水处理厂自动化监控监测方案.doc

水处理厂自动化监控监测方案

技术文件
第一章 设计方案及说明
1.1概述
1.1.1、水厂自动化控制系统的发展现状

水厂自动化控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的过程。从一开始仅有常规仪表检测，到加药、加氯的局部自动控制，直到九十年代，随着可编程序控制器（PLC）的大量推广使用，水厂自动化控制系统才真正建立起来。PLC具有可靠性高、编程简单、使用方便以及通讯联网功能强的特点。水厂以PLC为主控设备建立的控制系统一般模式为：由设在中控室的上位监控计算机及若干现场PLC联网组成集散型监控系统。开始建立的系统，各分站以功能划分，站内设有监控计算机，这是针对当时PLC的通讯能力不够强大，控制系统可靠性不高所采取的措施，即一旦其它分站出现故障或网络中断后，未出故障的分站还可以在局部区域内实现自动控制。近几年随着PLC网络通讯能力的增强和控制及电气执行机构可靠性的提高，这一模式逐渐被打破，取消了各分站内的监控计算机，各分站的控制区域由功能划分改为以距离划分，可在中控室内监视水厂运行的全过程。

1.1.2、针对本项目的系统描述
高唐县南王水厂主要提取南王水库存水，经过净化处理，进入城市管网，初步设计日供水约3万吨。其基本流程见下图：

在整个水厂自动化控制系统设计中，我们根据水厂工艺的特点，遵循“功能和危险分散，监督和管理集中、数据共享”的原则，为水厂过程的各个阶段和工艺流程提出了具体的控制方式和要求，并通过监测生产现场工艺设备的运行状态、水质参数的变化，应用现场控制网络和测、控、管一体化技术，实现生产过程的自动控制，在保证安全生产的前提下获取最大的经济效益，同时达到高效、可靠和优化生产的目标。

1.2设计指导原则
为了保证自动化控制系统的先进性和适用性，本系统的设计遵循以下几条指导原则。
· GON法则
GON法则（General Purpose Computer and Network， Off-the-Self Software，and Name Brand Equipment），即采用通用型计算机及网络，成熟的软件产品和名牌设备。这样配置的系统性能价格比最高，投运和收益最快，维护和扩展最方便。
· 采用开放式和分布式系统结构
这种系统结构保证了交给用户的系统是一个伸缩性很强的系统，允许工程分期投资、分期建设，不必改动系统的基本结构就可以从小规模，扩展到最大允许配置，特别适合建设周期较长的大型市政工程建设。
此外，分布式的系统结构将任务分布到各节点上，使风险分散，保障了系统的高可靠性，不会因为单个站点的故障而引起整个系统的瘫痪。同时，由于任务的分散执行，使得系统的响应速度和处理复杂问题的能力大大增强。
· 系统和过程控制软件的编制、修改简单方便
为使系统具有良好的维护性能和再开发能力，系统软件的编制、组态和修改必须简单方便，用户经过简单的培训就能独立进行系统的维护、改进和扩展工作。
· 具有友好的人机界面，操作简单，输出信息形象生动
系统采用全中文菜单式操作界面，以鼠标作为主操作工具，能通过鼠标完成绝大部分的系统功能。动态显示工艺流程及系统报警。模块化组态设计，轻易实现人员培训及二次开发。
除以上需遵循的基本原则外，根据水厂的实际情况和招标书的要求，我们认为本系统设计中应统一考虑以下系统性能：
可靠性：整个系统采用模块化设计，分层、分布式结构，控制、保护、测量之间既互相独立又相互联系。
先进性：系统设计的立足点，为现场无人值守、总站少人值班。设备装置的启停及联动运转均可由中心监控室操作控制。
经济性：系统有较高的性能价格比，主要设备全部选用在国际上有较高声誉的品牌产品，提高可靠性和性价比。
实用性：系统设计了多个控制层面，既考虑到日常工作的全自动化的一面，又考虑到事故状态的应急措施，既考虑到生产又考虑到检修。
1.3技术规范标准
本公司选用及制造的仪器设备均符合最新的国际标准且都取得相应质量认证，如ISO、IEC、UL、ANSI、NEMA、CSA、BS、JIS、JEM、DIN、NF等认证，同时该控制系统的设计和制造还参照如下的技术规范和标准：
· HG/T 20638—20639《化工装置自控工程设计规范》
· CECS81—96 《工业计算机监控系统干扰技术规范》
