括高关、低关）、倒机、复位等。值班员通过这些功能，控制设备的工作状态。
为了*系统的安全有效运行，系统提供口令管理机制来限定值班员的操作权限和操作范围。值班员的权限由系统管理员设定。
系统运行过程中的操作情况都被自动记录，包括值班员的编号、时间、命令等。系统可以对进行查询、检索，以便了解值班员对系统的操作
8. 数据查询
1) 历史曲线：查询设备的模拟量，每五分钟取一点数据，画出昨天和今天的两条曲线。
2) 事件查询列出设备发生故障或越限这两种事件，并显示故障代码及含义，发生故障设备的数据、状态。
9. 数据存储：
1) 一类是五分钟数据，它只包含模拟量，因为数据量较大，只需保存三个月，五分钟数据以曲线的方式显示；
2) 一类是例行数据（整点数据），包括模拟量、开关量，整点数据是各类报表的依据。
3) 另一类是故障数据，包含故障前后十秒内的所有数据。
4) 所有历史数据亦可存入光盘长期保存。
10. 数据库的通用性和安全性
1) 历史数据存放在主服务器数据库中，在从服务器中建立该数据库的镜像备份，两者通过定时校验，发现问题及时自动恢复。
2) 对数据库的查阅、修改、删除设置不同级别的权限，以防数据库中的信息被破坏。
11.MIS系统（管理信息系统）是监控系统中的一部分，是一个小型的数据库，主要是对机房内的器材、图纸资料、技术进行统一的、规范的、科学的管理。MIS系统具备一般数据库所具有的各种功能，包括对器材、图纸资料、指标记录、维修记录、交接班记录进行显示、查询、检索、统计、打印报表等功能。
12. 远程访问采用网络操作系统、内置Web Server软件，利用Web信息发布技术，通过局办公网，为上级**和相关职能部门提供有关的信息。
为了*系统的安全，减少系统入侵或人为破坏的可能性，应设置实时数据网关，使监控网能共享办公网资源，办公网不能直接访问监控网，只能按权限**约定的实时信息。
五、 结束语
西门子公司的S7-200系列和S7-300系列PLC具有强大的指令，丰富的CPU类型和扩展模块，尤其是CPU模块内部集成了实时时钟，使其适合于广播的自动控制应用。西门子公司提供的编程软件包和WinCC组态软件，功能强大，使系统开发变的更容易
系统结构
根据工艺的要求，莱钢银山型钢公司25MW发电工程除盐水站PLC控制系统采用一套西门子的SIMATIC的S7-400主站外挂ET200远程I/O模块从站结构，由一个主站、三个从站和两个PC站（上位机）组成。主站通过PROFIBUS总线电缆和接口模块与从站通讯，这样的构架既*了PLC系统的**性又为用户节省了成本。主站是由一个支持冗余的底板和S7-400系列电源模块、CPU模块、CP模块组成，模块支持热插拔。从站是ET200M分布式系统，是在工业现场经常使用的PROFIBUSDP现场总线上的从站，用于连接工业控制系统中的各种现场装置。
3.1 硬件配置
本系统是建立在S7-400控制器、DELL的Pentium工控机平台之上的分布式系统。S7-400是模块化PLC系统，采用标准的以太网通讯，每个控制器可以控制64个回路，*大的可处理131072个I/O点，其中模拟量I/O点数为168个，逻辑扫描率为1.25MB/s。S7-400与上位机采用工业以太网，通讯速率为100Mbps
除盐水生产线自动化控制系统设计由两级网络组成，一级是过程控制级，二级是基础控制级。
*级——过程控制。以S7-400PLC系统作为主要控制核心,由两台上位机、PLC控制单元加以太网卡等组成工业以太网，监控站利用组态软件Wincc实现对工作现场进行监督控制，*处理器采用CPU416，I/O系统采用ET200M，通过ET200分布I/O通讯对流量、液位、pH值、出口压力等参数进行采集，上位机将实时数据库的数据送到服务器的关系数据库中，进行保存和数据处理。过程控制级通过工业以太网将上位机系统和现场监测与控制点紧密的结合为一个整体，从而实现对整个控制系统的计算机在线远程诊断功能。
