6ES7223-1HF22-0XA8规格齐全

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一、电力线上网概述 
 
经过多年的发展,互联网已发展成为世界上覆盖面*广、规模*大、信息资源*丰富的计算机信息网络。因特网已经深入到社会的各个角落,在人们的生活、工作、学习、等方面发挥着日益重要的作用。无论是家庭用户还是办公用户，接入互联网的方式除了常见的ADSL、CM、FTTB+LAN、无线Wifi等方式外，一些新的互联网接入方式不断推出，其中电力线上网就是较引人注目的一项技术。 
电力线上网（(Power Line Communication，PLC）是指利用电力结传输数据和话音信号的一种通信方式。该技术利用家庭和办公室中已有的电源插座，通过电力线路构建高速因特网，实现数据、语音和视频等多业务的承载，*终可实现四网合一。终端用户只需要插上电源插头，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。 
 
二、基本原理 
 
原理上，用户通过电源插座即可实现宽带接入，无须综合布线。PLC技术分为低压PLC和中压PLC两种。PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M~45M之间。 
例如要在一个小区宽带中实现电力线接入——当以电力线作为传输媒体接入互联网时，开工时只需在楼里配备一台PLC局端设备进行信号覆盖，通过将传统的以太网信号转化成在220V的民用电力线上传输的高频信号，采用耦合器将信号耦合到三相四线电线中，实现信号加载和传输。 
此时传统意义上的电力线就成了用户上网的传输媒体了。如果单元的电表是集中放置时更可在电表后进行信号耦合，此时信号加入后不受电表的磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小。需要上网的用户只需要有一台PLC用户端设备就可以了，随着用户数增加到15个或以上时ISP可再增加一台PLC局端设备以便保用户的接入速度不小512K。 
以此类推当出口带宽足够时，随着用户数的增加ISP只要适时地增加PL局端设备的数量，就可保用户的连接速度不小于512K。采用信号回路迂回至电表箱，分别在用户电表后端利用磁环将信号耦合到供电线路，此方案信号加入后不受电表的强磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小，*后数据网线汇总到交换设备连接。 
 
三、电力线上网的优势 
 
1、组建、覆盖范围广 电力线是覆盖范围*广的网络之一，这也使PLC可以轻松地渗透到每个角落，为互联网的发展创造极大的空间。不管是对家庭还是单位来说，电力网络是现成的，不需要重新建设，所以应用PLC技术的投资比较小，也很方便。电力线接入只需先申请其它宽带专线接入，然后再将其接到配电间的电力线局端设备上。这样，每个房间的电源插座上，只要插上“电力猫”就可以上宽带网了。其虽然对单个用户并不具备成本上的优势，但对多个用户（小区用户）或商业用户群很具价格优势。 
2、高速率从技术性能的角度来看，ADSL的下行速度为8MB／s，HFC为10 MB／s，PLC完全可与之媲美。PLC其传输速率依设备厂家的不同而在4.5M-45Mbps之间（通过升级设备可达100Mbps或更高），国内PLC猫多采用14Mbps速度。足以支持现有网络上的大部分应用，而且更高速率的PLC产品正在研制之中。

3、使用便捷PLC属于“即插即用”设备，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络。不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有PLC带来的高速网络享受。 
4、安装简单对于家中已接入宽带网的个人用户来说，只要购置一或两只“电力猫”，一只接入室外进来的电信或网通的宽带接口，另一只就可以在室内任何一个电源插座上，然后再利用RJ45双绞线与计算机的网卡连接或USB连线与计算机的USB接口连接就可以了，在房间只要有电线插座的地方就能有线上网。?而要在只有一个宽带入口的情况下要实现多台电脑同时上网。可由宽带路由器或带路由的ADSL猫实现内置网络地址转换（NAT）和地址分配（DHCP），再在每个用户端配置一个电力猫，便能实现多台电脑共享一个宽带入口上网。当然，更多情况下，是ISP在进行电力布线时，已选用了“电力路由器（PLC Router）”，其亦能实现内置网络地址转换（NAT）和地址分配（DHCP），让N个电力猫实现N台电脑同时上网。 
 
