泉州金盛源电子贸易有限公司
Quanzhou Jinshengyuan Electronic Trading Co., Ltd
：邱雨晴（销售经理）
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地址 泉州市晋江市梅岭街道凤凰城1号楼805 施耐德PLC全系列：
1）大型PLC：
Modicon TSX Quantum
施耐德电气公司推出的世界上个通用自动化平台Quantum，是具有强大处理能力的大型控制系统，可以满足大部分离散和过程控制的经济和灵活的硬件控制平台。
产品介绍
技术说明：
CPU单元：可选586的控制器，单机支持过300个回路和65000点I/O，背板总线速率高达80兆。
冗余热备：提供包括CPU、电源、远程I/O、工业控制网络（Modbus Plus）的冗余热备解决方案。
可靠性：所有I/O模块均可带电热插拔；提供防爆的本质安全型模块和符合美国军标的表面涂敷涂层模板，能有效抵抗酸碱环境腐蚀；输出模块提供故障状态预设置功能。
I/O方式：本地I/O，远程I/O、分布式I/O 。
网络和通讯：提供10/100M自适应TCP/IP以太网接口模块，支持光纤双环冗余。同时支持通用的网络设备，如: CISCO、D
用途：
广泛应用于冶金，电力，化工，水处理，交通等行业。
2）中型PLC
Modicon TSX Micro
施耐德Micro PLC是专为OEM而设计的高性能PLC，具有坚固性、紧凑性及可扩展性等特点，其开关量I/O大可至256点，同时具备模拟量I/O、高速计数、以及网络通讯等扩展模板，大限度地满足OEM对机器控制的各种需求。
产品介绍
技术说明：
CPU单元，根据不同应用需求分为5种型号：
TSX37-05：集成28I/O点，大可扩展至92点
TSX37-08：集成56I/O点，大可扩展至120点
TSX37-10：5种I/O集成方式，大可扩展至192点
TSX37-21：具有内存扩展和通讯扩展端口，大可扩展至256点 TSX37-22，集成经济型高速计数和模拟量I/O，其它与TSX37-21相同
开关量I/O模板，包括：
输入模板：8点、12点、32点，AC/DC型
输出模板：4点、8点、32点，晶体管/继电器型
混合型模板：(输入+输出)16点、28点、64点
模拟量I/O模板，包括：
输入模板：8通道(电压/电流型)，4通道(多输入型)
输出模板：4通道(电压型)，2通道(电压/电流型)
混合型模板：4通道输入+2通道输出(电压/电流型)
高速计数模板，包括：
单通道/双通道40KHZ,及双通道500KHz
通讯模板，包括：
RS232/RS485/电流环型多协议串行通讯模板
Modbus Plus通讯模板
FIPWAY/FIPIO通讯模板
AS-I通讯模板
Ethernet/Modem通讯模板
编程说明：
Windows平台，支持梯形图、指令表、结构化文本、及流程图编程语言，支持浮点数运算、变量代码编程及表达式编程，并提供PID等丰富的库函数和即插即用的调试手段。
用途：
Micro PLC广泛应用于机床、纺织机械、印刷机械、造纸机械、塑料机械、包装机械、食品机械、建筑机械、起重机械、暖通空调等行业。
3）小型PLC
Twido PLC
施耐德度身打造的小型可编程控制器。专为简易安装和小巧紧凑的机器而设计，适用于由10到100个I/O（多264个I/O）组成的标准应用系统。具有一体化或模块化两种本体单元，它们可共用相同的选件、I/O扩展模块和编程软件。具有提高紧凑性、简易性和灵活性的能力，支持CANopen、Modbus 和以太网通信。
产品介绍
一体化Twido
.新的40点I/O CPU本体，可选择带或不带内置以太网接口
.电源电压选择：100-240V交流或19.2-30V直流
.传统的螺钉端子连接
模块化Twido
.非常小：40点I/O加一个16点晶体管I/O扩展模块，宽度仅有180mm
.迅速而可靠的HE10连接
1 引言
水位测控装置是水电厂的重要测控设备，水电厂的上下游水位是防汛安全的重要数据，拦污栅压差影响机组出力、水工建筑安全，水头值影响调速器协联曲线，进而影响机组效率甚至安全稳定运行，因此水位测控装置需满足长期稳定可靠运行。目前的水电厂水位测控装置普遍采用定制仪表采集前端水位传感器的格雷码值，换算栅差、水头等，输出开关信号报警，输出出4~20ma信号至监控、远动、调速器。在运行维护中存在以下问题：采用电缆长距离输送格雷码信号，防雷、抗干扰能力差，仪表、传感器易损坏；4个24位格雷码传感器需100芯电缆维护困难；定制的仪表扩展性差，输入、输出校准，参数整定操作复杂；价格高，备品备件采购困难。因此开发基于通用硬件设备的水位测控装置意义重大。
根据水电厂水位测控具体要求，我们设计了基于plc的水位测控系统，具有高可靠性、配置灵活、安装维护简单方便特点。
2 系统功能结构
水东水电站装设有上游、#1拦污栅后、#2拦污栅后、下游四个水位测量井，配置浮子式水位测量装置，采用值光电编码器将水位信息转换成数字信号。坝上传感器距离中控室500m，下游传感器距离中控室30m，为提高系统的防雷、抗干扰能力，坝上传感器通信采用光纤传输。水位测控装置plc通过rs485串行口采集编码器水位数据，经过换算处理模拟量输出模块输出4～20ma的上游、下游海拔值信号至远动rtu装置，输出4～20ma的水头信号至机组调速器电气调节装置。计算机监控系统通过网络连接水位测控装置plc，采集所有水位信息，故障报警信号等，并可远程设置相关参数、定值，