· GBJ42—81 《工业企业通信设计规范》
· GB50168-92 《电气装置安装工程电缆施工及验收规范》
· GBJ131-90 《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》
· GB8566-88 《计算机软件开发规范》
· GB50174-93 《电子计算机机房设计规范》
· GB/T 12504-90 《计算机软件质量标准保证计划规范》
· GB/T 17544-1998 《信息技术，软件包，质量要求和测试》
· GB/T 14079-93 《软件维护指南》
1.4设计依据
本方案的设计参照如下的资料文献：
· 《引水预处理及配水工程设备采购招标文件和设计图纸》
· 《给水排水设计手册》
· 《建筑电气安装工程图集》
· 《计算机软件开发规范》
· 《电信传输手册》
· 《SIEMENS电气工业控制与产品概括》
· 《SIEMENS电气自动化系统产品目录》
· 《SIEMENS300系列PLC选型样本》
· 《SIEMENS电信产品目录》
· 《MACH产品目录》
· 《APC Smart-UPS不间断电源用户手册》
· 《APC Smart-UPS 不间断电源》
总体设计
设计目标
根据工艺流程及构筑物的地理分布，建立一套集中管理分散控制，具有世界先进水平、性能可靠、科技先进、效果卓越的现场监测、过程控制和计算机管理一体化的系统，实现“现场无人值守，总站少人值班”的目标，完成对整个工艺过程及全部生产设备的自动监测和控制。

设计思想
系统实现方式
随着自动控制技术和设备的飞速发展，摆在人们面前的控制选择也在增加，如软控制、混合控制以及其他新型的控制器结构体系等。从控制技术的角度来说，水厂计算机监控系统通常有这几种实现模式：标准的DCS系统、PC+PLC 模式、PC+I/O 模式、PC+RTU 模式等，每一种模式都有其特点，其中DCS的系统功能最强，适用于控制算法复杂、模拟量调节较多的控制系统；基于PC机组成的控制系统通过前端控制器或数据采集单元采集数据，利用PC机进行数据处理和控制算法的实现，系统构成简单，但可靠性较差；可编程序控制器PLC具有可靠、灵活、易学、易用、功能齐全等优点，并且品种齐全，适用于具有逻辑控制、顺序控制和批处理控制等许多复杂算法的系统，在水厂过程控制中更具有无可争议的优势，因此在本次监控系统中采用的是PC+PLC模式。
系统功能
整个控制系统采用三级网络结构设计，即基于TCP/IP协议的高速以太网管理级、PLC控制网络的过程级以及现场设备的操作现场级。其中现场级由MCC电气系统、就地控制柜和电量测试仪等组成，完成单一设备的运行控制及其状态参数的采集工作；过程级的控制网络则是由各个现场控制子站和监控计算机组成，主要任务是进行过程数据采集及处理，然后将生产过程的各种数据送到中心操作站，借助于监控软件和PLC内的控制程序完成数据统计、分析及计算功能，从而实现对工艺过程的联锁保护及整个生产过程的监控；建立在管理基础上的以太网管理级由监控计算机、服务器和部门管理计算机组成，对整个系统的数据信息进行管理，它把生产过程控制网络与全厂管理系统连接在一起，在完成数据交换、数据共享的基础上，实现测、控、管一体化。
² 就地手动控制：具有最高的控制优先级，现场转换开关切到手动后，由配电屏、控制柜或操作箱上的控制按钮完成；
² 远程自动控制：是指由各现场PLC站的PLC控制器按照预先编制的程序对设备进行自动控制，控制级别高于远程中央控制；
² 远程监控：是指操作人员在中控室对生产过程进行人工干预，调整设备的运行状态而做出的操作控制。通过操作人机界面上的按钮将控制指令下发给现场PLC控制站实施。
这样的设计使生产运行更加安全、可靠，如果上位机或网络发生故障，不会影响现场PLC站的工作，而且如果现场控制站PLC出现故障，操作人员也可以通过手动控制按钮完成设备的启停。
对于某台具体的设备来说，它的控制方式根据控制信号的来源分为手动、远控两种方式，手动控制的控制信号来自设备旁的控制按钮，远控的控制信号来源于PLC现场监控站输出的控制信号；中央监控管理站层的监控信号先通过网络传送至相应的现场PLC站，然后由PLC对设备发出控制信号达到监控的目的。
