6SL3000-2BE21-0AA0技术参数

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西门子 PLC系统与AB PLC系统较主要的差别在于AB PLC系统所使用的网络类型都是开放的网络，可以与其他公司的产品做到很好的兼容，AB PLC系统控制层网络采用ControlNet网络，该网络是一种高性能的工业局域网，具有开放性、率、多功能、确定性和可重复性、灵活性等特点，扩展性较强，可共享I/O，并具有强大方便的网络组态，诊断功能及可靠性。

一、开放性

ControlNet已成为工业自动化领域的标准网络。在现场总线协*****确定的8种网络标准中排名*三位，仅仅次于以太网和Devicenet。网络标准为IEC61158。这种标准化带来的好处就是使得用户可以选择不同的设备供应商来提供他们较好的设备，而这些设备可以通过标准化的网络联系在一起，协调有序地工作。随着芯片技术、网络技术和软件技术的发展，用户对自动化的要求越来越高，现代的自控系统已经不再是传统的单机应用，在一个现代化的自控系统中，已经不再可能完全由某一家公司提供全部的设备，即便某家公司有这个能力，他所提供的产品也未必都是较好较合适的，这就不可避免的要使用到不同厂家的产品，用户在设计之初，必须选择一个具有广泛支持的标准化网络，只有这样，所有的设备才能很好地集成为系统，而ControlNet是用户较好的选择。

二、率

控制网络要实现高速确定的传输要求，网络波特率已经不再是主要因素，网络模式成为决定网络效率的关键。ControlNet采用了全新的网络模式，即生产者/消费者(PRODUCER/CONSUMER)模式，传统的网络模式采用的是源/目的模式，每发送一个信息就需要一个确定的源/目的地址数据包，这种模式的较大弊病在于不确定性，同样的信息如果要传输到网络上多个节点，必须重复传输多次，这较大地浪费了网络带宽，降低了网络效率，而采用生产者/消费者模式，网络不需要单独的源/目的地址，代之以数据标识，因此不同的消费者（信息接收者）可以根据数据标识同时接收来自生产者（信息产生者）的信息，如果某些信息是它所不需要的，它可以忽略，而只处理那些它所需要的信息，这种全新的网络模式是对传统的网络模式的，它较大地提高了网络的效率。该模式同时也被DEVICENET和FOUNDATION FIELDBUS所采用，代表了下一代网络的趋势。

三、多功能

由于ControlNet采用了全新的生产者/消费者(PRODUCER/CONSUMER)模式，使得它具有了传统网络所无法想象的高功能，具体说来，这包括：用同一个网络实现对实时性要求不同的信息的传递。传统上，在PLC处理器之间所使用的网络不能用于扩展I/O机架或从站，反之亦然，但是ControlNet可以同时满足这两方面要求，因此在现场只需要构成一个完整的控制层网络，该功能同时也为在ControlNet上实现I/O的共享提供了可能。

在ControlNet上，用户可以根据需要，构成主从、多主和对等通讯网络，甚至可以在同一个网络上混合构成主从、多主和对等通讯网络，这为网络的应用提供了较大的灵活性。

ControlNet上的节点，可以根据每个节点的特性选择采用巡检、定时和逢变则报等多种工作方式，这较大地降低了网络上无用信息的传输，有效地利用了网络带宽，提高了网络效率。

四、确定性和可重复性

ControlNet区别于传统网络的一个显著特点就是其确定性，由于ControlNet采用了生产者/消费者的网络模式，使得其网络速度和效率不随网络上节点数目和网络距离而变化，并且用户可以预先组态网络上节点的信息传输时间(毫秒级)，使用者*编写通讯程序便可确保全部信息在预先设定的时间间隔内得到传输。ControlNet采用的时间片技术从原理上杜绝了网络发生阻塞的可能。确定性和可重复性在现代控制系统中得到了越来越多的应用。

五、灵活性

ControlNet具有灵活的拓扑结构，它可以方便地构成星型、树型、总线型和环形的拓扑结构；距离可长达成30公里。ControlNet可以采用多家厂商提供的通讯介质，包括适用于各种环境的同轴，光纤电缆。ControlNet是一个本质安全的网络，它可以应用于各种环境场合。