四、电力线上网存在的问题 
 
目前还没有一种十全十美的宽带接入方式，电力线上网亦是如此。在电力线上进行超高速可靠的通信目前还存在很多严重的障碍，多路延时散射是高速率面临的一个难题。在实用中的交流电力线路上还存在不可预测的噪声、无数的干扰源、高度的信号衰减、大范围变化的阻抗，以及刚才提到的多路延时散射。另外，FCC辐射标准也是一个障碍。从技术角度而言，在利用电力线作为传输媒介的通信过程中，主要存在着以下几个不利因素： 
1、 可变的信号衰减和电力线阻抗 信号衰减和电力线阻抗的变化是与所传输信号的频率及其物理位置相关联的。在某些情况下，电力线阻抗可小0．1Ω，但在另外的条件下，它又会增大到100Ω左右；同样，信号衰减在多数情况下都小于55 dB，但有时又可高达100 dB。这些情况对于载波信号的稳定传输都有着较大的影响。 
2、 阻抗调制 阻抗与时间也有一定关系。一般而言，在交流波形中，信号接近零点的部分比其波峰部分具有更高的阻抗，这个现象可以通过电源的操作来作一些解释：如果线性电源的整流器在波形的波峰处开始工作的话，则通过变压器，整流器就会与电源的低阻抗电容相连，从而导致了此时具有较低阻抗的状态。 
3、 脉冲噪声（Impulse-Noise）脉冲噪声应该说是电力线通信中存在的*大障碍。由于脉冲噪声具有瞬间、高能和覆盖频率范围广的特点，因而对于载波信号传输的影响相当大，不仅会造成信号的误码率(PER)高，使得接收装置无法对信号进行正确的纠错；另外，它还有可能使接收设备内部产生自干扰，严重影响整个系统的工作。所以，对这种干扰的抵御就显得尤为重要了。 
4、 等幅振荡波干扰（Continuous-Wave jamming）等幅振荡波干扰源包括有意干扰源和无意干扰源2种。前者如婴儿监控器和对讲机等家庭用产品，其工作频率都在100～300 kHz之间；而后者（如电源开关等）产生的主谐波频率也都在50 kHz以上。这些频率范围恰恰是大多数载波信号的频率范围，因而，这种干扰所占的比重也是较高的。 

要想理解这两者之间的争论，就一定要明确这两种平台之间的根本性差异。例如，DCS体系结构源自一种完整的系统方法，其焦点在于基于网络实现分布式控制，协助作业人员监视并操控工厂中的任何一个区域。通过高性能的确定网络实现一致、同步并且完整的过程数据正是DCS体系结构的核心。

另一方面，PLC体系结构聚焦于灵活快速的本地控制，PLC技术*近的发展为其增加了过程控制能力。当PLC和HMI软件集成在一起时，其*终形态看起来与DCS十分类似，但是这仍旧是一种自建(DIY)的实现方法，意味着工程师必须亲力亲为实现系统的每一个环节。对于控制来说这种方法更加灵活，但是DIY通常意味着在组网和性能上更大的技术风险，其导致的成本增加会在后期慢慢体现。

以前，相对于PLC系统来说，DCS通常更加昂贵，而且与今天面临的状况不同，当年很多工厂对生产速度、产量、废物排放、安全性和遵循法规上的需求并不高。正是因为这样，基于PLC的系统才获得了发展，因为它们能够提供更低的固定资产，同时提供的功能也足够用。但是随着时代的变迁，在全球市场范围DCS系统的价格不断降低，制造企业对其需求也随之上升。因此，在投建新自动化项目时，很制系统工程师、维护经理和工厂经理开始重新审视DCS和PLC控制系统两者的优劣。

在评价DCS和基于PLC架构的自建分布式控制系统时，有几个要点需要注意。

网络能

优良的网络能始于合理的网络设计，而合理的网络设计依赖于对每一个网络节点的通讯行为和用来承载网络信息的协议的详尽了解。主要的过程自动化供应商已经注意到这种需求，他们提供*优的方案，使用户可以为控制系统选择*优的网络设计。而DIY方案的应用工程师可能需要首先完成特定网络拓扑结构的搭建。

网络设计和安装完成之后，下一步就是测试网络能到底如何。对于不同的数据采集量、警报、历史信息、对等网络信息和随时可能发生的备份作业，同样的网络拓扑结构的性能可能具有很大的差异，这需要依靠全面的*优拓扑结构测试才能够得出结论。