一般设备的监测参数主要有运行、故障、现场“手动/远控”转换开关位置指示，重要设备增加其运行监测参数提供更详细的工作状态，对于使用较频繁或有控制指标反馈的设备，PLC根据参数设定值自动完成设备的开停，对不经常使用的设备，PLC按照中控室操作人员的指令工作，所有被控设备均具有中控室监控计算机的远方手动功能。当设备处于远控方式时，PLC对所控的设备采取故障保护措施，设备处于手动控制方式时，由现场电气控制箱对设备采取故障保护，但是系统不论在哪一种控制方式，中央监控管理站都会监测到设备和生产的运行情况，出现故障报警提示，如果现场电气控制箱没有采取保护措施，系统将提示操作人员注意。
以上保证了系统控制设备之间应相对独立运行，现场控制站、测量控制单元发生故障时，不影响其上级、下级或同级的其它控制站控制单元的正常运行。
现场控制站和现场控制单元设置触摸屏作为就地操作终端，操作人员可对该控制站监控范围内的设备进行就地集中控制，或在中央控制室授权后可就地更改设定本站的工艺控制参数。
PLC控制系统在当人机界面或中控操作站计算机出现故障时，不影响PLC的自动控制和检测；现场设备的状态不发生变化。
系统通过组态软件自带功能，实现实时报警、报警汇总、实时趋势、历史趋势、系统管理、安全管理等功能。
系统通过从现场各控制系统采集到的工艺参数、设备运行参数，故障与报警信息等，通过ODBC功能存储到外部数据库当中，然后通过专业软件处理，实现报警分类查询，报表分类汇总等功能。真正摆脱手动抄表、报警记录难以找到等组态软件无法解决的问题。
PLC选型
选型依据
目前市场上有许多PLC生产厂家的不同规格、不同型号的产品在不同领域获得应用。每一种PLC都有自己的特点，但是总体来说欧美国家的产品性能、可靠性、易维护性等性能指标要好于亚洲其他国家的产品。通常选择PLC主要考虑以下几个方面的因素：
Ø PLC 产品整体性能是否满足构建系统的要求。
Ø PLC 可选产品的全面性及序列化、规模化程度。
Ø PLC 自身产品的上下兼容性。
Ø PLC 产品之间的通讯方式、组网方式的可靠性、开放性及数据交换的速率。
Ø 提供编程软件的易用性、实用性及开放性、可靠性。
Ø 提供与第三方产品的无缝连接。
Ø PLC产品升级更新的时间周期。
Ø 生产厂家的技术支持、售后服务的实时性和可持续性。
Ø PLC 产品应用的广泛性及用户满意度。
PLC系统
经过对招标技术要求的仔细研究，和对多家PLC厂家的反复比较，我公司最终选用德国SIEMENS公司提供的PLC产品。德国SIEMENS是一家全球性的企业，它致力于通过工厂自动化来帮助世界范围的公司管理变化的过程，是德国第一批在满足了由国际标准化组织指定的最全面最严格的所有ISO标准之后，获得ISO9001制造商认证的公司之一。
针对本工程的现场特点、系统规模和目前先进的分布式控制方式，考虑到系统的可靠性、易维护性、易扩充性、高性价比、结构的合理性以及招标要求等，在本系统中采用德国SIEMENS公司的SIEMENS 300系列可编程控制器，结合SIEMENS网络，能很好地满足招标要求。
西门子电气公司作为全球电力与控制的领导者，拥有着悠久的历史和强大的实力，其业务涉及配电和自动化与控制两大领域，为能源与基础设施、工业、建筑及民用住宅等四大市场提供着系列齐全的优质产品、解决方案和服务。
SIEMENS，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。SIEMENS系统同时提供了IEC要求的全部5种编程方式：LD、FBD、SFC、IL、ST，将传统DCS与PLC的优势完美地结合于一体，同时具备了强大的过程控制功能和离散控制功能。
系统特点
由于信息技术的飞速发展，自动化控制系统更加趋向于网络化、信息化，从前面的分析可以看出，不论是系统的实现方式、网络结构，还是对设备的选型，我们都力求使控制系统具有开放、全分布、可互操作以及管控一体化的功能，即集计算机技术、信息技术和自动化技术为一体，详细地说，系统的主要特点有：
· 采用分层分布式网络结构，并且网络协议使用了先进的生产者/客户模式来优化生产效率。生产者/客户模式不仅使系统配置能力得到无限扩大，而且免去了大量复杂的编程工作，从而大大提高了生产效率。
· 所有网络均为开放协议，而且都是国际标准，大大增加了用户选择产品的灵活性。设计方案所用技术及设备具有良好的拓展性和开放性；各子系统设计完整，子系统具有良好的兼容性、一致性、延展性和开放性、工艺及控制流程。