六、强大方便的网络组态，诊断功能及可靠性

ControlNet具有较强的网络组态及诊断功能用户可以从网上任何一个PLC节点的网络编程口进入网络，对网络进行编程和组态。网络组态软件为图形化WINNT软件，用户界当友好。一旦某一节点发生故障可及时发现。大大提高网络诊断功能。ControlNet具有可选的冗余配置，采用不同路径的冗余网络配置，ControlLogix同时侦听两条网络上的信息，而选择其中信息质量更好的网络信息，较大地提高了网络的可靠性。

七、I/O共享

传统的控制网络无法实现I/O共享，但在ControlNet上，每个PLC处理器可以拥有它自己的I/O，也可以拥有共同的I/O，这也就是说，一个I/O机架可以同时属于多个PLC处理器。

八、扩展性能

由于ControlNet是一个标准的完全开放的网络，故而具有良好的可扩展性，选择ControlNet为今后集中扩展系统的构成创立了良好的基础。

九、基本指标

控制层系统使系统的重要部分，为了确保系统的可靠性，本方案采用ControlNet的网络结构为冗余网络，传输介质可选同轴电缆或者光纤。

ControlLogixSiemens 

产品比较 AB PLC系统公司的产品系列按照系统规模大小以及产品性能高低分为以下系列： 

高性能PLC: ControlLogix系列、PLC5系列 

中性能PLC: SLC500系列、FlexLogix系列 

小型PLC: MicroLogix1500系列 

相对于西门子 PLC系统系列 

S7－400系列 

S7－300系列 

S7－200系列 

I/O 通讯方式 网络通讯不会随着将来系统扩容时节点增加网络能下降。 

发送方式：状态变化；周期I/O扫描；可以满足严格时间控制要求 

支持I/O共享方式：输入模板可同时在多个CPU中组态.无须编程发送 

在系统扩容时，网络效率会越来越低。西门子 PLC系统Profibus 100m内较大通讯速率为12M随着距离的增加速率迅速降低较大通讯距离为1200m在1200m时速率为9.6kbps.见Siemens ST70.2003 P39页 

发送方式：主机轮询；系统响应完全取决于主机性能和从站规模 

无法同时在两个以上CPU中映像必须编程发送.占用CPU资源.重复传送时降低CPU处理速度 

CPU故障时将丢失相应 I/O数据 

I/O 扩展 支持多种I/O网络扩展可支持高低档各种I/O满足用户的不同要求 S7 400只可在本地扩展使用S7400 I/O，远程扩展必须使用ET200低挡I/O 

系统设计及安装 模块框架安装无须螺钉 

I/O端子排无须螺钉安装 

I/O模板参数设定全部通过软件*硬件调整

须拧紧螺钉 

须拧紧螺钉 

模拟量模板需要量程卡 

数据结构 *具全局变量和局部变量 

提供很好的数据封装 

提供数据类型和指令结构，自动地分配地址和数据。如定时器/计数器的状态位 

自动适应不同数据类型转换 

用户可定义数据结构和多维数组 

必须为不同程序构建和协调数据块 

无指令结构和数据类型，必须手工创建编写更多程序 

必须设法转换或被迫选择对应

数据类型不可定义 

内存及指令 可扩展运行内存多达7.5M，指令数据可随着实际情况动态分布 

指令集库大50% 

指令集中包含了：

运动指令

文件型指令

计算指令

诊断指令

过程指令

传动指令

运行内存不可扩展 

1.6M用于程序， 1.6M用于数据 

指令分为

标准功能块

特殊功能块 

用户必须另外配备

特殊功能指令集

例如: PID Motion 

系统保护 定时器数目仅受内存限制 

计时范围内可达231X0.001秒

(59小时39分钟8秒) 

计数: 231 

较大256/512 

定时器 10ms-9990s

计数器 1-999 

**过范围需一个一个级联 

系统冗余 多达32个主任务 有限的执行任务 

内存及指令 Logix5550带有电池保护 

能够保存处理器内存中所存储的内容.当拔出处理器时，内存中的东西仍然被保存着 

所有系统模块可带电插拔包括: CPU 网络通讯模块 I/O 

系统自动恢复I/O配置数据 

CPU电池位于电源处

当移走控制器或电源时需要为控制器准备一个临时便携电池保护其内存中所存储的内容

2 汽轮机保护系统概述

汽轮机在正常运行过程中，需要根据用户用电量来调节负荷，为了防止调节系统因故障失灵，和汽轮机突然甩负荷时引起**速危险，以备在机组出现某些异常时迅速动作停机，防止发生事故。汽轮机必须设置转速、转子的轴向位移、轴瓦振动、机缸相对膨胀、汽轮机各轴承的油压和油温、凝汽器的真空度、发电机的主保护动作等参数的保护，在这些参数中的任何一个**过所规定的允许值时，要求自动发出信号使磁力断路油门动作，泄掉安全油，切断进汽，进行强制停机，并且同时声光报警，记录停机原因，向DCS控制系统和调节系统发送联锁信号，联锁调节门、发电机和油泵，使整个系统迅速回到安全状态，达到保护汽轮机的目的。