3 实现原理
3.1 浮子式水位测量装置
该装置安装在测井口上方，当液位变化时，浮子随之上升或下降，测绳带动线轮做旋转运动，与线轮同轴连接的多圈值编码器就输出与液位对应的数字信号。装置具有结构简单、合理，可靠性高、适应性强等优点，能够长期用于液位测量。
3.2 编码器
根据现场实际需求，编码器选用现场总线型输出的多圈值编码器。
值编码器由机械位置确定编码，每个编码不重复，它不受停电、干扰的影响，无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取，这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。多圈值编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富余较多，这样在安装调试时不必费劲找零点，将在测量范围内的某一中间位置作为起始点就可以了，从而大大简化了安装调试难度。
编码器信号输出主要有并行格雷码输出、串行ssi输出、总线型输出、模拟量4~20ma输出。并行格雷码和模拟量输出信号读取简单但不适合长距离传输，串行ssi输出大部分是与西门子plc的ssi模块配套成本较高。现场总线型编码器用通讯方式传输信号，信号遵循rs485的物理格式，连接线少，传输距离远，对于编码器的保护和可靠性就提高了。信号的接收设备只需一个接口，就可以读多个编码器信号，多个编码器集中控制的情况下可以大大节省成本。
3.3 水位测控装置plc
plc选用m340模块化plc，它是施耐德公司生产的性能价格比很高的可编程控制器，已广泛应用于工业控制的各个领域。cpu模块选用高性能、大内存的bmx p34 2020，带一个100m以太网、一个485串行口；输入、输出模块可根据现场实际需求灵活配置。
4 软件设计
4.1 编程步骤
plc的硬件配置、控制程序采用施奈德的编程软件包unity pro完成，pc通过网络或usb与m340 plc进行程序传送。首行plc硬件组态，含底版、电源、cpu、输入输出模块等。通过电源模块属性可查看电源使用情况，应保留一定余量，否则需更换容量更大的电源模块；在cpu模块的serialport口配置串行链路参数如：485 modbus主站、波特率9600、帧延时4ms、数据位8位、停止位1位、偶校验；创建网络链路ethernet1并配置ip地址等网络通信参数，将cpu模块的ethernet口链接到网络链路ethernet1；根据现场模拟量信号要求配置模拟量输出模块参数；定义相关变量等。
4.2 plc程序设计
(1)程序结构。程序采用模块化设计，具有较高可读性、可维护性其程序结构
(2)程序注释。plc上电首次扫描执行初始化init()子程序，初始化通信参数，上、下游海拔预置值，各个传感器调零值，拦污栅压差整定值等。
传感器通信comm()子程序，分时读取传感器水位值，通信故障时水位保持原值。
计算calc()子程序，计算出上、下游，拦污栅后的实际海拔值，拦污栅压差、各机组有效水头等。
信号输出out()子程序，拦污栅压差过大报警、通信故障报警、装置故障报警、4～20ma模拟量输出等。
数据上送sent()子程序，根据监控上位机通信规约，组织上送数据信文，含各实际海拔值、有效水头、详细故障信息、拦污栅压差报警定值等。
4.3 水位信号读取
m340 plc和编码器串行rs485通信采用modbus rtu通信规约，这个通讯协议已广泛被国内外各行业作为系统集成的一种通用工业标准协议，有利于系统的维护和扩展。plc为主站，编码器为从站。
查编码器技术手册，水位测值的modbus地址是4x0000，根据modbus通信规约信息帧结构读取地址 1 传感器的水位测量值，应发送以下通信码：m340 plc读取水位信息主要用read_var功能模块：
01 03 0000 0001 840a
站地址 功能码 首地址 个数 crc校验码
功能模块说明［1］
adr
通信地址：语法为 addm (`r.m.c.node`机架号.模块号.通道号.站地址) 类型。
obj 要读取的对象类型
’%m’：内部位
’%mw’：内部字
’%s’：系统位
’%sw’：系统字
num 读取的个对象的索引。
nb 要读取的对象的数量。
recp输出参数包含所读取对象的值的字表。
gest交换管理表：4个字的数组。
read_var功能模块实现将地址1传感器水位值送入%mw1，交换管理表置于%mw400：4，%mw401==0，说明通信，非零值记录故障代码。通信过程需占用一定时间，保证通信可靠，防止通信阻塞，4个传感器通信分时进行，用上升沿触发。读取交换管理表确认通信是否，通信失败应将故障代码上送上位机并报警，将水位值保持为上一次正确通信时读取的值。
4.4 上位机监控软件设计
上位机系统与plc之间通过以太网连接，水东电厂的计算机监控系统采用南瑞集团公司的nc2000系统。nari nc2000计算机监控系统是南瑞集团面向水利水电领域的新一代计算机监控系统软件［2］。nc2000具有良好的人机界面和网络功能，与施耐德plc网络通信采用tcp/ip modbus规约。在组态环境下，设计人员对plc进行驱动配置，运行环境以图形画面形式的人机界面监控水位信息、故障报警，对有关数据存储历史库，生成报表，同时利用web功能使系统具有在线监控功能，即在授权的情况下在任何一台联网的计算机上用标准的浏览器可远程监控。限于篇幅，上位机程序不再详述。
5 结束语