· 网络扩展性好、方便，仅在主干网上挂接所需要增加的I/O设备，便可由网络上任一相关的控制器进行控制而不影响整个网络通讯和其他系统。配置系统时，I/O点数、机架槽位的冗余量均已超过实际的25%。
· 设计灵活，控制系统平台具有网络化背板结构、丰富的通讯能力。根据工艺需要，任一控制器可灵活组态控制网络上的任何I/O设备，多个CPU可以共享本地和远程I/O数据。
· 系统具有完备的自诊断能力。PLC设备对PLC本身和I/O 均具有自诊断能力；工控网络和计算机网络的通讯系统均有检验和应答功能以及自诊断功能确保通讯传输中的正确性。
· 维护方便，所有模块均可带电插拔，即使CPU被拔出进行维护时，系统的其他部分包括网络通讯仍照常工作（该CPU所控制的模块已被其他站的CPU组态监控）。
· 系统均是故障安全预制，任何一个区域的主机故障只引起该区域系统的关闭，不影响其他设备的运行。
· 安全性设计，系统从编程到运行实行多层口令保护，保护系统免遭未授权操作以及应用软件遭到非法更改。
· 过程控制方式灵活多样，就地、手动、中央监管相对独立。
· 设备运行、过程控制、生产管理三位一体，保证数据的一致性。
· 计算机设置WATCHDOG技术防止程序“跑飞”。
· 系统设计了完善的电源系统（主、次极）、信号网络、设备等防雷和接地防干扰措施，保证人员安全和电气设备的安全正常运行。
控制方式
从系统完成的控制功能来说，系统采取三级控制层：就地控制、自动控制和中央监控。
· 就地控制具有最高的控制优先级，由就地控制柜或MCC柜内的控制按钮完成；
· 自动控制由现场PLC站的PLC控制器按照预先编制的程序对设备启停进行自动控制；
· 中央监控由操作人员根据进、出水水质和流量的变化，通过优化运行工艺，调整设备的运行状态，利用调度指令实现的控制策略。
这样的设计使生产运行更加安全、可靠，如果上位机或网络发生故障，不会影响现场PLC站的工作，而且如果现场控制站PLC出现故障，操作人员也可以通过手动控制按钮完成设备的启停。
对于某台具体的设备来说，它的控制方式根据控制信号的来源分为就地、远程两种方式，就地控制的控制信号来自设备旁的控制按钮，远程的控制信号来源于PLC现场监控站输出的控制信号；中央监控管理站层的监控信号先通过网络传送至相应的现场PLC站，然后由PLC对设备发出控制信号达到监控的目的。
一般设备的监测参数主要有运行、故障、现场“就地/远程”或“手动/自动”转换开关位置指示，重要设备增加其运行监测参数提供更详细的工作状态，对于使用较频繁或有控制指标反馈的设备，PLC根据参数设定值自动完成设备的开停，对不经常使用的设备，PLC按照中控室操作人员的指令工作，所有被控设备均具有中控室监控计算机的远方手动功能。当设备处于远程方式时，PLC对所控的设备采取故障保护措施，设备处于手动控制方式时，由现场电气控制箱对设备采取故障保护，但是系统不论在哪一种控制方式，中央监控管理站都会监测到设备和生产的运行情况，出现故障报警提示，如果现场电气控制箱没有采取保护措施，系统将提示操作人员注意。
这样，控制系统在保证现场设备自带小闭环控制系统相对独立的前提下，使检测系统、电气系统、小闭环系统与计算机控制系统协调，保证现场控制站能按工艺要求和操作规程实现设备运行自动化，中央监控管理站实现对整个生产过程的监测，统计分析及管理工作，达到无人值守的目的。
系统配置说明
系统结构
预处理自动化控制系统的系统结构是基于环型的工业以太网进行设计的，系统的网络结构分别为基于TCP/IP协议的高速以太网。控制级以太网上有工程师站、操作员站、打印机等设备；以太通讯网络以光纤为基础，有取水泵站现场控制站、鼓风机现场控制站、增加泵房现场控制站、综合楼现场控制站；数据通讯RS-485网上主要是电量测试仪、变频设备等。
中心站配置1台计算机作为监控服务器，2台计算机作为操作员站，1台计算机作为工程师站，并配有1台打印机。每台机器都插有一块以太网络通讯卡用于通讯，建立在Windows 基础上的GE自动化公司IFIX组态软件提供了功能全面易用的操作界面，操作人员通过IFIX实现对全厂生产过程、工艺参数和设备运行状态进行实时监控，并可通过其内置的SQL数据库将数据进行存储，并通过厂级管理网络将数据送至管理网络进行数据分析、处理。工程师站是管理系统的主域控制服务器、文件服务器、数据库服务器、应用服务器。并且预留与外部系统的接口。
