SIEMENS西门子泰安授权代理商

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一、PLC技术要素 

1. 电力线网络单元（PNU） 
    它负责控制电力线网络并从单元配电网集成话务。通过适当的电信干线接口，PNU再将话务传至馈电网络。根据馈电网络中使用的不同介质，PNU也可转换来自低压配电网的数据话务。

2. 电源线网络终端（PNT） 

    它为较终用户PC或其它用户提供适当的接口，如以太网或是USB。为了降，这一独立设备能够和PC或其它设备相集成。

3. 偶合设备（CouplingUnit） 

    它是将信号传入线路并过滤噪音的。目前它还是一个插销插入电插座的相对独立的设备，今后它可能会和PLC调制解调器集成于一体。PLC调制解调器和PC内的偶合设备的集合体有一天将使PC可以直接在网上运行。 

    配电网是一种共享介质，即所有与之相连的用户都共享同一"电缆"。在典型的城市配置中，它则转化为与一个变压器相连的大约100到200个用户。PLC系统能够在1Mbps的较佳传输速率下支持80个用户，这一比例是足够的。由PLC技术支持的客户，需要具备一个技术条件，具有很强的带宽分配能力的介质接入控制（）层。这就使电力线网络不仅仅能够支持80个Internet用户的数据往复交换，而且能够灵活地适应以不同速率传输的上行和下行数据。

二、数据信号传输技术

1、数字扩频技术（SST） 
    在目前的实际应用中，为了实现用于家庭或经济产品上的通信与控制网络，需要较为可靠的多用户环境的PL通信技术，扩频载波通信技术就应运而生了。 

    扩频通信相对于窄带通信而言具有一定技术上的优势，主要表现在抗干扰方面。因为扩频载波信号的带宽通常较大（几十至几百KHz），所以其受干扰的频率范围所占比例相对减小，换句话讲，就是各种噪声仅能影响到一小部分所要传输的信号，而大多数的信号都能够完整、正确的到达目的地，所以对于各种类型的干扰都具有较强的抵抗性。对于较常见的脉冲噪声而言，尽管窄带通信中的具有较窄的通带，使得仅有一小部分噪声能进入，但由于此类接收装置中的滤波器具有高品质因素，瞬间的脉冲噪声会使其发生自干扰，而引起它对传输来的信号产生误操作；而使用低品质因素的滤波器又会使通带带宽加大，令更多的噪声进入，所以窄带通信对脉冲噪声的抵抗性较差。

    然而利用扩频技术，当接收到具有较大能量的噪声信号时，会在噪声的高能部分到达时自动停止工作，所以接收方仅对一小部分受影响的信号进行纠错解码即可；另外，扩频接收设备使用的滤波器具有较低的品质因素，因而不会造成系统自干扰，所以扩频技术具有较强的抗噪能力。

    一般来讲，目前实现扩频有三种途径：即直接序列调制、跳频载波和利用Chirps扫
描频率进行载波。 

1） 直接序列调制（Direct-Sequence Modulation） 
    此技术是将信号的能量平均分布于整个频带内，并通过伪随机序列将数据流倍加来使信号得以扩频，此序列具有数倍于所传信号二进制数据位率的符号速率。 

2） 跳频载波（Frequency-Hopping） 
    即扩频信号在某一频率通过延续一段时间，来代表数据的一位、几位或是一位的一部分。当信号在某一频率上受到干扰时，信号就可切换到扩频带宽内的其他频率上去，因而大大降低了其受干扰的程度，这种方法对于CW干扰有较强的抵抗性。 

3） 利用扫描频率的Chirps进行载波
    此方法多用于类似于以太网的CSMA网络，它利用一系列短促的、可自同步的扫描频率chirps作为载体，每个chirps一般持续100 us，它代表了较基本的通信符号时间（UST）。这些chirps覆盖了100-400 KHz的频带，并总是以200-400 Khz的频率开始，继而以100-200 KHz的频率结束。由于chirps信号的线性扫描带宽比信号带宽要大得多，其线性加速度是较高的，而CW干扰的频率加速度一般是稳定的，所以只要将滤波器设计成只能通过具有特定角加速度的信号，就可以将CW干扰排除在外。另外，此种chirps波形还具有很强的自相关特性，这种模糊逻辑的相关性决定了所有连接在网络上的设备，可以同时识别从网上任意设备发出的这种*特波形，并且不需要在发送和接收设备间进行同步。