设用户已经完成了网络的设计和安装，工厂达到了*大生产能力，一切都按照预期运行，那么此时需要面临的挑战就是如持这种平稳的网络作业状态。

一种解决方案是在项目之初就安装容错以太网(FTE)，这是一种使用并不昂贵的成品组件实现冗余工业以太网的组网技术，这种技术能够提供高可用性。FTE还能够提供足够的网络诊断，实现对过程控制网络的持续关注，可以作为DCS的一部分。

而且，工厂必须在补丁和更新被载入生产系统之前对其进行功能和性能的测评。有经验的网络工程师深知网络上的每一台设备都必须正常工作，才能构成一个健康的网络整体，正所谓一条臭鱼腥了一锅汤。

控制性能

良好的过程控制是建立在可靠和可重复的控制策略上的。过程控制器作为经典DCS体系结构的一部分，在作业方法上比PLC具有更多选择。PLC的运行速度相对来说更快，而过程控制器的强项在于可重复性，这意味着控制策略的运行周期是固定的——运行的过快或者过慢都是不能接受的。在每一个运转周期内实现可重复的控制，有助于工厂实现可重复的质量、生产率和作业结果。

运行周期并非唯一差别，其他系统服务也将优先解决控制器的配置，例如，如果控制器产生的报警会对控制任务产生影响，那么这些报警就会被屏蔽，当过程扰动渐趋平稳时，再恢复这些警报。为了有效实现这种警报管理机制，必须能够与控制产生警报的时间紧密配合，那些用来收集、存储和报告这些警报的报警子系统和事件子系统也是如此。老话重提，系统的作业方法是DCS的核心。

HMI图形

HMI软件包供应商通常都会吹嘘操作员设计图形界面是如何的容易。但是不管图形界面设计的多么令人印象深刻，它都不能为工厂带来直接的经济效益。设想一下过程控制环境无需建立图形界面，因为它们已经内置了图形界面，这是多么惬意的一件事。

但是随着时代的变迁，在全球市场范围内DCS系统的价格不断降低，制造企业对其需求也随之上升。

如果系统控制功能和作业环境整合在一起，那么支撑过程工厂运转的的功能都可以标准化。一些DCS平台能够提供上百种标准面板、分组显示和状态显示，这不仅对于安全有效的工厂作业非常重要，关键这些功能是现成的。

控制算法

面向对象的功能模块主要用于*用户功能的属性。通过创建具有完整参数功能的功能模块，用户可以开发并对控制策略实现精准调整，无需重新设计控制功能，所有必需的功能都经过备案可选。应用工程师仅需将模块集成到所需的控制配置中即可，十分容易。无需编程的自动备案控制器配置使DCS体系结构对于工程师的使用和故障排查来说十分。

让我们以一个常用的过程控制功能——PID模块为例。使用DCS全球数据模型，可以通过配置界面获得PID功能模块的全部信息，此界面的各种算法已经通过验证，可以按需选择。HMI中的报警、趋势分析和历史数据功能所需的参数可以在一个站点轻松完成获取和配置，无需再对HMI配置进行更改。

应用软件

在一套自动化系统20~30年的服役期内，考虑用户需要对系统进行扩展、更改或者为系统增加新技术的频次是很重要的。

“如果系统控制功能和作业环境整合在一起，那么支撑过程工厂运转的的功能都可以标准化。”

对于DIY系统来说，要想找到工厂运行所需的所有应用程序，只需要翻翻PLC和HMI供应商的选型手册然后下订单即可，随后就可以获得授权、DVD安装盘、下载内容和其他一系列有用的资料。但是，如果只需要选择一种型号代码就可以立即收到所需的整套系统岂不是更加便利么？一个授权文件可以用于所有支撑过程工厂运行的控件、数据备份、趋势分析对象、业务集成软件和工厂运行中所需要的图形。DCS体系结构能够确保所有的控制应用程序都被正确加载，版本正确且经过兼容性测试。