系统配置
系统共有5个现场控制主站，其中2#站由厂家配套供应，其他取水泵房现场控制站、增压泵房现场控制站以及综合楼控制子站以siemens公司siemens300处理器模块为核心，配上相应的输入输出I/O模块、机架、电源模块、以太网通讯模块等组成现场控制站；根据各个站处理I/O点数的多少，预留25%的余量，配置相应数量的I/O模块、扩展机架、通讯模块和电源模块等，具体配置情况见各站配置图。
硬件设备性能
一般规格
标准认证：CSA、CE等
工作温度：0～60℃
存储温度：-40～85℃
相对湿度：5～95%（无冷凝）
存储抗冲击：50G/11ms
工作抗冲击：30G/11ms
PLC系统
施耐德电气公司推出的世界上第一个通用自动化平台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。
SIEMENS300系统同时提供了IEC要求的全部5种编程方式：LD、FBD、SFC、IL、ST，将传统DCS与PLC的优势完美地结合于一体，同时具备了强大的过程控制功能和离散控制功能。
一套完整的PLC控制系统一般包含机架、CPU、电源模块、通讯模块及各种I/O模块.
SIEMENS300系列自动化产品提供可按系统要求配置的模块化结构，采用集散式的系统结构，体现集中控制，分散管理的控制原则，为每一种控制任务都提供标准的解决方案，系统结构灵活多样，能够对大规模的控制系统进行组态，以满足最高性能的应用要求。系统性能价格比高，结构坚固，能保证在恶劣的现场环境下可靠工作。同时，SIEMENS300系统安装和组态简便，适合于各种各样的场合应用，安装费用低，是您最有效、最节省投资的解决方案。无论是单个机架还是整个工厂范围的控制系统，由于它可大可小、模块化的灵活结构，SIEMENS300控制器都可以达到您应用要求的最高标准。其高品位的性能主要体现在以下几个方面：
l 使用高速的工业级控制器，扫描速率极高，大大提高了系统输入、输出速度；
l 高可靠的系统，MBTF时间达44年，世界上第一个采用双CPU热备冗余系统，使系统具有极高的可靠性；
l 将通讯和过程控制等自动化技术紧密的综合于一体；
l 中断处理与高速通断电路结合，使系统性能更高；
l CPU存储容量从256K字节至4M字节，能够很容易地满足最大限度要求的控制方案；
l 逻辑解算和I/O处理时间更短，利于处理有高速需求的过程控制；
l 高性能的浮点处理功能，使过程算法和数字计算以最优速度进行，利于过程的善和优化；
l 电源、CPU及其它任何模块均可“带电插拔”（“Hot Swap”）的设计，使故障维护时间减少到最小，提高系统的可靠性。结合预设“故障”状态和“带电插拔”功能，即使在I/O模块发生故障时，也可在不影响生产的情况下，快速更换模块；
l 在重要应用中，输出模块的输出点可预设“故障”状态，对于模拟量或数字量输出模块，用户能识别输出故障的状态，并决定是否需用控制器来停止运行。当输出模块发生故障时，用户可以选择输出为下列三种情形之一：全关断、保留故障发生前的最后值或转至预定义安全值；
l 高精度模拟量I/O，适用于过程的紧密监视与控制；
l 强有力的连接能力，有上百个厂家通过Modbus或Modbus Plus接口实现了与SIEMENS300的连接。同时SIEMENS300系列可通过PROFIBUS，INTERBUS，DEVICENET，LONWORKS等多种总线结构进行扩展。采用Modbus/TCP协议以Ethernet网方式进行快速、可靠的10M/S或100M/S的通讯。保证操作站与现场工作站之间的通讯快速、可靠和高效的进行；
l 所有模块均可采用敷型涂层技术，可适用于腐蚀性极强的恶劣环境；
l 绝缘电平高，恶劣电气环境下的抗噪声干扰性能好。
l PLC能在机架内根据需要随意布置电源模块、输入输出模块和通信模块，而没有任何的数量和类型限制（在每个机架规定的数量范围内）。
CPU模块