第二级——基础自动化。Profibus-DP网络是网络集成的*底层，主要是连接现场设备。主站S7-400PLC通过Profibus-DP网与从站通信，一方面主站将控制数据电机速度设定、温度、压力设定、接触器吸合及断开等发送到传动装置；另一方面传动装置的电机转速、传感器流量、温度、压力、接触器触点的通断等数据通过通信传送到主站PLC*的寄存器地址。Profibus-DP主要用于工业自动化系统的高速数据传送，实现调节和控制功能，是一种高速通讯，用于设备级控制系统与分散式I/O的通讯，是计算机网络通讯向现场级的延伸。
3.2 软件设计
计算机操作系统采用bbbbbbs 2000 Professional中文版本，上位机软件采用Wincc 6.0组态软件来实现。
（1）操作系统软件bbbbbbs 2000Professional中文版提供了一个*、的多用户、多任务操作系统环境，是目前使用广泛的工控系统。
（2）Wincc6.0软件实现了对整个系统的开关量、模拟量的采集和处理，并显示在监控画面上，在对多台重要水泵的控制中的物理量如电流、主回路运行、频率设定，有无故障等都实时显示在系统画面上，方便操作人员及时掌握系统的运行情况。
（3）采用Step7对西门子可编程序控制器进行配置、编程，它可以利用IEC-1131标准中八种编程语言中的六种（STL、LAD、FBD、CFC、SFC、SCL）进行编程。
4 系统功能
根据除盐水生产工艺，监控系统的功能主要是实现对工业新水的加药、过滤、超滤、反渗透技术、阴阳离子置换、酸碱作用等控制工序，大致可分为过滤系统、超滤系统、反渗透系统、阴阳离子置换系统、与酸或碱结合系统5个子系统，
4.1 画面显示功能
该画面通过Wincc6.0软件组态编辑实现动态模拟显示整个除盐水制备的过程。利用数据链接技术使得画面上的元件实现实时动态、闪烁、变色等功能,让画面上的工艺参数以数字、棒图的形式实时显示,并对故障进行实时诊断。
4.2 数据处理功能
对系统采集的各种类型信号,利用各种计算功能、数据变换功能等实现,模拟量信号有流量、压力、浓度及PH值,数字量信号有水泵的运行状态、故障和启/停信号。
4.3 系统操作功能
自动和手动两种工作方式，正常运行时采用自动方式，故障和调试时采用手动方式。它由PID控制回路实现对一些重要的模拟量数据的**控制，以达到期望值。
4.4 报表与历史趋势功能
生产中的一些参数需要及时打印形成报表。报表分为班报、日报、月报，可定时打印，也可手动任意时间打印。一些重要参数，我们对其进行历史数据存储，形成历史趋势，可以随时进行查看。
4.5 报警记录功能
实时地发出所有发生故障的参数的声光报警，提醒值班人员采取相应的措施。
5 控制设计
5.1 控制方式
生产设备的主要控制方式为自动/远程手动/机旁手动三种方式。
（1）自动控制。自动完成水泵变频启动的所有相关过程，压力传感器将水泵出口压力信号送至PLC，作为泵出口压力单闭环控制的反馈值（给定值根据实际工况设定），通过PLC对水泵出口压力信号变换和处理。为变频器提供频率给定，实现频率的自动调整。
（2）远程手动。操作人员可根据现场设备运转状况，通过监控站进行单机设备操作，实现除盐水生产的控制工序，作为联锁调试用。
（3）机旁手动。作为单机检修或现场调试用。
5.2 水泵的控制与联锁
水泵控制程序流程如图4所示。因为除盐水的生产不是连续生产方式，并且其产水量经常根据锅炉系统的负荷调整进行调整，生产设备（水泵）的控制方式应该能够适应多种情况下的生产方式，如一用一备、两用一杯等不同工况。以生水泵控制为例，生水泵组由三台泵及相应的出口阀门组成（其中的一个泵及阀作为备用），适合不同工况下的需要。控制方式分为机旁控制和远程控制两种。机旁控制是利用选择机旁的启动或停止按钮，通过PLC发出启动或停止信号运行或停止水泵；远程控制是操作人员在监控室根据画面上的启动或停止按钮进行点击操作，包括联动、单机、备用三种控制状态，三种状态可以任意的切换，不影响泵的运行状态。在联锁状态下，当两台工作泵中的任意一台停运时，备用泵自动启动，停运的泵则作为备用泵。当生水泵出水管压力**5.6MPa时，进行*次报警；当运行软水泵出口压力**5.4MPa时，进行第二次报警，备用泵及出口电动阀自动投入；泵事故跳闸后，泵出口电动阀自动关闭，当每台泵及泵出口电动阀均不能正常运行时，进行紧急报警。各控制及联锁可解列