数据管理

当DIY的DCS系统被拼凑起来后，各种不同的数据模型将会产生多种代表同样信息的数据。当这些个体被组装成一个系统之后，这些不同种类的数据模型必须同步并且受到维护，对于应用工程师和系统管理员来说，完成这项工作是一个不小的负担。

而对于DCS体系结构来说，通用的数据模型能覆盖整套系统。因此，一个数据源可以为系统任何位置的任何一个应用程序或者服务提供数据。这个问题的关键并不在于数据库的数量，而在于单一的数据模型，不管数据组件在何处，它都可以被体系下的任何一个组件所使用，而且数据组件无需复制。综合的数据模型并不一定意味着仅使用一个数据库，但是它肯定意味着对于任何数据组件来说都具有同一个去处。

批量自动化

DCS体系结构的综合特性长久以来一直是批量自动化工程的上佳之选。相比于其他类型的自动化，批量要求在相位、单位、配方、公式和其他要素上做到精细的配合。即使经典DCS体系结构在提供完整的解决方案时也面临着不小挑战，因为批量环境中的组件实在过于多样化。正是基于此种原因，很多批量自动化工程都选择将多种解决方案混合成一种解决方案。

不管怎样，批量数据模型已经不像从前那样令人心生畏惧了，批量自动化解决方案的各种不同的信息现在使用单一的DCS数据模型就可以采集完成。例如，批量管理和执行所需的所有组件都运行于过程控制器上，或者在要求耐用性的场合这些组件都运行于冗余控制器上。这意味着没必要非得使用一台PC作为批量服务器。因为所有的批量组件都运行于控制器上，批量执行更加快速，循环时间得以缩短，产量提升。而且，对于各种报警、安保和显示功能，操作人员只需要学习一种作业环境即可，误操作的可能性也更低。从工程和维护的观点来看，这种方法的优势在于仅需学习并支持一种工具即可控制工程网版权所有，事半功倍。

开放式连通性

今天的过程工厂很少选择单一品牌的控制器。这就是为什么经典DCS体系结构也能够将第三方设备以同样的数据模型引入的原因。这意味着操作人员能够以一种统一的风格浏览来自于不同厂家的控制器的信息。

控制解决方案是否能够将企业解决方案无缝融入控制层也是一个重要的考虑方面。因为信息富集型应用通常都是如需则急需，所以对制造执行系统(MES)、资产管理系统、报表软件、统计过程控制(SPC)、停机跟踪或者其他企业层解决方案进行提前考虑是很重要的。

技术

控制策略在应用到实际的过程之前必须经过彻底的“排查”。由于过程控制关注可重复性，所以能够将控制策略直接运行于环境而无需更改，这一点是十分必要的。过程控制中的计时是很必要的，器必须能够可靠地重现过程执行的计时。

“由于过程控制关注可重复性，所以能够将控制策略直接运行于环境而无需更改，这一点是十分必要的。”

基于此种原因，DCS供应商都提供先进的器技术，在工厂整个生命周期内帮助改善性能。有多种选择，从离线的稳态设计、控制核查和操作员培训到在线控制和优化、性能监控和作业计划。

过程历史数据

彻底的过程改进依赖于优良的过程数据，这意味着历史数据的收集必须与工厂自动化系统的功能协调一致，不会妨碍更加紧急的控制要求。但是，如果出于某种原因必须中断历史数据收集，那么之后必须能够恢复历史数据，因为不完整的历史数据是不能接受的。工厂需要一种可靠的解决方案以获取历史数据，并将这些数据用于趋势和质量分析。

基于此种目的，大多数现有的DCS平台现在都具有耐用的内置过程历史数据功能，工程师和工厂管理人员可以藉此在单一站点完成对整体作业性能的分析。冗余数据收集机制还能保证在主历史数据收集器失效时迅速切换至辅助历史数据收集器。

做出决定

当然，每一家工厂对自动化和控制都有其独一无二的要求，实际上不管是DCS还是PLC都能满足每一家工厂的需求，落实到具体的应用和作业需求时，必须仔细考虑，然后再决定哪一种技术更适合自己的过程控制。当前对于DCS的需求正在上升，即使对于规模较小的应用也是如此。对上文讨论的内容略加思索，操作人员和工程师就能对DCS和PLC的能力有一个初步的认识，并在两者之间做选择的时候能够更加深入地考量。