CPU单元：选SIEMENS300系列的的控制器，离散量本地I/O输入/输出无限制、远程I/O可达31744输入和31744输出、分布式I/O每个网络8000个输入和8000个输出，模拟量本地I/O输入/输出无限制、远程I/O可达1984输入和1984输出、分布式I/O每个网络500个输入和500个输出。SIEMENS300自动化系列CPU模块是单槽控制器，包括执行存储器、应用存储器和通讯端口。所有存储器均内置安装，组态无需额外的芯片或插卡。LED状态指示灯显示CPU本身及所有通讯端口的状态是否正常，以便及时进行故障检修。
SIEMENS CPU使用可擦写存储器技术，支持控制器的执行存储和指令集。这一最新的非易失存储器技术，在不更换存储器卡的情况下只需通
CPU处理器为高性能32 486位工业级别微处理器，带有后备电池的SRAM,可以在控制器断电的情况下保存应用程序和数据。支持实时的多任务操作系统，处理速度要求每千字节指令字处理速度不超过0.05毫秒。
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；
CPU的字长为32位，支持浮点运算、支持全部的数字量和模拟量，具有在线维护能力，内存容量2MB；
CPU支持带数据时间标签的功能以及数据存储功能，保证在网络出现中断的情况下，系统仍能保证数据的完整性。
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、Dlink、3COM、Hyes等。提供多种控制系统和仪表系统的接口模块，如：Profibus-DP、Interbus、ASCII、Lonworks、HART等接口模块；
处理器具有很多的控制和运算功能，包括开关量、数字量、脉冲量、模拟量的输入和输出，计数器/定时器，中断控制，高速计数，逻辑运算，算术运算，函数运算，数据转换，数据保存，模糊控制、传送和比较，PID调节等；
CPU具有自检和故障诊断功能，具备瞬时掉电后再启动的能力，时钟有掉电时的支撑电池；
具有操作权限和口令保护功能；并且具备可更换的锂电池和非挥发存储器的双重程序后备保护功能；
PLC系统平均故障间隔时间（MTBF）≥50000h；
PLC变成支持梯形图、语句表、功能化图、结构文本语言、顺序功能流程图等多种编程语言；符合IEC6113标准；
PLC具有逢变则报的功能，以确保在实际数据传输过程中对于系统的更新和快速响应的时间。也就是PLC不经数据中心的数据请求即能直接送出有变化的、所需要的重要数据；
其具体性能参数如下：
Ø 处理器/时钟速度 Intel 486 66MHz
Ø RAM存储器 2M
Ø 程序寄存器 548K
Ø 离散量 65535
Ø Modbus Plus接口 1
Ø Modbus接口 2
Ø Modbus ETH接口 1
Ø 本地I/O(主基板)
Ø 最大I/O字 无限制
Ø 最大I/O基板数 无限制
Ø 每站最大I/O字 64入和64出
Ø 最大远程站分数 31
电源模块
电源模块为每个背板和模块提供电源，其额定工作电压为交流：100V-120V/200V-240V，波动范围为：85V-132V/190V-264V，输入额定电流在交流110V时为1.7A，220V时为0.5A，遵从IEC1131-2标准。最大有功输入功率为35W，可提供5V、24V电压输出。每个电源模块给电池留有一个插槽，电池可为处理器的内部RAM供电 ，以保证PLC掉电时，可以存贮数据。当电池需要更换时，电源模块前面板上的BAT灯（红色）会传递这个信息。其主要性能参数如下：
Ø 工作电压：100-276VAC
Ø 频率范围：47-63HZ
Ø 工作温度：-10-60摄氏度
Ø 掉电延迟：13.5ms
输入输出模块
SIEMENS自动化产品系列支持所有范围的高性能I/O模板与各种设备接口，所有SIEMENS I/O模板都藉助与STEP5.5编址和“映像”，允许任意的模板安装于任意的槽位，而不必考虑模板的类型。任意I/O模板所有的组态参数都包含在I/O映像组态画面中。从而无需手动设置或特定的梯形图逻辑来组态和读取模板。一旦配置完成后，系统中的软件能够检测一个模板时候丢失或是损坏，并在控制器内对此作出标志，任意模板上的LED也用于辅助故障的排除。在模板和端子排之间的键控条选件，保证现场接线和模板的正确匹配。