    电力线数字扩频技术可以充分利用传输频带，实现宽带高速。扩频通信可以克服窄带噪声影响和多径影响，因此非常适合电力线通信环境。
SST技术容易实现，自动选择高信噪比频段，抵御瞬间干扰；但码间干扰严重，需要非线形均衡器。

2、正交频分多路复用技术（OFDM） 
    正交频分多路复用技术采用多路窄带正交子载波，同时传输多路数据，每路信号的码元时间较长，可以避免码元间干扰。通过动态选择可用的子载波，该技术可以减少窄带干扰和频率谷点的影响。

    OFDM技术的应用可以追溯到本世纪六十年代，主要用于通信系统。但是，一个OFDM系统的结构非常复杂，从而限制了其进一步推广。直到70年代，人们提出了采用离散傅立叶变换来实现多个载波的调制，以软件方法实现复杂的OFDM处理，简化了系统结构，使得OFDM技术较趋于实用化。近年来，由于数字信号处理（DSP）技术的飞速发展，OFDM作为一种可以有效对抗信号波形间干扰的高速传输技术已经被广泛应用于民用通信系统中。

    OFDM技术已应用于高速MODEM和无线调频信道上的宽带。*四代移动通信（4G）中将采用OFDM技术，这使速率可以达到10Mbit/s，目前在无线局域网中也已采用了该技术。正在筹备之中的数码地面波电视播放以及正在开发中的高速无线LAN"IEEE 802.11a"都预定采用这项新技术。

    正交频分多路复用技术可以提高电力线网络传输质量，即便是在配电网受到严重干扰的情况下，OFDM也可提供高带宽并且保带宽传输效率，而且适当的纠错技术可以确保可靠的。在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率，还可以抵制等幅波干扰。但OFDM收信机复杂，成本高，要求收信大动态范围的线性放大，对瞬间干扰敏感。 

三、与其它接入技术相比，电力线宽带接入网络具有以下优势： 

1） 充分利用现有的低压配电网络基础设施，*任何布线，是一种"No New Wires"技术，节约了资源。*挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物和公用设施的破坏，同时也节省了人力。

2） 可以为用户提供高速因特网访问服务、话音服务，从而为用户上网和打电话增加了新的选择，有利于其它电信服务商改善服务、降低价格。

3） 对家庭联网提供支持，使人们可以尽享由PLC技术带来的家庭音、视频网络，多人对抗游戏等。

4） 是家居自动化的生力军，通过遍布各个房间的墙上插座将智能家电联网，提前享用数字化家庭的舒适和便利。 

5） 利用PLC的*在线连接，构建的*、防盗、防有毒气体泄漏等的保安监控系统，让上班族高枕**；构建的医疗急救系统，让家有老人、孩子和病人的家庭倍感放心。利用PLC也可提供独立的数字化社区服务和电子商务，实现家庭办公和远程家电控制。

6） 远程自动读出水、电、气表数据，使公用事业公司节省大量费用，也方便了用户

在棉纺织企业广泛使用喷气织机的情况下，空压站建设是一项重要的辅助工程。在天津纺织园区所有空压站配备的主要设备为离心式空气压缩机、冷冻式空气干燥器，通过储气罐、连接管道和阀门等组成压缩空气供气系统，并配套冷却系统、仪表空气系统，计算机检测系统，以实现空压站为生产*保证不同压力、不同负荷的用气需求。在此前提下确保合格的供气品质，满足稳定的气源压力，自动调节供气等是空压站自动控制的基本任务。随着自动化水平的不断提高，关于建设**空压站的讨论，是一个发展过程中的必然的课题。
 
空气系统自动控制的必要性

应用在天纺控股有限公司棉纺一工厂的空压站，安装有4台70M3/min 4台，53M3/min 4台，48M3/min 2台，43M3/min 4台离心式空压机和1台42.5M3/min螺杆式空压机，配有相应处理量的冷冻式干燥器。空压机设备自身带有的CMC控制器，能够自动控制和保护主机的运转，自动提示工作信息，具有故障报警和保护停机功能，能自动根据用气量的大小加载或卸载，并配有LCD显示屏供现场观察各工艺参数和设备状态，具有RS422/485通讯接口，可以实现与现场控制室计算机监控系统的完整连接。 