3 系统组成

汽轮机保护系统由现场设备部分、PLC控制系统部分、人机界面（触摸屏）和外围联络系统组成。现场设备主要包括：汽轮机本体监测系统（汽轮机转速、轴向位移、轴承瓦振动、汽缸相对膨胀等）、压力检测系统（检测润滑油压力、安全油压油、凝汽器真空度）、油温检测系统（检测各轴承回油的温度）、磁力油路遮断停机系统；PLC控制系统包括：冗余的PLC控制器、信号隔离继电器、驱动继电器和接触器；外围联络系统包括：DCS控制系统、汽轮机转速负荷调节系统。系统结构如图1所示。整体系统构成了现场数据采集处理、监视和现场设备控制。

4 硬件设计

由于汽轮机保护系统的重要性，决定了该系统在任何时候不容许出现误动作或拒动作，因此作为逻辑控制单元的PLC一般选用国内外品质高、稳定性好的产品AB-ControLogix系列产品。

系统采用双机热备冗余配置，控制核心部件（CPU）配置两套，分别安装在两个独立的机架，两个机架的CPU通过光纤连接的模块热备运行，在任一套CPU及相关部件出现故障或错误时，会无扰动切换到另一套CPU，保了系统的可靠稳定运行。PLC的IO模块安装在独立的IO机架，IO与CPU的通讯方式为冗余ControlNet网络。PLC的开关量输入输出点都选用继电器隔离，彻底防止了现场的干扰信号对系统的不良影响，保证了系统能够长期可靠运行。

图1 汽轮机保护系统结构图

人机交互单元选用Allen-Bradley 公司的PV1000 彩色工业触摸屏产品，在触摸屏上可以进行监视、操作和运行参数记录，触摸屏是系统的操作员站,人机对话简单方便、系统组态便于修改和扩充，并且触摸屏具有不死机可以长期稳定运行的优点。触摸屏与CPU的通讯方式也是通过冗余ControlNet网络。

汽轮机保护系统的PLC结构示意图如图2所示。由图可以看出，在保护系统投入正常运行后，如果一套CPU出现故障或一条通讯介质接触不良，不会影响保护系统正常运行。

图2PLC结构示意图

5 软件设计

软件设计包括两部分：PLC控制保护逻辑和触摸屏监视、操作记录画面组态。PLC控制保护逻辑采用梯形图编写，保护逻辑程序选择连续性任务在全部时间内运行，使保护逻辑程序始终运行。保护逻辑程序主要包括各项保护投退部分，报警与显示部分，跳闸动作部分，事件记录和SOE记录等几个部分。

由于采用了触摸屏，保护投退由一个总保护开关，扩展为每一项保护设置独立的保护开关，各分项保护开关在触摸屏上组态实现。各项保护投退相当于汽轮机保护系统的开环运行或闭环运行的选择钥匙，在保护退出时，汽轮机保护系统属于开环运行，此时保护对应的运行参数异常，保护系统只发出报警，不会动作跳闸；在保护投入时，汽轮机保护系统属于闭环运行，此时保护对应的运行参数异常，保护系统发出报警，同时动作跳闸，关闭主汽门。分项保护开关的设计，使得保护系统更灵活，现场工作人员可以根据运行情况投入部分较重要的保护功能，不满足条件的保护暂时不投入。

PLC采集到的现场汽轮机报警信号、跳闸信号分别在触摸屏报警画面和跳闸画面显示，取代了以前用大量光字牌显示报警跳闸的方法，大大减少了日常维护量。跳闸动作信号进行**跳闸记录，为分析汽轮机跳闸原因提供了很好的依据。PLC保护逻辑与触摸屏之间通过对应的CotrolNet通讯协议进行实时通讯，从而保证了汽轮机运行参数在触摸屏上显示和进行事件记录，在触摸屏上进行的操作实时被PLC扫描，并在程序中执行。

SOE记录要求达到毫秒级别，需要在PLC中通过程序实现，并在PLC中记录，把记录结果在触摸屏上显示