系统的设计结构合理，采用多圈值编码器采集水位，以可编程控制器为控制核心，提高了系统的自动化程度，保证了系统运行的可靠性；硬件、软件模块化设计具有良好的扩展性和灵活性，可根据现场实际需求更改系统的配置规模。该系统在福建水东电站现场运行表明工作稳定，在监视报警、综合计算、信号输出等各方面满足电站的运行要求，取得了很好的效果，有较高的推广价值。
华东：上海市、江苏省、浙江省、安徽省、福建省、江西省、山东省、台湾省包邮
华北：北京市、天津市、山西省、河北省、内蒙古自治区中部 包邮
华中：河南省、湖北省、湖南省 包邮
华南：广东省、广西壮族自治区、海南省、香港特别行政区、澳门特别行政区包邮
西南：四川省、贵州省、云南省、重庆市、西藏自治区包邮
西北：陕西省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区包邮
东北：黑龙江省、吉林省、辽宁省、内蒙古自治区东部包邮
Quantum HSBY 热备冗余系统
140CPU11302
140CPU11303
140CPU31110
140CPU43412A
140CPU43412U
140CPU53414B
140CPU65150
140CPU65160
140CPU65260
140CPU67160
140CPU67260
140CPU67261
140CPU67861
990XCA65609
Quantum Safety 安全型
140CPU65160S
140CPU67160S
140SDI95300S
140SDO95300S
140SAI94000S
Quantum Backplane 背板
140XBP00300
140XBP00400
140XBP00600
140XBP01000
140XBP01600
140XBE10000
140XCA71703
140XCA71706
140XCA71709
Quantum Power Supply 电源模板
140CPS11100
140CPS11420
140CPS12420
140CPS21100
140CPS21400
140CPS22400
140CPS41400
140CPS42400
140CPS51100
140CPS52400
Quantum Digital Input Module 数字量输入模板
140DAI34000
140DAI35300
140DAI45300
140DAI54000
140DAI54300
140DAI55300
140DAI74000
140DAI75300
140DDI15310
140DDI35300
140DDI35310
140DDI36400
140DDI67300
140DDI84100
140DDI85300
140DSI35300
Quantum Digital Output Module 数字量输出模板
140DAO84000
140DAO84010
140DAO84210
140DAO84220
140DAO85300
140DDO15310
140DDO35300
140DDO35301
140DDO35310
140DDO36400
140DDO84300
140DDO88500
140DRA84000
140DRC83000
140DVO85300
Quantum Digital Mixed Module 数字量混合模板
140DAM59000
140DDM39000
140DDM69000
Quantum Analog Input Module 模拟量输入模板
140ACI03000
140ACI04000
140ARI03010
140ATI03000
140AVI03000
140ARI03010
Quantum Analog Output Module 模拟量输出模板
140ACO02000
140ACO13000
140AVO02000
Quantum Analog Mixed Module 模拟量混合模板
140AMM09000
Quantum Intlligent Module 智能模板
140EHC20200
140EHC10500
140HLI34000
140ERT85420
Quantum Communication Module 通讯模板
140NOE77100
140NOE77101
140NOE77111
140NRP31200
140NRP31201
140NWM10000
140EIA92100
140ESI06210
140NOC77101
140NOC78000
140NOC78100
140NOP85000
Quantum RIO 远程IO系统
140CRP31200
140CRA31200
140CRP93100
140CRP93200
140CRA93100
140CRA93200
140CRA93101
140NRP95400
Quantum DIO 分布式IO系统
140CRA21110
140CRA21120
140CRA21210
140CRA21220
140NOM21100
140NOM21200
140NOM25200
Quantum Terminal Block and Accessories 接线端子及附件
140XCP20000
140XCP40100
140XCP40200
140XCP50000
140XCP51000
140XCP60000
140XCP90000
140XTS00100
140XTS00200