不论你的要求是改进空间的利用、减少设备成本、提高性能，还是与HMI和主计算机的连接，SIEMENS都有合适的I/O体系结构与之相匹配。将这些不同的I/O体系结构与SIEMENS范围广泛的通讯选件相组合，就能配置和安装出最佳的控制系统满足最复杂的控制要求，无论何时你需要扩展时，SIEMENS都具有能力去实现。
具有高度灵活性的 SIEMENS 300 产品能够满足任何行业的各种控制需求。SIEMENS可以使用本地直接扩展，或通过由同轴电缆、双绞线及光缆连接的远程和分布式 I/O 结构。使用同轴电缆的 RIO 网络，其通讯距离可达 4.5 公里，采用光缆可达 10 公里以上。
广泛的I/O选择范围：设计灵活
Ø I/O连接可选择：本地IO,RIO, DIO, Momentum
Ø 提 供 现 场 接 线 的 灵 活 性
Ø 分布的I/O：降 低 系 统 实 施 费 用
Ø 系统硬件模块均配有防尘的保护盒，可在线热插拔，并且可以有明显的标签；
Ø 远程 IO：覆 盖 大 范 围 的 物 理 区 域
Ø 升 级：保护已安装的系统
l 模拟量I/O模块
SIEMENS 300 PLC的模拟量I/O模块根据模块类型不同有一个25路SUB-D连接器、两个25路SUB-D连接器或一个端子板。在SIEMENS配置时，除了预留给电源模块的位置外，可安装于机架的任何位置，模拟量通道的最大数目依赖于所用的处理器类型。
模拟量输入模块有4通道、8通道、16通道等各种类型可供选择、模拟量输出模块有4通道、8通道两种类型可供选择，采用螺丝端子连接的模拟量I/O模块其外形如图10-5所示。
模拟量输入模块有热电偶、温度探头输入模块和公共高电平输入模块。热电偶、温度探头输入模块可提供多种量程输入，如0-10V、0-5V、1-5V、4-20mA、0-20mA、外部并联供电、B、J、K、L、N、R、S、T、U热电偶、Pt100、Pt1000温度探头。公共高电平输入模块提供的多种量程输入包括电压（0-10V、0-5V、1-5V）电流（4-20mA、0-20mA）。
其主要技术参数如下：
Ø 输入点数： 16点（用于电压和电流测量）
Ø 额定电压： 24VDC
Ø 反极性保护： 有
Ø 内部/外部隔离： 有
Ø 差分输入： 有
Ø 输入范围： 4—20mA 和 1—5V 等
Ø 支持带电插拔
Ø 开路检测功能以及故障锁定功能
其主要技术参数如下：
Ø 输入点数： 4点（用于电压和电流测量）
Ø 额定电压： 24VDC
Ø 反极性保护： 有
Ø 内部/外部隔离： 有
Ø 差分输入： 有
Ø 输出范围： 4—20mA 和 1—5V 等
Ø 支持带电插拔
Ø 输出过载保护功能以及短路保护功能
人机界面
SIEMENS系列人机界面系统包含多种尺寸规格的，能够更好的满足客户的多种要求，我们选用的10.4英寸带有32MB的存储容量以及512KB的掉电备份，带有多种通讯接口，如：USB、以太网口，CF插槽等，能够很好的满足客户的需求。其主要参数如下：
主要信息
范围

产品或组件类型
带键盘的高级触摸屏面板 
显示类型
背光彩色TFT LCD 
显示颜色
65536 颜色 
显示器分辩率
640 x 480 pixels VGA 
显示器尺寸
10.4 英寸 
软件种类
配置软件 
软件授权
Vijeo Designer 
操作系统
Magelis 
处理器名称
CPU RISC 
处理器频率
266 MHz 
内存说明
数据的备份 SRAM 512 Kb 锂电池 
内存应用 闪存EPROM 32 MB 
集成连接类型
电源 可拆卸螺旋接线端子 
数字输入 可拆卸螺旋接线端子 
COM2 串行链接 RJ45 RS485 <= 187.5 kbit/s 西门子MPI (187.5 kbits/s) 
COM1 串行链接 针型SUB-D 9 RS232C/RS422/RS485 <= 115.2 kbits/s 
音频输出 可拆卸螺旋接线端子 
3 数字输出 可拆卸螺旋接线端子 
2 USB A 型主端口 (V1.1) Modicon M340接线端端口通信 
Ethernet TCP/IP RJ45 
抗静电放电
4 kV IEC 61000-4-2 级别 3 
断流器尺寸
285 (+/- 0.4) x 309 (+/- 0.4) mm 
补充信息
触摸感应区
1024 x 1024 
触摸屏
模拟量 
背光寿命
50000 小时 
亮度