目前，空压站的自控系统通过S7-300可编程控制器，将部分空压机的实时运行数据通过RS422/485通讯接口采集进PLC控制系统，并将数据传送到现场控制室计算机上进行显示，以代替传统仪表。但是没有对空压机进行控制。

空压机设备自带的CMC控制器已经能很好的控制单台空压机，但是不具备对空压系统的整体调控能力。在空压系统中，相对单台空压机的调整，空压系统的整体自动调控具有较重要的意义：

■ 单台空压机无法保证空压系统整体供气压力的稳定，而空压系统的整体自控可以有效保持系统内空气压力稳定。

■ 整体的负载平衡，减少排气放空，可以节约更多的能源，节省人力成本。

■ 可以实现无人操作，根据实际需要自动开机或加载空压机以保持系统压力。

■ 可以定时间断地记录空压机运行数据和报警，如跳车、喘振、通讯故障、压力等。

在已有的PLC系统中，没有实现空压系统的整体调控功能。由于空压机自带的CMC控制器提供了RS422/485通讯接口，所有的数据采集和控制功能都通过通讯接口来实现，对比原有的控制系统，不需要增加硬件设备的投资，只需要改进和增加控制软件即可实现空压系统的整体控制。

除空压机设备外，还可以将与空压机配套的冷冻式干燥器集成到RS422/485网络中来，实现空压供气设备的全面自控。

空压站其他系统的自动控制

除空压供气系统外，空压站的其他系统也需要进行自动控制，如水循环冷却系统等。这些系统的控制方法与空压供气系统不同，主要是采用传统控制模式。使用仪表采集需要的运行参数，进行数据处理和分析运算后，输出控制信号给执行机构就可以实现系统的自动控制。

自动控制具有以下优点：

■ 操作简单，可以实现**；

■ 良好的实时调节，防止了人为因素滞后；

■ 具有高可靠性；

■ 减轻工作人员负担；

■ 节省人力成本。

需要控制的参数和可能的控制方式

空压站需要的控制需求；⑴高、低压供气压力控制（机组自动开停控制）； ⑵系统自动排水控制； ⑶循环水液位控制和自动加药控制； ⑷所需压缩空气温度、循环水温度等参数控制等等。

空压系统的整体自动调控一般可以使用以下2种方法之一来实现：

⑴采用PLC系统进行通讯和控制。

⑵可以采用英格索兰公司或自己编制的控制软件。

**种方法可靠性高，适用于工业控制系统。当监控计算机出现故障时，PLC还可以按照设定的程序进行自动控制。

*二种方法是通过控制系统的计算机进行单独的分析运算进行控制，它具有较好的灵活性，但缺点是如果出现如计算机死机等故障时，有可能影响系统的正常运行。好在计算机的一般恢复往往不需要太多的时间。

除空压供气系统自控外，空压站可与制冷站、热力站系统一起建立设备控制网络，实现集中控制，或与工厂控制中心联网，由控制中心的控制器实时远程监控，实现真正的**。

系统构成

对于以上讨论，如果需要实现空压站的整体自控，又许多成熟PLC自控系统可以选用，现以ZH公司的PLC自控系统为例。

该自控系统选用S7-300系列可编程控制器，带有RS422/485网络接口，支持MODBUS等相关网络通讯协议。该系统可以采用**工业通讯网络技术实施远程联网。空压站自控设备可根据生产实际情况和各设备的特点，以及可能存在的问题，综合各方面因素后确立分级控制网络的实施方案，如图1所示。

■ 硬件配置

现场仪表，受控设备、执行器、带有串行通讯接口的设备（如空压机，冷干机等），PLC和监控计算机。

■ 软件功能

选用**的工业组态软件（如WINCC或iFIX）用来监视和操作整个生产过程，为控制系统提供通讯、显示及报表管理等功能，各设备控制器自成一子系统，其应用程序功能包括：信息，设备控制，故障报警，连锁保护，以及数据处理和通信传输。

在系统实施过程中，还可引入故障检测和故障诊断的处理程序，能够提高系统的智能化程度，有利于进一步改善自控系统的有效性和可靠性，通过优化调度策略，软件连锁保护等自动控制功能模式的应用，有望将自动化水平提升到较高层次，可以为确定空压机设备状态检修点提供依据，并由此获得较大的效益。

结论

总之通过自动化控制可以克服由于人为因素造成的调节滞后等不利因素，减少运行参数的波动，达到减少用工和节约能源的目的。对于提升天纺控股有限公司的整体技术水平是相当重要的