8 级触摸屏 
对照
8 级触摸屏 
字符字体
ASCII (欧洲字符) 
中文（简体中文） 
日本 (ANK, Kanji) 
韩国 
台湾 (繁体中文) 
Us 额定电源电压
24 V 直流 
电源
外部源 
电源电压限制
19.2...28.8 V 
瞬间峰值电流
<= 30 A 
功耗
30 W 
动态功能键符号数
18 带 LED 
静态功能键数量
12 有 LED 与标签 
SERVICE 钥匙数量
8 
字母数字键数量
12 
就地信号
1 LED (绿色或橙色) 用于 正常操作或背光故障 
页数
受内置存储容量的限制 
可下载协议
Uni-TE Telemecanique Modicon 
第三方协议 Siemens Simatic 
第三方协议 Rockwell Automation Allen-Bradley 
第三方协议 Omron Sysmac 
第三方协议 Mitsubishi Melsec 
Modbus Telemecanique Modicon 
Modbus TCP Telemecanique Modicon 
Modbus Plus Telemecanique Modicon 
FIPWAY Telemecanique Modicon 
实时时钟
内置 
存储器类型
1个Compact Flash卡插槽(128 MB至1 GB) 
集成槽型号
对 1 个现场总线通信卡 (Device Net, Profibus DP) 
Ethernet 端口
10BASE-T/100BASE-TX 
产品安装
齐平安装 
固定模式
12弹簧夹 
通过 4 个螺钉夹 
Front material
Aluminium alloy 
机柜材料
PPT 
标志
CE 
宽度
296 mm 
高度
332 mm 
深度
72.7 mm 
环境
抗瞬时断电
<= 10 ms 
标准
CSA C22-2 No 14 
EN 61131-2 
FCC A 类 
IEC 61000-6-2 
UL 1604 
UL 508 
产品认证
CSA, 1 类 2 部 T4A 
CSA, 1 类 2 部 T5 
C-Tick 
CULus 
UL, 1 类 2 部 T4A 
UL, 1 类 2 部 T5 
工作环境温度
0...50 °C 
存储环境温度
-20...60 °C 
相对湿度
10...90 % 无冷凝 
海拔高度
< 2000 m 
IP 保护等级
IP65 (前面板) 符合 IEC 60529 
IP20 (后板) 符合 IEC 60529 
NEMA防护等级
NEMA 4X 前面板 (室内使用) 
抗冲击
15 gn 用于 11 ms conforming to IEC 60068-2-27 
抗振动
3.5 mm 符合 IEC 60068-2-6 (f = 5...9 Hz) 
1 gn 符合 IEC 60068-2-6 (f = 9...150 Hz) 
抗电磁域
10 V/m 符合 IEC 61000-4-3 
抗快速瞬时
2 kV conforming to IEC 61000-4-4 级别 3 
网络交换机
MACH系列交换机，包含16款全新的交换机，有4、8、10、16、24口多种选择，能够更好的满足客户的多种需求。其中2款是千兆以太网交换机，能够满足通讯任务繁重的应用需求。全新系列的管理型交换机能够支持单模/多模光纤或双绞线介质，采用光纤通讯，最远节点距离可达72Km。而且所有交换机的任何端口均可经配置组建冗余环网，这样就允许客户将双绞线网段和光纤网段整合，组成统一的环网。
其具体参数如下：
Ø 安装方式：即插即用，可用于环网冗余解决方案中；
Ø 可网管式工业以太网卡轨式交换机
Ø 通信接口：两对光纤SC接口， 2个以太网RJ45接口；
Ø 冗余时间：小于300ms；
Ø 光纤接口：10/100BaseT(X)(RJ45),100BaseFX，SC，多/单模；
Ø 工作方式：10/100M,全/半双工，自动侦查MDI/MDI-X；
Ø 工作电源：冗余双直流电源输入；
Ø 报警方式：电源故障、端口中断，可由继电器输出报警。
Ø
操作站
根据招标要求和计算机的性能指标。用美国DELL公司的Vostro成就260微塔式台式计算机作为监控操作员终端和工程师